一種智能電網(wǎng)通信中隨機接入的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種智能電網(wǎng)通信中隨機接入的方法，在不增加額外信令開銷的情況下，降低隨機接入碰撞概率，提高系統(tǒng)性能。由于智能電網(wǎng)設(shè)備眾多、頻繁進行數(shù)據(jù)上報，隨機接入碰撞概率大大增加，并且會影響普通用戶的隨機接入過程。本發(fā)明提出一種應(yīng)對該智能電網(wǎng)場景的隨機接入過程。通過生成兩組不同的前導(dǎo)序列，分別用于普通用戶和智能電網(wǎng)。使用MAC?RAR中的一個預(yù)留比特位來標識該隨機接入來自普通用戶或智能電網(wǎng)。因此能在沒有額外信令開銷的情況下，減少智能電網(wǎng)隨機接入碰撞概率，并且不影響普通用戶隨機接入。
【專利說明】一種智能電網(wǎng)通信中隨機接入的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)無線通信中隨機接入過程，降低隨機接入碰撞的概率。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)是一種將通信網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)系統(tǒng)相結(jié)合的現(xiàn)代的電網(wǎng)系統(tǒng)。通過對電網(wǎng)中數(shù)據(jù)的實時收集與分析，從而達到對電力負載的控制和需求響應(yīng)等目的，能提高能源利用效率，確保安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)。在智能電網(wǎng)中，發(fā)電、輸電、配電、用電環(huán)節(jié)都存在著大量的先進傳感和測量技術(shù)、設(shè)備，需要網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的支撐。然而智能電網(wǎng)中的通信不同于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)或語音服務(wù)，有著特定的特點和需求。比如，終端設(shè)備(UE)較多，數(shù)據(jù)量較小，周期通信等特點。
[0003]LTE可以提供高頻譜效率，大吞吐量，低延時以及支持基于IP的多種應(yīng)用服務(wù)，是智能電網(wǎng)中一種較為理想的通信技術(shù)。在LTE中，為了獲得上行同步并為UE分配一個唯一的標識C-RNTI，UE需要進行隨機接入過程。只有通過隨機接入，UE才能與基站取得上行同步，并且為UE分配一個唯一的標識C-RNTI，進而后續(xù)的通信過程才能進行。隨機接入分為基于競爭和非競爭兩種方式?；诟偁幍碾S機接入過程如圖1所示。
[0004]Stepl)當UE由某事件觸發(fā)需要進行隨機接入時，首先在物理隨機接入信道(Physical Random Access Channel,PRACH)資源上向基站發(fā)送隨機接入前導(dǎo)，其目的在于向eNodeB指示當前UE的隨機接入嘗試，并使得eNodeB能估計其與UE之間的傳輸時延。前導(dǎo)序列共有64個,是UE通過解析eNodeB廣播的配置信息而得到。64個前導(dǎo)中的一部分是預(yù)留給基于非競爭隨機接入的，UE從剩下的前導(dǎo)中隨機選擇一個前導(dǎo)在PRACH上發(fā)送給基站O
[0005]Step2) eNodeB 通過 F1DCCH 向 UE 發(fā)送隨機接入響應(yīng)(Random Access Response,RAR)。若eNodeB在PRACH上檢測到隨機接入前導(dǎo)，就會在HXXH上發(fā)送隨機接入響應(yīng)RAR,包括隨機接入前導(dǎo)序列序號(RAPID)、時間提前量(Timing Advance Command)、T-RNTI (Temporary Radio Network Temporary Identifier)、退避指不、上行資源分配等。UE發(fā)送了 preamble之后，將在RAR時間窗(RA Response window)內(nèi)監(jiān)聽F1DCCH,以接收對應(yīng)RA-RNTI (由PRACH的時頻位置決定)的RAR。如果多個UE在同一 PRACH資源(時頻位置相同，使用同一 RA-RNTI)發(fā)送preamble，則對應(yīng)的RAR復(fù)用在同一 MAC PDU中，用RA-RNTI加擾，如圖2所示。
[0006]如果多個UE相同的PRACH資源上選擇了同一個前導(dǎo)序列發(fā)起隨機接入的嘗試，那么就會發(fā)生碰撞。每個UE都有可能接收到同一個RAR，由此進入競爭解決過程Step3、Step4。
