CN113099535B - 电力通信多业务承载方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种电力通信多业务承载方法及装置，包括：基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU‑MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI；基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型；基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求。本发明实施例能够在提高信道资源利用率与提升安全性的同时满足电力通信多业务传输需求。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种电力通信多业务承载方法及装置。
背景技术
随着电力通信业务传输速率和业务多样性的需求逐渐增强，以及便携式终端的普及和移动通信技术的发展，有限的无线资源与多种多样的电力通信业务需求之间的矛盾日益突出。而基于IEEE 802.11标准的无线接入网则具有低开销、易部署以及高带宽的特点，作为电力通信网络的重要组成部分被广泛应用。近年来IEEE 802.11委员会发布了802.11ax协议，其作为第六代Wi-Fi协议被称为Wi-Fi6。相比于其上一代协议802.11ac，能够运行在2.4g以及5g频段上，采用了将传输带宽划分为多个子信道的OFDMA(OrthogonalFrequency Division Multiple Access，正交频分多址)技术，支持8*8的上下行MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，多用户多输入多输出)技术，同时采用WPA3协议取代现已不安全的WPA2协议，并且借鉴了802.11h中的TWT(Target Wake Time，目标唤醒时间)节能机制优化了能耗，具有速度更快、延迟更低、容量更大、更安全、更节能等优势，旨在复杂的多终端重叠的场景下，能够保证多设备同时高速传输。现阶段Wi-Fi6与5G技术相辅相成，考虑到5G的高成本以及穿透性弱的问题，Wi-Fi6技术能够更有针对性地应用于高速有效低成本的电力通信区域无线接入网场景。802.11ax协议中基于OFDMA以及MU-MIMO技术的多天线多信道机制使得资源分配过程更加复杂。可以预见802.11ax协议的传输一定是多业务并发状态，能够将不同信道分配给不同用户并承载不同业务。如何基于802.11ax协议中多天线多信道的资源分配机制完成电力通信多业务承载需求已经成为重要的研究方向。
综合现有的802.11ax无线资源分配调度机制的发展状况，发现存在如下缺陷：如并未考虑用户业务与资源块的映射关系，仅提出了在不同带宽下的特定资源单元资源分配实例，为允许具有可变OFDMA分配尺寸的灵活资源块分配提供了技术基础；如需要统计客户端传输数据量，增加相应的时延，整体难以满足低时延需求；并且对于存在大量数据传输任务时，整个网络的数据传输资源受限，影响整个网络的数据传输能力等等不足。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种电力通信多业务承载方法及装置。
第一方面，本发明实施例提供一种电力通信多业务承载方法，包括：
S1、基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI；
S2、基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型；
S3、基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求。
进一步地，还包括：
S4、监测步骤S3中所分配的资源是否在预设时间段内持续满足传输需求；若不满足，则重复步骤S1、步骤S2和步骤S3进行承载资源再分配直至满足电力通信多业务的并发传输需求。
进一步地，基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息，具体包括：
采用接入点AP主动询问的方式发送缓存状态反馈轮询BSRP帧获取缓存状态反馈BSR；
发送空数据包通知NDPA帧、空数据包NDP帧以及波束成形报告轮询BPR帧获取信道状态信息CSI。
进一步地，基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型，具体包括：
基于得到的所述先导条件信息判别所述接入终端业务类型是否经历过传输；
相应地，基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求，具体包括：
