本發(fā)明涉及NB-IOT通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種NB-IOT網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)潛力巨大，即將進(jìn)入大規(guī)模井噴式發(fā)展。目前大眾消費(fèi)市場(chǎng)日趨飽和，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)商盈利增長(zhǎng)趨緩，亟待尋求新的盈利增長(zhǎng)點(diǎn)，根據(jù)麥肯錫等多家機(jī)構(gòu)的報(bào)告預(yù)測(cè)，未來(lái)5-10年物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)和市場(chǎng)規(guī)模將發(fā)生大規(guī)模井噴式發(fā)展。萬(wàn)物互聯(lián)已成為全球運(yùn)營(yíng)商、科技企業(yè)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟積極布局的重要戰(zhàn)略方向。目前蜂窩網(wǎng)已覆蓋全球90％的人口，覆蓋超過(guò)50％的地理位置?；诂F(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)商能夠提供一個(gè)非常有競(jìng)爭(zhēng)力的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，就是NB-IoT。NB-IoT在覆蓋、功耗、成本、連接數(shù)等方面性能最優(yōu)，最符合LPWA類(lèi)業(yè)務(wù)需求。

NB-IoT具備四大特點(diǎn)：一是廣覆蓋，將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，覆蓋面積擴(kuò)大100倍；二是具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬(wàn)個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年；四是更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過(guò)5美元。

申請(qǐng)?zhí)枮?01110093552.8的中國(guó)專利公開(kāi)了一種無(wú)線通信系統(tǒng)的節(jié)能方法，針對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)部署中基站間的覆蓋范圍不相互重疊的場(chǎng)景，考慮到無(wú)線通信系統(tǒng)不是時(shí)刻處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，基站的載波很多時(shí)間都是處于空閑狀態(tài)，在節(jié)能的過(guò)程中根據(jù)基站負(fù)載的變化動(dòng)態(tài)開(kāi)啟/關(guān)閉某一載波節(jié)點(diǎn)，節(jié)約基站在載波上的能耗，從而達(dá)到低碳節(jié)能的目的。然而該方法只能應(yīng)用于單基站的節(jié)能，并需要使用自適應(yīng)負(fù)載均衡技術(shù)來(lái)均衡負(fù)載，無(wú)法針對(duì)整個(gè)區(qū)域的基站進(jìn)行宏觀的節(jié)能控制。

鑒于上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本創(chuàng)作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種NB-IOT網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能調(diào)度方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種NB-IOT網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能調(diào)度方法，包括：

步驟a，主通道負(fù)荷超過(guò)閾值或者主通道通信故障時(shí)，所述的主控制模塊首先對(duì)主通道內(nèi)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判定，確定負(fù)荷超過(guò)閾值的節(jié)點(diǎn)；

步驟b，主通道確定負(fù)荷超過(guò)閾值的節(jié)點(diǎn)后，將節(jié)點(diǎn)替換請(qǐng)求信息傳輸至調(diào)度模塊；所述的調(diào)度模塊根據(jù)主通道對(duì)負(fù)荷超過(guò)閾值或者通信故障的節(jié)點(diǎn)首先進(jìn)行補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)替換的請(qǐng)求信息，做出控制指令；所述的主通道控制模塊完成節(jié)點(diǎn)替換，并按照上述步驟a,重新進(jìn)行檢測(cè)；

步驟c，主控制模塊對(duì)節(jié)點(diǎn)替換后的通道負(fù)荷及故障信息重新進(jìn)行檢測(cè)，若滿足負(fù)荷需求，則向所述的調(diào)度模塊發(fā)送請(qǐng)求信息，所述的調(diào)度模塊向主控制模塊發(fā)送確認(rèn)信息；若檢測(cè)后不滿足負(fù)荷需求，則所述的主控制模塊向所述的調(diào)度模塊發(fā)送信息，執(zhí)行步驟d；

