[发明专利]一种M2M设备接入基站时的接入方法及系统

说明书

本发明涉及一种M2M设备接入基站时的接入方法及系统，该方法计算位于重叠蜂窝区域的M2M设备在选择接入基站时的前导码冲突概率；使用最优能效的非合作博弈对重叠区域M2M设备进行基站选择和功率分配，使得最优能效的M2M设备接入基站。本发明提供的技术方案可以提高在重叠蜂窝网络中大规模M2M设备接入网络时的接入成功率,并且有效降低设备通信所需的能量和通信能耗。

技术领域

本发明涉及无线通信领域的接入方法，具体涉及一种M2M设备接入基站时的接入方法及系统。

背景技术

电力通信作为现代电力系统重要的组成部分，提供着优质、可靠的通信服务。在电力系统中，电力通信网是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段，是系统的重要基础设施，同时也是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础。为保证电力系统经济、安全地发供电并且合理地分配电能，有必要进行体系完整、功能齐全的电力通信网络规划，形成规模效益，更好地服务于电网和社会。随着现代通信、网络和控制技术的不断发展，技术的运用领域不断开阔，信息与能源技术的结合成了一种必然的趋势，从而形成了智慧能源的概念。为了实现能源的进一步的精密化调控，需要利用先进的信息技术，提升能源管理水平。

目前，由于传统能源的开发利用所带来的巨大污染，关于新能源的开发和利用也成为了国内能源发展的重要战略。而随着间歇式可再生能源的接入，电网面临着稳定性降低，比如风力发电受到客观气象条件的影响，大范围脱网，从而使电力系统瞬时失去平衡。为了解决这些问题，电网则需要突破在信息采集、传输、处理和共享等多方面的瓶颈，通过在电网中布置大规模的传感器，快速的获取电网的状态并进行调整。

机器对机器(Machine-to-Machine,M2M)通信技术是一种以无线通信为手段，进行机器与机器之间通信的技术，这种技术被看作是一种新生的用于集成数万亿机器型通信设备的方案。M2M通信由于可以在很少或者没有人干预的情况下实现远程设备之间无处不在的信息交换，可以广泛应用于智能电网，智能交通系统，电子健康，环境监测等众多领域。

随着蜂窝通信系统的快速发展，大量的蜂窝基础设施铺设在网络中，长距离宽接入也被广泛地应用，这也推动着数以百万的M2M设备通信的成功。第三代合作伙伴计划(3GPP)已经指定了几种方案来支持当前长期演进(LTE-A)系统中的M2M通信。M2M设备被允许与同一网络中的人到人(H2H)通信共存，并使用随机接入信道(RACH)来建立与集中式基站的连接。在随机接入中，M2M设备从可用前导码池中随机选择RACH前导码并将其发送到BS，其由LTE-A网络中的Zadoff-CU(ZC)序列指定。

然而，M2M通信与现有LTE-A系统的集成带来了新的挑战。首先，大规模的M2M设备连接到LTE-A系统将会产生过载问题。当大量M2M设备同时尝试连接到BS时，RACH冲突的概率将会急剧增加。其次，有限的电池容量长期以来一直是智能设备的主要瓶颈，而随机访问控制中也忽视了能量效率(EE)的问题，这将导致设备电池快速耗尽和网络覆盖率下降。第三，由于M2M设备通常在相邻蜂窝中不均匀地分布，这进一步使得多蜂窝情形中的过载控制问题复杂化。最后，由于M2M设备具有不同的服务质量(QoS)要求和冲突的目标函数，集中的过载控制方法并不总是能够同时优化每个M2M设备的目标函数。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种M2M设备接入基站时的接入方法及系统，通过使用本发明的接入方法，可以提高在重叠蜂窝网络中大规模M2M设备接入网络时的接入成功率，并且有效降低设备通信所需的能量，提高通信能耗。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种M2M设备接入基站时的接入方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

计算位于重叠蜂窝区域的M2M设备在选择接入基站时的前导码冲突概率；

使用最优能效的非合作博弈对重叠区域M2M设备进行基站选择和功率分配，使得最优能效的M2M设备接入基站。