若是，则选择采用预设的静态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求；其中，所述预设的静态资源分配模式为静态资源分配机制固定频宽中的资源单元RU分配，当业务到来时，根据业务类型分配规定频宽的资源单元RU以进行传输；
若否，则选择采用预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求；其中，所述预设的动态资源分配模式如下：
步骤301、判别该传输是否为初始传输，若为初始传输分配则跳转至步骤302，若不是初始传输分配则跳转至步骤303；
步骤302、针对初始传输进行第一资源单元RU组初始分配，分配结束转至步骤304；
步骤303、调度资源单元RU分配给所需业务生成第二资源单元RU组，分配结束转至步骤304；
步骤304、进行第一资源单元RU组或第二资源单元RU组内的资源重分配以满足并发传输需求。
进一步地，还包括：
在进行承载资源分配过程中通过正交频分多址技术OFDMA将传输带宽划分为多个正交的不重叠的子载波集，并将其分配给不同业务终端。
第二方面，本发明实施例提供了一种电力通信多业务承载装置，包括：
获取模块，用于基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI；
判别模块，用于基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型；
分配模块，用于基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求。
进一步地，还包括：
检测模块，用于监测步骤S3中所分配的资源是否在预设时间段内持续满足传输需求；若不满足，则重复步骤S1、步骤S2和步骤S3进行承载资源再分配直至满足电力通信多业务的并发传输需求。
进一步地，获取模块，具体用于：
采用接入点AP主动询问的方式发送缓存状态反馈轮询BSRP帧获取缓存状态反馈BSR；
发送空数据包通知NDPA帧、空数据包NDP帧以及波束成形报告轮询BPR帧获取信道状态信息CSI。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上第一方面所述的电力通信多业务承载方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面所述的电力通信多业务承载方法的步骤。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的电力通信多业务承载方法及装置，通过基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI；基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型；基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求，从而能够在提高信道资源利用率与提升安全性的同时满足电力通信多业务传输需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明一实施例提供的电力通信多业务承载方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的缓存状态反馈BSR获取流程图；
图3为本发明一实施例提供的信道状态信息CSI获取流程图；
图4为本发明一实施例提供的动态RU分配流程图；
图5为本发明另一实施例提供的电力通信多业务承载方法的流程示意图；
图6为本发明另一实施例提供的RU子载波划分示意图；
图7为本发明另一实施例提供的OFDMA工作模式示意图；
图8为本发明另一实施例提供的SU-MIMO与MU-MIMO传输示意图；
图9为本发明另一实施例提供的OFDMA与MU-MIMO传输示意图；
图10为本发明另一实施例提供的电力通信多业务承载方法的业务终端初始接入的示意图；
图11为本发明另一实施例提供的电力通信多业务承载方法的初始RU分配的示意图；
图12为本发明另一实施例提供的电力通信多业务承载方法的STA7加入输入的示意图；
图13为本发明另一实施例提供的电力通信多业务承载方法的STA8加入输入的示意图；
图14为本发明另一实施例提供的电力通信多业务承载方法的STA9加入输入的示意图；
图15为本发明一实施例提供的电力通信多业务承载装置的结构示意图；
图16为本发明一实施例中电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面将通过具体的实施例对本发明提供的电力通信多业务承载方法进行详细解释和说明。
图1为本发明一实施例提供的电力通信多业务承载方法的流程示意图；如图1所示，该方法包括：