步驟d，所述的調(diào)度模塊獲取所有備用通道的負(fù)荷信息，并進(jìn)行冗余判定，選擇負(fù)荷最低的備用通道；

步驟e，所述的調(diào)度模塊將主通道模塊切換為選定的備用通道模塊，則為最佳的節(jié)電負(fù)荷通道。

進(jìn)一步地，在上述步驟a中，所述的主控制模塊通過(guò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行取樣及判定，在采樣時(shí)，每次取連續(xù)的N₁個(gè)周期，采樣M₁次，在每一周期內(nèi)取一瞬時(shí)值i，按照下述公式進(jìn)行計(jì)算得出I_m，

式中，I_m0k表示在N₁個(gè)周期內(nèi)的電流平均幅值，I_m表示計(jì)算所得電流幅值，N₁表示每次取樣周期，M₁表示取樣次數(shù)，w表示信號(hào)傳輸頻率，θ表示初始相角，在0-30°之間；k和j表示序號(hào)；

在所述的主控制模塊內(nèi)設(shè)置有電流幅值的閾值范圍I₁～I(xiàn)₂，經(jīng)上述計(jì)算得到的電流幅值I_m判斷其是否在預(yù)設(shè)閾值I₁～I(xiàn)₂范圍內(nèi)，若是，則斷定節(jié)點(diǎn)的電流負(fù)載超過(guò)閾值或故障存在，若否，則重新進(jìn)行取樣判斷。

進(jìn)一步地，在上述步驟d中，調(diào)度模塊中包括比較單元，所述的比較單元按照下述公式計(jì)算第二備用通道對(duì)第一備用通道采集數(shù)值的重合度P₂₁；

采用備用通道采集的電流和電壓信號(hào)進(jìn)行判定；

式中，P₂₁(u₁,i₁)表示每組電流和電壓信號(hào)的重合度，u₁和i₁分別表示第一備用通道采集的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，u₂和i₂分別表示所述第二備用通道采集的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，T表示均方差運(yùn)算，I和I'表示積分運(yùn)算；

所述第二備用通道對(duì)第一備用通道的信號(hào)重合度P₂₁按照下述公式進(jìn)行計(jì)算；

式中，M表示取樣組數(shù)，j表示序列數(shù)，P_1j(u₁,i₁)表示每組信號(hào)中所述第二備用通道對(duì)第一備用通道的信號(hào)重合度。

進(jìn)一步地，所述的比較單元按照下述公式計(jì)算第三備用通道對(duì)第一備用通道采集數(shù)值的重合度P₃₁，本實(shí)施例中，采用備用通道采集的電流和電壓信號(hào)進(jìn)行判定；

式中，P₃₁(u₁,i₁)表示每組電流和電壓信號(hào)的重合度，u₁和i₁分別表示第一備用通道采集的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，u₃和i₃分別表示所述第二備用通道采集的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，T表示均方差運(yùn)算，I和I'表示積分運(yùn)算。

進(jìn)一步地，NB-IOT網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括：基于覆蓋范圍內(nèi)的NB-IOT發(fā)射基站的主通道，發(fā)射基站通過(guò)主通道向終端發(fā)射N(xiāo)B-IOT信號(hào)信息；基于覆蓋范圍內(nèi)的NB-IOT發(fā)射基站的備用通道組，包括基于在正常狀態(tài)時(shí)，具有相同信號(hào)強(qiáng)度、發(fā)射頻率和相同負(fù)荷的第一備用通道、第二備用通道和第三備用通道；

還包括對(duì)主通道內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷及信號(hào)傳輸強(qiáng)進(jìn)行監(jiān)控及調(diào)度的主控制模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明，本發(fā)明在節(jié)能調(diào)度過(guò)程中，優(yōu)先嘗試對(duì)主通道的節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)償替換，若能夠達(dá)到節(jié)能要求，則繼續(xù)采用主通道進(jìn)行信號(hào)傳輸，若補(bǔ)償替換后，仍不能滿足節(jié)能要求，則調(diào)度模塊切換至負(fù)荷最低的備用通道。

本發(fā)明通過(guò)調(diào)度模塊對(duì)NB-IOT網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行宏觀控制，實(shí)現(xiàn)雙重節(jié)能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的NB-IOT網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能調(diào)度系統(tǒng)的功能框圖；

