CN111465116A - 一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提出了一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法及装置,包括控制基站扫描当前全部的免授权频段信道,基于判断结果判定免授权频段信道是否满足用户的业务需求;如果不能满足用户的业务需求,则控制基站侦听当前全部的免授权频段信道的负载信息,基于负载信息从当前全部的免授权频段信道中选取负载最轻的信号作为备用信道;判断备用信道处于空闲状态则以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输,同时继续侦听剩余免授权频段信道中剩余信道的信道状态。通过控制基站主动侦听/负载预测的多信道动态跳频机制一方面可以规避来自WiFi等免授权频段上其他系统的干扰,另一方面可以均衡每个免授权频段上的负载。
Description
技术领域
本发明属于通信领域,尤其涉及一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法。
背景技术
近年来,伴随着电网规模的逐步增大,分布式新能源的大量涌现,层出不穷的新挑战推动着电网的发展,面对更高要求的灵活调节能力,智能化和数字化发展,传统的电力系统很难支撑,泛在电力物联网便应运而生。泛在电力物联网突破了传统电力系统的瓶颈,将分布式计算,通信和互联网的优势引入电网,并结合“大云物移智”等技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知,信息高效处理,应用更加灵活等特征的智慧服务系统;实现“机器代人”,视频实时传输,智能巡检机器人和温湿度传感器和在线监测等智能化物联网管理;实现物与物、人与物之间的信息通信。泛在电力物联网的诞生是电力系统具有里程碑意义的重大变革。
泛在电力物联网给予了电网系统万物互联的可能,但随着泛在电力物联网的普及,其对电网数据的需求也越来越大,包括大量的视频监控数据、传感器传输数据和机器人巡逻数据,因此大量的频谱资源需要用于满足数据传输需求。然而,1800MHz频谱,无委会已明确分配给交通行业用于承载地铁等列控交通业务,电力行业新申请1.8GHz,获批的可能性已基本没有。230MHz频谱只能满足电力低带宽采集业务需求,无法满足对大带宽的视频和图像传输要求。
免授权频段具有非常丰富的频谱资源,但现阶段主要在WiFi系统使用。WiFi节在使用时,一般采用LBT(Listen Before Talk)机制进行信道侦听,侦听到信道空闲时间再占用信道。该方法可以避免将使用免授权频段信道的节点干扰其他节点正在进行的数据传输。但是,由于信道侦听不完全准确,因此在使用免授权频谱时会产生碰撞。另外,WiFi存在安全性低、数据传输不稳定等特点。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足,一方面,本发明提出了一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法,所述免授权频段信道接入方法包括:
控制基站扫描当前全部的免授权频段信道,基于判断结果判定免授权频段信道是否满足用户的业务需求;
如果不能满足用户的业务需求,则控制基站侦听当前全部的免授权频段信道的负载信息,基于负载信息从当前全部的免授权频段信道中选取负载最轻的信号作为备用信道;
判断备用信道是否处于空闲状态;
如果处于空闲状态则以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输,在基于备用信道进行数据传输时继续侦听剩余免授权频段信道中剩余信道的信道状态。
可选的,所述免授权频段信道接入方法还包括:
如果免授权频段信道已满足用户的业务需求,则从满足业务需求中的免授权频段信道选取一条进行数据传输。
可选的,所述免授权频段信道接入方法还包括:
如果备用信道处于繁忙状态,则继续侦听备用信道状态,直至备用信道处于空闲状态后再以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输。
可选的,所述免授权频段信道接入方法还包括:
根据所述信道状态判断所述免授权频段的剩余信道中是否存在处于空闲状态的第一信道,如果不存在就继续判断.
可选的,所述免授权频段信道接入方法还包括:
如果存在,则通过授权频段的下行控制信道向用户设备发送下行控制信息,所述下行控制消息用于指示所述用户设备接入所述第一信道进行数据传输;
可选的,所述免授权频段信道接入方法还包括:
接入所述第一信道进行数据传输,以载波聚合的方式同时通过所述第二信道和所述第一信道进行数据传输;或释放第二信道,切换接入第一信道进行数据传输。
另一方面,本发明还提出了一种用于智能电网的免授权频段信道接入装置,所述免授权频段信道接入装置包括:
业务需求判断单元,用于控制基站扫描当前全部的免授权频段信道,基于判断结果判定免授权频段信道是否满足用户的业务需求;
信道选取单元,用于如果不能满足用户的业务需求,则控制基站侦听当前全部的免授权频段信道的负载信息,基于负载信息从当前全部的免授权频段信道中选取负载最轻的信号作为备用信道;
信道状态判断单元,用于判断备用信道是否处于空闲状态;
数据传输单元,用于如果处于空闲状态则以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输,在基于备用信道进行数据传输时继续侦听剩余免授权频段信道中剩余信道的信道状态。
可选的,所述数据传输单元还用于:
如果免授权频段信道已满足用户的业务需求,则从满足业务需求中的免授权频段信道选取一条进行数据传输。
可选的,所述数据传输单元还用于:
如果备用信道处于繁忙状态,则继续侦听备用信道状态,直至备用信道处于空闲状态后再以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输。
可选的,所述信道状态判断单元还用于:
根据所述信道状态判断所述免授权频段的剩余信道中是否存在处于空闲状态的第一信道,如果不存在就继续判断.