步骤S1：基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI。
在本步骤中，针对基于触发帧机制的先导条件信息获取方法(即基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息)，需要说明的是，在业务传输开始时，若不支持IEEE 802.11ax协议的电力通信业务终端竞争信道成功，则在一段时间内进行OFDM模式的传输。当支持802.11ax协议的业务终端(简称ax终端)在信道争用中成功竞争，即开启在一段TXop(Transmission Opportunity，竞争传输机会)时间内进行多个ax终端基于OFDMA以及MU-MIMO的数据传输通信过程。可以如图2所示，AP(Access Point，接入点)会要求终端反馈缓存情况即BSR。BSR中包含了终端缓存业务数据量的大小以及对应的QoS类别信息，AP依此确认终端业务类型，通过区分业务类型以支撑多业务承载。AP将利用这些信息给业务ax终端分配RU并进行多业务传输。理论上BSR可以添加在任何一个帧中进行传输，本发明实施例可以采用AP主动询问的方式获取终端BSR，即AP向终端发送一次BSRP(Buffer Status Report Poll，缓存状态反馈轮询)帧，接收到BSRP帧的终端主动向AP反馈BSR，AP获得BSR后进行下一步的资源分配；为了保证MU-MIMO传输正常工作，AP必须知道MU传输中包含的每个终端的CSI。采用触发帧方式获取所有工作信道的CSI。如图3，AP发出NDPA(Null Data Packet Announcement，空数据包通知)帧以及NDP(NullData Packet，空数据包)帧以探测工作信道，同时AP将发出BRP(Beamforming ReportPoll，波束成形报告轮询)帧以请求终端的BR(Beamforming Report波束成形报告)反馈。信道探测以及返回的BR信息将组成完整的CSI信息，并以此计算出信道的测量矩阵。为提高资源分配先导条件信息获取效率，将BSR请求和获取CSI的流程组合，集成BSR到探测CSI的过程中，提高BSR的探测效率。
步骤S2：基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型。
在本步骤中，举例来说，如基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型是否在之前的传输过程中出现过；如基于得到的所述先导条件信息判别是否有新业务类型加入传输过程；如基于得到的所述先导条件信息判别是否存在先前已接入的业务类型等等。
步骤S3：基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求。
在本步骤中，需要说明的是，设计资源分配及调度方法，通过判别接入终端业务类型选择RU资源的动态分配流程以及静态分配流程以优化承载资源分配调度，实现电力通信多业务传输承载，保证业务传输时延的同时优化资源利用率。举例来说，如RU资源分配模式主要分为静态资源分配模式与动态资源分配模式。AP进行第一次传输时采用动态资源分配模式执行资源初始化分配。之后的传输过程中如果有新业务类型的终端加入传输时，同样采用动态资源分配模式来分配RU。当先前已接入的业务类型的业务终端加入传输时，为减少传输时延采用静态资源分配模式进行分配。当所分配的通信资源不能在一段时间内持续满足业务需求时重新获取CSI等信息进行新一轮资源分配及调度，直至满足电力通信多业务的并发传输需求。
在本实施例中，需要说明的是，本发明实施例所提供的基于802.11ax资源调度的电力通信多业务承载方法，相比传统的Wi-Fi无线网络传输方案，本发明基于新一代的Wi-Fi技术802.11ax协议，旨在复杂的多终端业务传输场景下，能够保证电力通信多业务的并发传输，具有延迟更低、容量更大、更安全等优势。本发明实施例针对802.11ax协议中的OFDMA以及MU-MIMO技术，首先，基于触发帧机制获取支持RU(Resource unit，资源单元)分配以及MU-MIMO传输的BSR(Buffer Status Report，缓存状态反馈)和CSI(Channel StateInformation，信道状态信息)等先导条件信息；其次，设计面向电力通信多业务承载的RU资源分配及调度方法，针对不同业务类型特点分配不同传输RU组，在满足业务传输需求的同时借助子载波的正交性保障不同业务传输之间互不影响。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的电力通信多业务承载方法，通过基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI；基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型；基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求，从而能够在提高信道资源利用率与提升安全性的同时满足电力通信多业务传输需求。