圖2為本發(fā)明的NB-IOT網(wǎng)絡(luò)中的主通道的節(jié)點(diǎn)的功能框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

請(qǐng)參閱圖1所示，其為本發(fā)明的NB-IOT網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能調(diào)度系統(tǒng)的功能框圖，本發(fā)明實(shí)施例基于NB-IOT網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)NB-IOT發(fā)射基站覆蓋通信范圍。

本實(shí)施例的NB-IOT網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括：

基于覆蓋范圍內(nèi)的NB-IOT發(fā)射基站的主通道，發(fā)射基站通過(guò)主通道向終端發(fā)射N(xiāo)B-IOT信號(hào)信息；

基于覆蓋范圍內(nèi)的NB-IOT發(fā)射基站的備用通道組，包括基于在正常狀態(tài)時(shí)，具有相同信號(hào)強(qiáng)度、發(fā)射頻率和相同負(fù)荷的第一備用通道、第二備用通道和第三備用通道。

還包括對(duì)主通道內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷及信號(hào)傳輸強(qiáng)進(jìn)行監(jiān)控及調(diào)度的主控制模塊；

對(duì)第一備用通道的負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控及調(diào)度的第一控制模塊；

對(duì)第二備用通道的負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控及調(diào)度的第二控制模塊；

對(duì)第三備用通道的負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控及調(diào)度的第三控制模塊。

還包括對(duì)主控制模塊、第一控制模塊、第二控制模塊及第三控制模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)各通道及主通道內(nèi)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制的調(diào)度模塊。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述的主通道為發(fā)射基站覆蓋范圍內(nèi)的主要通道，在正常通信狀況下，通過(guò)該主要通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；在遇到主通道故障或者主通道負(fù)荷過(guò)高時(shí)，需要切換至備用通道；但，為了節(jié)約NB-IOT網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的能量消耗，在切換通道時(shí)，先對(duì)主通道內(nèi)的故障節(jié)點(diǎn)或者高能耗節(jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)切換。

請(qǐng)結(jié)合圖2所示，本實(shí)施例的主通道，包括多節(jié)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)A出現(xiàn)高能耗或故障時(shí)，優(yōu)先嘗試切換至補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)K。在補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)K不能夠滿足能耗或主通道不能滿足通信要求時(shí)，切換至備用通道。

本發(fā)明實(shí)施例的NB-IOT網(wǎng)絡(luò)節(jié)能調(diào)度方法的過(guò)程為：

步驟a，主通道負(fù)荷超過(guò)閾值或者主通道通信故障時(shí)，所述的主控制模塊首先對(duì)主通道內(nèi)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判定，確定負(fù)荷超過(guò)閾值的節(jié)點(diǎn)。

所述的主控制模塊通過(guò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行取樣及判定，在采樣時(shí)，每次取連續(xù)的N₁個(gè)周期，采樣M₁次，在每一周期內(nèi)取一瞬時(shí)值i，按照下述公式進(jìn)行計(jì)算得出I_m，

式中，I_m0k表示在N₁個(gè)周期內(nèi)的電流平均幅值，I_m表示計(jì)算所得電流幅值，N₁表示每次取樣周期，M₁表示取樣次數(shù)，w表示信號(hào)傳輸頻率，θ表示初始相角，在0-30°之間；k和j表示序號(hào)。

在所述的主控制模塊內(nèi)設(shè)置有電流幅值的閾值范圍I₁～I(xiàn)₂，經(jīng)上述計(jì)算得到的電流幅值I_m判斷其是否在預(yù)設(shè)閾值I₁～I(xiàn)₂范圍內(nèi)，若是，則斷定節(jié)點(diǎn)的電流負(fù)載超過(guò)閾值或故障存在，若否，則重新進(jìn)行取樣判斷。

步驟b，主通道確定負(fù)荷超過(guò)閾值的節(jié)點(diǎn)后，將節(jié)點(diǎn)替換請(qǐng)求信息傳輸至調(diào)度模塊；所述的調(diào)度模塊根據(jù)主通道對(duì)負(fù)荷超過(guò)閾值或者通信故障的節(jié)點(diǎn)首先進(jìn)行補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)替換的請(qǐng)求信息，做出控制指令；所述的主通道控制模塊完成節(jié)點(diǎn)替換，并按照上述步驟a,重新進(jìn)行檢測(cè)。