可选的,所述数据传输单元还用于:
如果存在,则通过授权频段的下行控制信道向用户设备发送下行控制信息,所述下行控制消息用于指示所述用户设备接入所述第一信道进行数据传输;
接入所述第一信道进行数据传输,以载波聚合的方式同时通过所述第二信道和所述第一信道进行数据传输;或释放第二信道,切换接入第一信道进行数据传输。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
通过动态配置退避窗长、退避阶数适配数据传输的服务质量需求可以根据智能电网中实际的数据传输QoS需求来动态地选择接入信道的配置参数;另外控制基站主动侦听/负载预测的多信道动态跳频机制一方面可以规避来自WiFi等免授权频段上其他系统的干扰,另一方面可以均衡每个免授权频段上的负载。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提出的一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法的流程示意图;
图2是本申请实施例提出的一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法的详细流程示意图;
图3是本申请实施例提出的动态选择免授权频段信道示意图;
图4是本申请实施例提出的一种用于智能电网的免授权频段信道接入装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
为了使电力系统能够在免授权频段上获得连续的数据传输时间,本专利提出一种在传输数据的同时侦听信道状态的方法。使用该方法,可以保障电力传输装置在使用现有免授权信道传输结束前获得新的免授权信道的使用权,从而达到连续传输的效果。
本发明提出了一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法,如图1所示,所述免授权频段信道接入方法包括:
11、控制基站扫描当前全部的免授权频段信道,基于判断结果判定免授权频段信道是否满足用户的业务需求;
12、如果不能满足用户的业务需求,则控制基站侦听当前全部的免授权频段信道的负载信息,基于负载信息从当前全部的免授权频段信道中选取负载最轻的信号作为备用信道;
13、判断备用信道是否处于空闲状态;
14、如果处于空闲状态则以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输。
在实施中,面对稀缺的许可频段频谱资源和利用率低下的ISM等免授权频段频谱资源,本文提出一种借助于长期演进/高级长期演进(Long Term Evolution/LTE-Advanced,LTE/LTE-A,LTE)系统集中调度、自适应重传等优势,将LTE部署在免授权频段的“5.8G LTE-U”来缓解许可频段的流量压力。将频谱利用率高的蜂窝网络通信技术应用于免费的免授权频段进行数据传输,可以大大提升数据传输速率。
在如今的电力物联网下,不能单纯考虑频谱资源是否充足,还需要考虑数据传输的安全性、可靠性和有效性,免授权频段拥有多个子信道,所有设备只要满足免授权频段的法规约束都可以占用,因此会带来不可避免的干扰,如果不能提前侦听免授权频段信道的负载情况,一旦选择了负载较重的免授权频段,会使传输性能大大收到影响,并严重影响了传输的有效性和可靠性,大大降低了对免授权频段资源的利用率。因此,在选择免授权频段进行传输时,不能单纯选择一个频段进行数据传输,需要基站对多个可用的免授权频段信道进行同时侦听,利用侦听的负载情况来动态的选择负载较轻的免授权频段信道进行数据传输。电力专网对数据传输的可靠性和有效性具有极高的要求,但免授权频段信道使用上的自由性,让许多设备只需单纯的满足其法规约束便可无偿使用,这也不可避免的带来了一定干扰,如果无法对其做出相应措施,那么会对电网数据传输的有效性和可靠性大打折扣。因此,使用干扰抑制技术,可以有效消除来自其他制式数据打的传输干扰,以保证电力专网在免授权频段上数据传输的可靠性和有效性。但单纯的利用干扰抑制技术并不能完全解决其他制式数据带来的干扰问题,电力数据在传输的过程中很可能突然收到其他制式数据的干扰,因此,采用动态调频机制在多个免授权频段信道上进行数据传输,可以保证数据传输的连贯性,减少突发性干扰带来的影响。