在上述实施例的基础上，在本实施例中，还包括：
S4、监测步骤S3中所分配的资源是否在预设时间段内持续满足传输需求；若不满足，则重复步骤S1、步骤S2和步骤S3进行承载资源再分配直至满足电力通信多业务的并发传输需求。
在本实施例中，需要说明的是，本发明实施例在面向具体电力通信业务接入承载的资源分配及调度过程中，通过判别接入业务类型选择静态RU分配流程或动态RU分配流程以优化承载资源分配调度，当所分配的通信资源不能在一段时间内持续满足业务需求时重新获取CSI等信息进行新一轮资源分配及调度，直至满足电力通信多业务的并发传输需求。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的电力通信多业务承载方法，通过监测步骤S3中所分配的资源是否在预设时间段内持续满足传输需求，从而确保满足电力通信多业务传输需求。
在上述实施例的基础上，在本实施例中，基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息，具体包括：
采用接入点AP主动询问的方式发送缓存状态反馈轮询BSRP帧获取缓存状态反馈BSR；
发送空数据包通知NDPA帧、空数据包NDP帧以及波束成形报告轮询BPR帧获取信道状态信息CSI。
在本实施例中，需要说明的是，在业务传输开始时，若不支持IEEE802.11ax协议的电力通信业务终端竞争信道成功，则在一段时间内进行OFDM模式的传输。当支持802.11ax协议的业务终端(简称ax终端)在信道争用中成功竞争，即开启在一段TXop(TransmissionOpportunity，竞争传输机会)时间内进行多个ax终端基于OFDMA以及MU-MIMO的数据传输通信过程。可以如图2所示，AP(Access Point，接入点)会要求终端反馈缓存情况即BSR。BSR中包含了终端缓存业务数据量的大小以及对应的QoS类别信息，AP依此确认终端业务类型，通过区分业务类型以支撑多业务承载。AP将利用这些信息给业务ax终端分配RU并进行多业务传输。理论上BSR可以添加在任何一个帧中进行传输，本发明实施例可以采用AP主动询问的方式获取终端BSR，即AP向终端发送一次BSRP(Buffer Status Report Poll，缓存状态反馈轮询)帧，接收到BSRP帧的终端主动向AP反馈BSR，AP获得BSR后进行下一步的资源分配；为了保证MU-MIMO传输正常工作，AP必须知道MU传输中包含的每个终端的CSI。采用触发帧方式获取所有工作信道的CSI。如图3，AP发出NDPA(Null Data Packet Announcement，空数据包通知)帧以及NDP(Null Data Packet，空数据包)帧以探测工作信道，同时AP将发出BRP(Beamforming Report Poll，波束成形报告轮询)帧以请求终端的BR(BeamformingReport，波束成形报告)反馈。信道探测以及返回的BR信息将组成完整的CSI信息，并以此计算出信道的测量矩阵。为提高资源分配先导条件信息获取效率，将BSR请求和获取CSI的流程组合，集成BSR到探测CSI的过程中，提高BSR的探测效率。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的电力通信多业务承载方法，通过设计基于触发帧机制的先导条件信息获取方法，集成BSR请求到获取CSI的触发帧机制中，提升获取先导条件信息的效率。
在上述实施例的基础上，在本实施例中，基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型，具体包括：
基于得到的所述先导条件信息判别所述接入终端业务类型是否经历过传输；
相应地，基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求，具体包括：
若是，则选择采用预设的静态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求；其中，所述预设的静态资源分配模式为静态资源分配机制固定频宽中的资源单元RU分配，当业务到来时，根据业务类型分配规定频宽的资源单元RU以进行传输；
若否，则选择采用预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求；其中，所述预设的动态资源分配模式如下：
步骤301、判别该传输是否为初始传输，若为初始传输分配则跳转至步骤302，若不是初始传输分配则跳转至步骤303；
步骤302、针对初始传输进行第一资源单元RU组初始分配，分配结束转至步骤304；