[0007]Step3)在上個步驟的MAC header中解析出自己前導(dǎo)序號的UE,根據(jù)解析出來的RAR信息在PUSCH上向eNodeB發(fā)送消息3 (Msg3)。包含RRC連接請求、跟蹤區(qū)域更新、調(diào)度請求、Step2中解碼的T-RNTI，以及每個UE唯一的標志(C-RNTI或S-TMSI)。
[0008]Step4)若eNodeB成功解碼一個UE的Msg3，則在TOSCH上發(fā)送競爭解決消息(contention resolution),攜帶該UE的唯一標志以指定勝出的UE。而其它沒有在沖突解決中勝出的UE將根據(jù)MAC header中的回退指數(shù)(BI)選擇一個回退時間，延遲了回退時間后重新發(fā)起隨機接入。
[0009]在典型的智能電網(wǎng)環(huán)境下，有大量的傳感器、電表等進行測量、上報數(shù)據(jù)。比如在高級量測體系(AMI)中，智能電表每隔15分鐘就要上報一次用電數(shù)據(jù)。由上述的LTE隨機接入過程可知，當多個電表同時需要上報數(shù)據(jù)，同時發(fā)起隨機接入過程時，需要在用于競爭的前導(dǎo)中隨機選取一個。由于電表數(shù)量眾多，并且頻繁的周期性上報數(shù)據(jù)，多個電表選擇同一個前導(dǎo)的概率很大，導(dǎo)致隨機接入過程時碰撞幾率大大增加，并影響傳統(tǒng)的語音和數(shù)據(jù)通信的隨機接入。因此有必要提出一種優(yōu)化隨機接入的方法去減少隨機接入過程中的碰撞概率，提高智能電網(wǎng)的整體性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]基于上述對問題的分析，本發(fā)明提出一種智能電網(wǎng)通信中隨機接入的方法，該方法能在智能電網(wǎng)環(huán)境下降低隨機接入碰撞概率，并且不影響傳統(tǒng)語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的隨機接入。另外，本發(fā)明不需要額外的信令開銷，節(jié)約了寶貴的信令資源。
[0011]在LTE的Rel.11標準中，隨機接入前導(dǎo)是由UE基于基站廣播的系統(tǒng)配置信息而生成。3GPP LTE工作組最終選擇了 ZC (Zadoff-Chu)序列用于生成隨機接入前導(dǎo)序列。
[0012]ZC序列的定義如下:
【權(quán)利要求】
1.一種智能電網(wǎng)通信中隨機接入的方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1、普通用戶和智能電網(wǎng)設(shè)備根據(jù)eNB廣播的信息分別生成兩組前導(dǎo)序列，每組64個； 步驟2、需要隨機接入時，普通用戶在前64個前導(dǎo)序列中隨機選擇，智能電網(wǎng)設(shè)備在后64個前導(dǎo)序列中隨機選擇，從而進行隨機接入過程； 步驟3、eNB返回MAC RAR時，通過一個預(yù)留比特位來標示是普通用戶還是智能電網(wǎng)用戶； 步驟4、用戶根據(jù)返回MAC RAR的情況完成后續(xù)隨機接入過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)通信中隨機接入的方法，其特征在于: 步驟2中，使用傳統(tǒng)的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的普通UE仍然按照原先協(xié)議中的方式生成第一組共64個前導(dǎo)，而智能電表則從普通UE的64個前導(dǎo)之后另外生成另一組64個專用前導(dǎo)；若普通UE/智能電網(wǎng)需要進行隨機接入過程，則分別在對應(yīng)的前導(dǎo)組中隨機選擇一個前導(dǎo)序列進行發(fā)送； 在步驟3中，基站發(fā)送隨機接入響應(yīng)RAR來分配上行資源；在MAC子頭部中，RAPID字段用來表示前導(dǎo)的序號，6個字節(jié)可以支持64個前導(dǎo)；使用MAC RAR中的一個R域，即I個比特的預(yù)留比特位，用這個比特位來標識上述的RAPID來自普通UE的前導(dǎo)組還是智能電表的前導(dǎo)組，如果R位是O，就代表是普通UE，I就代表智能電表，這樣就能支持兩組64個的前導(dǎo)，并且沒有額外的信令開銷。
【文檔編號】H04W74/08GK103841654SQ201410090411
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】楊堅, 司鵬, 郭經(jīng)紅, 張 浩 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué), 中國電力科學(xué)研究院