具体的免授权频段选择步骤的详细步骤示意图如图2所示:
(1)基站初始化。基站扫描所有的免授权频段信道,判断免授权频段的信道是否满足用户的业务需求,如果满足那么便选择其中的一条信道进行传输,如果不满足则进行下一步;
(2)基站侦听免授权频段的所有信道的负载信息,根据所述负载信息从所述免授权频段的所有信道中选择负载最轻的信道作为第二信道(备用信道);
(3)判断第二信道是否空闲,如果不空闲就持续等待,如果空闲就以载波监听LBT(Listen Before Talk)方式接入所述第二信道;
(4)通过当前接入的第二信道进行数据传输,同时侦听所述免授权频段的剩余信道的信道状态;
(5)根据所述信道状态判断所述免授权频段的剩余信道中是否存在处于空闲状态的第一信道,如果不存在就继续判断,如果存在,则通过授权频段的下行控制信道向用户设备发送下行控制信息,所述下行控制消息用于指示所述用户设备接入所述第一信道进行数据传输;
(6)接入所述第一信道进行数据传输,以载波聚合的方式同时通过所述第二信道和所述第一信道进行数据传输;或释放第二信道,切换接入第一信道进行数据传输。
实施例:考虑当前有四个免授权频段信道可供使用,单个基站和单个终端之间进行通信,基站动态选择免授权频段信道进行数据传输。
动态选择免授权频段信道图如图3所示,具体实施过程为:
S01、基站初始化。基站扫描所有的免授权频段信道,判断免授权频段的信道是否满足用户的业务需求,如果满足那么便选择其中的一条信道进行传输,如果不满足则进行下一步;
S02、基站侦听免授权频段的所有信道的负载信息,根据所述负载信息从所述免授权频段的所有信道中选择负载最轻的信道作为第二信道;
S03、判断第二信道是否空闲,如果不空闲就持续等待,如果空闲就以载波监听(Listen-Before-Talk,LBT)方式接入所述第二信道;
S04、通过当前接入的第二信道进行数据传输,同时侦听所述免授权频段的剩余信道的信道状态;
S05、根据所述信道状态判断所述免授权频段的剩余信道中是否存在处于空闲状态的第一信道,如果不存在就继续判断,如果存在,则通过授权频段的下行控制信道向用户设备发送下行控制信息,所述下行控制消息用于指示所述用户设备接入所述第一信道进行数据传输;
S06、接入所述第一信道进行数据传输,以载波聚合的方式同时通过所述第二信道和所述第一信道进行数据传输;或释放第二信道,切换接入第一信道进行数据传输。
实施例二
另一方面,本发明还提出了一种用于智能电网的免授权频段信道接入装置,如图4所示,所述免授权频段信道接入装置4包括:
业务需求判断单元41,用于控制基站扫描当前全部的免授权频段信道,基于判断结果判定免授权频段信道是否满足用户的业务需求;
信道选取单元42,用于如果不能满足用户的业务需求,则控制基站侦听当前全部的免授权频段信道的负载信息,基于负载信息从当前全部的免授权频段信道中选取负载最轻的信号作为备用信道;
信道状态判断单元43,用于判断备用信道是否处于空闲状态;
数据传输单元44,用于如果处于空闲状态则以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输,在基于备用信道进行数据传输时继续侦听剩余免授权频段信道中剩余信道的信道状态。
所述数据传输单元还用于:
如果免授权频段信道已满足用户的业务需求,则从满足业务需求中的免授权频段信道选取一条进行数据传输。
所述数据传输单元还用于:
如果备用信道处于繁忙状态,则继续侦听备用信道状态,直至备用信道处于空闲状态后再以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输。
所述信道状态判断单元还用于:
根据所述信道状态判断所述免授权频段的剩余信道中是否存在处于空闲状态的第一信道,如果不存在就继续判断.