步骤303、调度资源单元RU分配给所需业务生成第二资源单元RU组，分配结束转至步骤304；
步骤304、进行第一资源单元RU组或第二资源单元RU组内的资源重分配以满足并发传输需求。
在本实施例中，针对预设的动态资源分配模式需要说明的是，动态RU分配根据业务属性改变RU分配以满足业务传输需求并保障业务传输安全性。如图4所示，当初始传输进行动态资源分配时，根据不同业务的速率需求以及不同类型业务量大小的差别分配对应大小的RU组。在初始阶段每个RU组中的RU皆为26子载波RU。分配不同对应大小的RU组后，将各个终端业务分配到对应的RU组中。当传输不满足某类业务传输需求时则进行RU组分配调度，可从RA RU调度RU或者从其他业务的RU组调度RU增加该RU组的RU数量，或从现有RU组中调度资源分配以提高资源利用率从而分配出空闲RU给所需RU组，并进行RU组内的RU资源重分配以满足各个终端的传输需求。另外RU组在频宽中的排序分布可以在一定时间内重排，尤其是负责承载安全业务的RU组，通过随机更换传输通道以降低业务传输安全风险。具体的，动态RU分配流程如下：
步骤301、判别该传输是否为初始传输，若为初始传输分配则跳转至步骤302，若不是初始传输分配则跳转至步骤303。
步骤302、针对初始传输进行RU组初始分配，分配结束转至步骤304。
步骤303、调度适量RU分配给所需业务生成新RU组，分配结束转至步骤304。
步骤304、进行RU组内的资源重分配。
在本实施例中，针对预设的静态资源分配模式需要说明的是，静态资源分配机制固定频宽中的RU分配，当业务到来时，根据业务类型分配规定频宽的RU以进行传输。该分配机制可以参考上一次或者过往多次传输(假设同等业务传输类型、传输时长、安全性需求等的业务在之前成功传输过)。静态资源分配机制的流程并不复杂，由于新增业务类型在前次传输中已经被采用，因此该终端则被分配在之前传输同类型业务的RU组中，进行类似动态资源分配中的资源重分配以满足传输需求。若该业务对应的RU组无法再承载更多终端时，进行动态资源分配过程。
相应地，本实施提供的电力通信多业务承载方法，如图5所示，举例来说，流程如下：
步骤1：通过基于触发帧机制的先导条件信息获取方法来获取各个终端传输以及资源分配的所需信息。
步骤2：判别新加入的终端业务类型是否在之前的传输中出现过，若其为之前传输中出现过的业务类型，则转至步骤3，如果新加入的终端业务类型在之前的传输中尚未出现，则转至步骤4。
步骤3：进行静态RU分配。若静态RU分配中无法满足新终端的传输需求，则跳转步骤4。若能满足传输需求，则转至步骤5。
步骤4：进行动态RU分配。
步骤5：监测通信资源是否在一定时间内满足业务传输需求，如果不满足则跳转步骤1重新获取终端以及信道信息并再次进行资源分配。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的电力通信多业务承载方法，通过判别接入终端业务类型选择RU资源的动态分配流程以及静态分配流程以优化承载资源分配调度，实现电力通信多业务传输承载，保证业务传输时延的同时优化资源利用率。
在上述实施例的基础上，在本实施例中，还包括：
在进行承载资源分配过程中通过正交频分多址技术OFDMA将传输带宽划分为多个正交的不重叠的子载波集，并将其分配给不同业务终端。
在本实施例中，需要说明的是，正交频分多址技术OFDMA将传输带宽划分为多个正交的不重叠的子载波集，并将其分配给不同业务终端，实现传输不同数据的目的。每一个子信道对应分配不同频率的调制子载波，以获得较高的频率分集增益，优化信道容量。802.11ax协议相比先前的802.11协议首次采用了上下行OFDMA传输机制，将传输带宽分成多个子信道，这些子信道可以被称为资源单元RU。在802.11ax中，信道带宽可以为20、40、80、160MHz等，带宽可以切分为不同大小的RU。802.11ax中最小RU尺寸为2MHz，最小子载波带宽是78.125KHz，因此RU可以为26子载波RU，带宽52子载波RU,106子载波RU，242子载波RU，484子载波RU和996子载波RU。如图6展示了在20MHz中几种大小的RU子载波划分方式，以中心子载波为核心展开的7个子载波被作为DC保护，在信道的边缘分别有六个以及五个子载波作为边缘保护，期间的单独一个子载波为空载波，作为RU之间的保护载波。
在802.11ax协议中，OFDM技术的工作模式下业务终端传输是通过时间区分，每一个时间片段一个业务终端完整地占据全部子载波，并且发送一个完整的数据包。在OFDMA的工作模式下，业务终端传输是根据资源单元区分，终端业务根据传输需求承载在每一个RU上，在同一时间可以实现多个终端业务传输。为此，在OFDMA传输中分配RU时可采用针对多业务需求的资源分配方法。如图7所示，在进行RU分配时，在同一时刻分配不同大小的RU给一个终端，以保障业务传输的QoS，减少业务传输时延，并且以信道隔离的形式保障业务安全性。
