[发明专利]一种智能电网无线通信中的上行资源调度系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种智能电网无线通信中的上行资源调度系统和方法。

背景技术

智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术来满足用户的电力需求，以及通过优化资源配置来满足电力供应的安全性，可靠性和经济性。智能电网之所以不同于传统的数据或语音通信是因为它对产生的数据有特定的要求，由于长期演进（LTE）提供了低延迟和高带宽，所以LTE是应用于智能电网中的一种有效方法。

LTE资源调度是通过基站端的调度器进行的，在上行资源调度时，基站端的调度器需要获取用户终端（UE）无线承载缓存区待发送数据的相关情况，但同步混合式自动重传请求机制（HARQ）带来的延时发送和无线信道状况的不稳定性，会造成基站端无法得到用户终端的实时信息，对上行资源调度带来一定的误差和影响。因此，用户终端必须采用相关的机制来保证资源的合理分配和使用。同时，UE还必须向基站（eNB）汇报其缓存区数据总量以及优先级最高的无线承载对应的缓存区相关信息等，这些都需要UE在上行资源调度中采用一定的机制来维护，以保证每个无线承载服务质量（QoS）。

上行数据缓冲域状态报告过程（BSR）汇报是UE通过向eNB发送上行信息来汇报终端上行缓存区内待发送的数据量的一种机制。因为这些BSR需要在上行控制信道上传输，在不考虑牺牲调度灵活性的情况下，有必要提出一个反馈机制来提高BSR的传输精度。

在LTE的Rel.11标准中，调度请求（SR）、BSR用于上行链路资源分配调度请求的过程。上行链路资源调度的过程如图1所示。eNB实时监控了解UE是否有数据需要进行传输，每隔一定的时间或受到某一事件激励时，UE通过BSR直接向eNB提供UE上行数据缓存中的待发数据量，eNB收到BSR报告后会根据数据量的大小发送上行授权用以传输UE缓存数据。传输BSR报告至少需要四个字节的上行资源，在无上行共享信道(UL_SCH)资源的情况下触发了BSR报告将不能顺利传输此报告。多次触发BSR报告网络端如果都无应答就会出现链路数据阻塞，为了避免此情况的出现协议中定义先通过向eNB发送SR上行调度请求，以获取少量上行资源用于UE发送BSR信息。

进一步的，如图2和3所示，BSR按类型可分为长BSR、短BSR和截断式BSR。

短BSR/截断式BSR帧格式如下图2所示，其由一个逻辑信道组标识（LCGID）域和一个对应的缓存大小（BS）域组成。长BSR帧格式如下图3所示，其由四个分别对应于四个逻辑信道组的缓存区大小的BS域（Buffer Size#1～#4）组成。其中，LCG ID用于标识当前BSR进行缓存区大小汇报的逻辑信道组ID，该域由2个比特构成，分别对应逻辑信道组1到4。Buffer Size表示缓存大小，BS域用来表明在当前传输时间间隔（TTI）的MAC SDU发送后，对应逻辑信道组内所有逻辑信道缓存待发送的数据量的总和。

在现有的BSR汇报中，由于UE直接汇报缓存大小，比特开销太大，UE缓存数量是通过BSR帧格式中的缓存大小索引字段表示的。LTE规定对缓存大小采用6比特非均匀量化，以保证在整个缓存大小的量化区间内有相同的量化误差。如表1所示，其为BSR缓存大小区间对应换算表。当缓存数据量大小在某一个索引值对应的区域内时，缓存大小就封装为该索引值；而在eNB端对UE缓存的估算则总是取该索引值对应区域的最大上限。LTE支持的缓存大小范围分别是0-150000字节和0-300000字节。对于缓存较小的情况，量化误差对无线资源的浪费不是很明显。但是对于缓存较大的情况，浪费的资源块将非常巨大。

在一个典型的智能电网场景中，一个数据收集器（DA），可以从成百上千个智能电表（SM）中收集数据（SMs）。虽然每个SM发送的数据量很小，而DA的数据量是巨大的。从DA到eNB的BSR的索引值较大，这将导致资源的超额分配。因此，LTE中常规的BSR机制将带来巨大的资源浪费。例如某个DA的缓存大小为109440字节，根据非均匀量化表对应的BSR索引值是61，当分配资源给DA时，eNB取索引值61对应区间的缓存上限，即128125字节，对该UE进行资源分配，浪费的字节数为18685，资源有效利用率仅为85%。从3GPPLTE Rel.11的标准可以知道，每个BSR索引值对应的缓存区域上下限间隔大概是其缓存平均值的20%，即BSR汇报误差应该是在0～20%之间分布。因此有必要提出一种优化上行资源调度的方法去提高智能电网的整体性能。

表1

发明内容