所述数据传输单元还用于:
如果存在,则通过授权频段的下行控制信道向用户设备发送下行控制信息,所述下行控制消息用于指示所述用户设备接入所述第一信道进行数据传输;
接入所述第一信道进行数据传输,以载波聚合的方式同时通过所述第二信道和所述第一信道进行数据传输;或释放第二信道,切换接入第一信道进行数据传输。
在实施中,面对稀缺的许可频段频谱资源和利用率低下的ISM等免授权频段频谱资源,本文提出一种借助于长期演进/高级长期演进(Long Term Evolution/LTE-Advanced,LTE/LTE-A,LTE)系统集中调度、自适应重传等优势,将LTE部署在免授权频段的“5.8G LTE-U”来缓解许可频段的流量压力。将频谱利用率高的蜂窝网络通信技术应用于免费的免授权频段进行数据传输,可以大大提升数据传输速率。
在如今的电力物联网下,不能单纯考虑频谱资源是否充足,还需要考虑数据传输的安全性、可靠性和有效性,免授权频段拥有多个子信道,所有设备只要满足免授权频段的法规约束都可以占用,因此会带来不可避免的干扰,如果不能提前侦听免授权频段信道的负载情况,一旦选择了负载较重的免授权频段,会使传输性能大大收到影响,并严重影响了传输的有效性和可靠性,大大降低了对免授权频段资源的利用率。因此,在选择免授权频段进行传输时,不能单纯选择一个频段进行数据传输,需要基站对多个可用的免授权频段信道进行同时侦听,利用侦听的负载情况来动态的选择负载较轻的免授权频段信道进行数据传输。电力专网对数据传输的可靠性和有效性具有极高的要求,但免授权频段信道使用上的自由性,让许多设备只需单纯的满足其法规约束便可无偿使用,这也不可避免的带来了一定干扰,如果无法对其做出相应措施,那么会对电网数据传输的有效性和可靠性大打折扣。因此,使用干扰抑制技术,可以有效消除来自其他制式数据打的传输干扰,以保证电力专网在免授权频段上数据传输的可靠性和有效性。但单纯的利用干扰抑制技术并不能完全解决其他制式数据带来的干扰问题,电力数据在传输的过程中很可能突然收到其他制式数据的干扰,因此,采用动态调频机制在多个免授权频段信道上进行数据传输,可以保证数据传输的连贯性,减少突发性干扰带来的影响。
置于具体的免授权频段选择步骤流程与前一实施例中的内容相同,此处就不在赘述。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述,不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法,其特征在于,所述免授权频段信道接入方法包括:
控制基站扫描当前全部的免授权频段信道,基于判断结果判定免授权频段信道是否满足用户的业务需求;
如果不能满足用户的业务需求,则控制基站侦听当前全部的免授权频段信道的负载信息,基于负载信息从当前全部的免授权频段信道中选取负载最轻的信号作为备用信道;
判断备用信道是否处于空闲状态;
如果处于空闲状态则以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输,在基于备用信道进行数据传输时继续侦听剩余免授权频段信道中剩余信道的信道状态。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法,其特征在于,所述免授权频段信道接入方法还包括:
如果免授权频段信道已满足用户的业务需求,则从满足业务需求中的免授权频段信道选取一条进行数据传输。
3.根据权利要求1所述的一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法,其特征在于,所述免授权频段信道接入方法还包括:
如果备用信道处于繁忙状态,则继续侦听备用信道状态,直至备用信道处于空闲状态后再以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输。
4.根据权利要求1所述的一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法,其特征在于,所述免授权频段信道接入方法还包括:
根据所述信道状态判断所述免授权频段的剩余信道中是否存在处于空闲状态的第一信道,如果不存在就继续判断。
5.根据权利要求4所述的一种用于智能电网的免授权频段信道接入方法,其特征在于,所述免授权频段信道接入方法还包括:
如果存在,则通过授权频段的下行控制信道向用户设备发送下行控制信息,所述下行控制消息用于指示所述用户设备接入所述第一信道进行数据传输;
接入所述第一信道进行数据传输,以载波聚合的方式同时通过所述第二信道和所述第一信道进行数据传输;或释放第二信道,切换接入第一信道进行数据传输。
6.一种用于智能电网的免授权频段信道接入装置,其特征在于,所述免授权频段信道接入装置包括:
业务需求判断单元,用于控制基站扫描当前全部的免授权频段信道,基于判断结果判定免授权频段信道是否满足用户的业务需求;
信道选取单元,用于如果不能满足用户的业务需求,则控制基站侦听当前全部的免授权频段信道的负载信息,基于负载信息从当前全部的免授权频段信道中选取负载最轻的信号作为备用信道;
信道状态判断单元,用于判断备用信道是否处于空闲状态;
数据传输单元,用于如果处于空闲状态则以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输,在基于备用信道进行数据传输时继续侦听剩余免授权频段信道中剩余信道的信道状态。
7.根据权利要求6所述的一种用于智能电网的免授权频段信道接入装置,其特征在于,所述数据传输单元还用于:
如果免授权频段信道已满足用户的业务需求,则从满足业务需求中的免授权频段信道选取一条进行数据传输。
8.根据权利要求6所述的一种用于智能电网的免授权频段信道接入装置,其特征在于,所述数据传输单元还用于:
如果备用信道处于繁忙状态,则继续侦听备用信道状态,直至备用信道处于空闲状态后再以载波监听的方式接入备用信道,基于备用信道进行数据传输。
9.根据权利要求6所述的一种用于智能电网的免授权频段信道接入装置,其特征在于,所述信道状态判断单元还用于:
根据所述信道状态判断所述免授权频段的剩余信道中是否存在处于空闲状态的第一信道,如果不存在就继续判断。
10.根据权利要求9所述的一种用于智能电网的免授权频段信道接入装置,其特征在于,所述数据传输单元还用于:
如果存在,则通过授权频段的下行控制信道向用户设备发送下行控制信息,所述下行控制消息用于指示所述用户设备接入所述第一信道进行数据传输;
接入所述第一信道进行数据传输,以载波聚合的方式同时通过所述第二信道和所述第一信道进行数据传输;或释放第二信道,切换接入第一信道进行数据传输。
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