同时，在RU分配中需综合考虑MU-MIMO技术以及OFDMA技术。802.11ax中MU-MIMO技术以及OFDMA技术的应用能够使得多终端多业务传输能够以更低时延、更大容量的方式进行。当RU包含大于或等于106子载波时，该RU可支持MU-MIMO传输机制。MIMO技术可以根据服务用户数量分为单用户MIMO以及多用户MIMO。在单用户多输入多输出SU-MIMO技术中，AP在同一时刻只能与单个业务终端进行通信，多条数据流供单个业务终端使用，只用于提高单个业务终端的数据传输速率，如图8所示。MU-MIMO技术在一个多天线矩阵中于同一时频资源上服务多个业务终端，能够进一步提高系统传输量。在MU-MIMO技术中，AP在同一时刻可与多个业务终端同时进行通信，多条数据流供多个业务终端使用，用于同时提高多个业务终端的数据传输速率。
MU-MIMO技术能够有效克服MIMO空隙，避免AP容量的闲置，提高信道利用率，保持多用户的同时传输。OFDMA与MU-MIMO传输机制并行能够让多个业务终端在同一时刻共用同一RU进行传输。如图9所示，在40MHz的频宽下，242子载波的RU上两个终端正在以MU-MIMO传输模式进行传输。在另一20MHz频宽下三个终端正在以OFDMA的方式进行多终端多业务传输。
基于上述分析，本发明将所有的RU分为SA(scheduling access，规划接入)RU以及RA(random access，随机接入)RU，即一部分采用随机接入，一部分采用有规划的接入。当业务终端接入没有更新BSR时，在上行传输中将随机争用接入的信道分配给该业务终端以传输BSR。RA RU可由寻求加入网络的业务终端(发送控制帧，如关联请求)或传输缓冲区中最近数据包到达的业务终端(发送其BSR信息)占用。更新了BSR信息的关联终端可以在AP管理之下占用SA RU。通过该方式划分RU资源能够提高传输资源利用率，减少争用。
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
针对本发明提出的基于802.11ax资源调度的电力通信多业务承载方法，结合流程实例来验证其可行性。假设该接入点AP此时占据40MHz频宽，其传输速率计算公式为：Wi-Fi理论协商速率＝(符号位长*码率*子载波数量*空间流)/传输时间。在本实例中假设每个终端拥有一个天线，并且AP支持4*4MU-MIMO，每个终端在传输时对应一种业务。在传输过程中考虑到实际传输环境限制，假设MCS值都为9，采用256QAM调制，码率为5/6，符号位长为8，帧间间隙GI为0.8us，传输的基本时间为12.8us。此时40MHz带宽中有468个子载波，因此其理论总最大速率为(8*5/6*468*4)/(12.8+0.8)＝917Mbps，若不采用MU-MIMO技术则为229Mbps。考虑到现实传输速率情况，假设实际传输速率为理论传输速率的60％，也就是在40MHz带宽下采用4*4MU-MIMO总速率为550Mbps，不采用则为137Mbps，在26子载波RU上传输速率为7.6Mbps。在该实例中总共有四种业务类型，分别是视频、语音、敏感数据、管理控制以及传感器信息采集业务，假设各项业务所需速率分别为30Mbps、5Mbps、5Mbps、5Mbps、3Mbps，在多业务传输中需要分别满足各个业务的传输需求。因此在业务初始接入时如图10，通过触发帧机制AP获得RU分配所需信息，总共有6个业务正在等待RU资源初始分配，STA1和STA2传输管理控制业务，STA3传输敏感数据业务，STA4与STA5传输语音业务，STA6传输视频业务。
当开始初始业务传输，AP根据各业务所需速率采用动态RU分配以分配对应RU组。如图11，同业务的STA1和STA2分配到一个有三个26子载波RU的RU组中，分别使用一个26子载波RU。STA3分配到一个具有两个26子载波RU的RU组中，使用其中一个RU。STA4与STA5分配到一个具有三个26子载波RU的RU组中，使用其中两个RU。STA6考虑到速率以及RU资源数量情况，其分配到一个具有八个26子载波RU的RU组中，占用一个106子载波RU。剩下2个RU则作为RA RU用来接受新终端关联帧或BSR信息等。此时该分配方案能够保障每个业务的传输。
如图12，当STA7作为一个语音业务终端加入传输时，考虑到语音业务在终端中出现过，首先考虑静态RU分配流程，将STA7划分到STA4与STA5所在的RU组中，能够简单快速地完成业务承载传输。
在多次传输后，此时STA8加入该AP节点中，其传输视频业务。由于视频业务已经在先前的传输中进行过，按照资源分配调度机制中的静态RU分配流程，STA8需加入STA6所在的RU组。此时加入AP先前的分配方案仅用OFDMA技术无法满足业务需求，根据流程需进行动态RU资源分配。由于采用MU-MIMO技术的RU大小限制，STA6所在的RU组将从RA RU中取得足够的RU以完成MU-MIMO。因此如图13，STA6与STA8所在RU组在取得RA RU中的三个26子载波RU后，其包含了之前分割RU时使用的DC子载波，能够在完整的20MHz带宽中合成一个242子载波RU进行MU-MIMO传输，满足了业务传输需求。