步驟c，主控制模塊對(duì)節(jié)點(diǎn)替換后的通道負(fù)荷及故障信息重新進(jìn)行檢測(cè)，若滿足負(fù)荷需求，則向所述的調(diào)度模塊發(fā)送請(qǐng)求信息，所述的調(diào)度模塊向主控制模塊發(fā)送確認(rèn)信息；若檢測(cè)后不滿足負(fù)荷需求，則所述的主控制模塊向所述的調(diào)度模塊發(fā)送信息，執(zhí)行步驟d。

步驟d，所述的調(diào)度模塊獲取所有備用通道的負(fù)荷信息，并進(jìn)行冗余判定，選擇負(fù)荷最低的備用通道。在調(diào)度模塊中包括比較單元，所述的比較單元按照下述公式計(jì)算第二備用通道對(duì)第一備用通道采集數(shù)值的重合度P₂₁，本實(shí)施例中，采用備用通道采集的電流和電壓信號(hào)進(jìn)行判定；

式中，P₂₁(u₁,i₁)表示每組電流和電壓信號(hào)的重合度，u₁和i₁分別表示第一備用通道采集的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，u₂和i₂分別表示所述第二備用通道采集的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，T表示均方差運(yùn)算，I和I'表示積分運(yùn)算；

所述第二備用通道對(duì)第一備用通道的信號(hào)重合度P₂₁按照下述公式進(jìn)行計(jì)算；

式中，M表示取樣組數(shù)，j表示序列數(shù)，P_1j(u₁,i₁)表示每組信號(hào)中所述第二備用通道對(duì)第一備用通道的信號(hào)重合度。

所述的比較單元按照下述公式計(jì)算第三備用通道對(duì)第一備用通道采集數(shù)值的重合度P₃₁，本實(shí)施例中，采用備用通道采集的電流和電壓信號(hào)進(jìn)行判定；

式中，P₃₁(u₁,i₁)表示每組電流和電壓信號(hào)的重合度，u₁和i₁分別表示第一備用通道采集的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，u₃和i₃分別表示所述第二備用通道采集的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，T表示均方差運(yùn)算，I和I'表示積分運(yùn)算；

所述的比較單元按照下述公式計(jì)算第二備用通道對(duì)第三備用通道采集數(shù)值的重合度P₂₃，本實(shí)施例中，采用備用通道采集的電流和電壓信號(hào)進(jìn)行判定；

式中，P₂₃(u₃,i₃)表示每組電流和電壓信號(hào)的重合度，u₃和i₃分別表示第一備用通道采集的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，u₂和i₂分別表示所述第二備用通道采集的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，T表示均方差運(yùn)算，I和I'表示積分運(yùn)算；

所述比較單元計(jì)算第二備用通道對(duì)第一備用通道的信號(hào)重合度P₂₁，第三備用通道對(duì)第一備用通道的信號(hào)重合度P₃₁，第三備用通道對(duì)第二備用通道的信號(hào)重合度P₃₂。

根據(jù)各個(gè)重合度值的差值的絕對(duì)值的最小者都涉及的備用通道為選定的備用通道。

若P₂₁、P₃₁的差值的絕對(duì)值的最小者，則第一備用通道為選定的備用通道。

步驟e，所述的調(diào)度模塊將主通道模塊切換為選定的備用通道模塊，則為最佳的節(jié)電負(fù)荷通道。

本發(fā)明在節(jié)能調(diào)度過(guò)程中，優(yōu)先嘗試對(duì)主通道的節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)償替換，若能夠達(dá)到節(jié)能要求，則繼續(xù)采用主通道進(jìn)行信號(hào)傳輸，若補(bǔ)償替換后，仍不能滿足節(jié)能要求，則調(diào)度模塊切換至負(fù)荷最低的備用通道。

本發(fā)明通過(guò)調(diào)度模塊對(duì)NB-IOT網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行宏觀控制，實(shí)現(xiàn)雙重節(jié)能。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。