最后，当传输传感器信息收集业务的STA9加入时，进行动态RU分配流程，此时RARU数量已经不足，只能从先前业务类型的RU组中调用RU来生成新的RU组。此时可以根据RU组内资源使用率来调用RU，因此选择STA3所在的RU组，调度出一个RU给STA9生成新的RU组进行传输，如图14。
依此实例在该40MHz中AP借助该基于802.11ax资源调度的电力通信多业务承载方法能够很好的分配调度带宽中的RU资源，以满足多业务终端的传输需求。
本发明实施例结合802.11ax协议中对RU的资源划分方式，针对OFDMA以及MU-MIMO技术设计基于802.11ax资源调度的电力通信多业务承载方法，首先设计基于触发帧机制的先导条件信息获取方法以优化获取BSR以及CSI的效率；其次设计的资源分配调度方法借助子载波的正交性保障不同业务传输之间互不影响，能够实现电力通信多业务传输承载，满足业务传输需求的同时优化资源利用率，降低业务传输时延。
图15为本发明一实施例提供的电力通信多业务承载装置的结构示意图，如图15所示，该装置包括：获取模块1501、判别模块1502和分配模块1503，其中：
其中，获取模块1501，用于基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI；
判别模块1502，用于基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型；
分配模块1503，用于基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求。
本发明实施例提供的电力通信多业务承载装置具体可以用于执行上述实施例的电力通信多业务承载方法，其技术原理和有益效果类似，具体可参见上述实施例，此处不再赘述。
基于相同的发明构思，本发明实施例提供一种电子设备，参见图16，电子设备具体包括如下内容：处理器1601、通信接口1603、存储器1602和通信总线1604；
其中，处理器1601、通信接口1603、存储器1602通过通信总线1604完成相互间的通信；通信接口1603用于实现各建模软件及智能制造装备模块库等相关设备之间的信息传输；处理器1601用于调用存储器1602中的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例所提供的方法，例如，处理器执行计算机程序时实现下述步骤：S1、基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI；S2、基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型；S3、基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求。
基于相同的发明构思，本发明又一实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法实施例提供的方法，例如，S1、基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI；S2、基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型；S3、基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
此外，在本发明中，诸如“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
此外，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
此外，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种电力通信多业务承载方法，其特征在于，包括：
S1、基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI；
S2、基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型；
S3、基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求，
其中，基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型，具体包括：
基于得到的所述先导条件信息判别所述接入终端业务类型是否经历过传输；
相应地，基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求，具体包括：
若是，则选择采用预设的静态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求；其中，所述预设的静态资源分配模式为静态资源分配机制固定频宽中的资源单元RU分配，当业务到来时，根据业务类型分配规定频宽的资源单元RU以进行传输；
若否，则选择采用预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求；其中，所述预设的动态资源分配模式如下：
步骤301、判别该传输是否为初始传输，若为初始传输分配则跳转至步骤302，若不是初始传输分配则跳转至步骤303；
步骤302、针对初始传输进行第一资源单元RU组初始分配，分配结束转至步骤304；
步骤303、调度资源单元RU分配给所需业务生成第二资源单元RU组，分配结束转至步骤304；
步骤304、进行第一资源单元RU组或第二资源单元RU组内的资源重分配以满足并发传输需求。
2.根据权利要求1所述的电力通信多业务承载方法，其特征在于，还包括：
S4、监测步骤S3中所分配的资源是否在预设时间段内持续满足传输需求；若不满足，则重复步骤S1、步骤S2和步骤S3进行承载资源再分配直至满足电力通信多业务的并发传输需求。
3.根据权利要求1所述的电力通信多业务承载方法，其特征在于，基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息，具体包括：
采用接入点AP主动询问的方式发送缓存状态反馈轮询BSRP帧获取缓存状态反馈BSR；
发送空数据包通知NDPA帧、空数据包NDP帧以及波束成形报告轮询BPR帧获取信道状态信息CSI。
4.根据权利要求2所述的电力通信多业务承载方法，其特征在于，还包括：
在进行承载资源分配过程中通过正交频分多址技术OFDMA将传输带宽划分为多个正交的不重叠的子载波集，并将其分配给不同业务终端。
5.一种电力通信多业务承载装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于基于触发帧机制获取支持资源单元RU分配以及多用户多输入多输出MU-MIMO传输的先导条件信息；所述先导条件信息为缓存状态反馈BSR和信道状态信息CSI；
判别模块，用于基于得到的所述先导条件信息判别接入终端业务类型；
分配模块，用于基于终端业务类型选择采用预设的静态资源分配模式或预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求，
其中，所述判别模块具体用于基于得到的所述先导条件信息判别所述接入终端业务类型是否经历过传输；
若是，则分配模块具体用于选择采用预设的静态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求；其中，所述预设的静态资源分配模式为静态资源分配机制固定频宽中的资源单元RU分配，当业务到来时，根据业务类型分配规定频宽的资源单元RU以进行传输；
若否，则分配模块具体用于选择采用预设的动态资源分配模式进行承载资源分配以满足电力通信多业务的并发传输需求；其中，所述预设的动态资源分配模式如下：
步骤301、判别该传输是否为初始传输，若为初始传输分配则跳转至步骤302，若不是初始传输分配则跳转至步骤303；
步骤302、针对初始传输进行第一资源单元RU组初始分配，分配结束转至步骤304；
步骤303、调度资源单元RU分配给所需业务生成第二资源单元RU组，分配结束转至步骤304；
步骤304、进行第一资源单元RU组或第二资源单元RU组内的资源重分配以满足并发传输需求。
6.根据权利要求5所述的电力通信多业务承载装置，其特征在于，还包括：
检测模块，用于监测步骤S3中所分配的资源是否在预设时间段内持续满足传输需求；若不满足，则重复步骤S1、步骤S2和步骤S3进行承载资源再分配直至满足电力通信多业务的并发传输需求。
7.根据权利要求5所述的电力通信多业务承载装置，其特征在于，获取模块，具体用于：
采用接入点AP主动询问的方式发送缓存状态反馈轮询BSRP帧获取缓存状态反馈BSR；
发送空数据包通知NDPA帧、空数据包NDP帧以及波束成形报告轮询BPR帧获取信道状态信息CSI。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～4任一项所述的电力通信多业务承载方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～4任一项所述的电力通信多业务承载方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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