基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法技术

本发明专利技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法，基于无线接入点AP的电力业务数据帧长短差异构建动态接入选择模型；区分长短帧，将短帧随机接入，将长帧调度接入；根据不同电力业务种类的时延阈值与业务优先级差异构建基于信噪比并考虑服务质量QoS的调度接入优化模型，并通过启发式的调度算法进行求解来进行资源分配。本发明专利技术提高了传输效率以及资源的利用率，保障电力业务高吞吐量、低时延的要求。低时延的要求。低时延的要求。

【技术实现步骤摘要】
基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法。

技术介绍

[0002]随着万物互联时代的到来，各业务场景对快速、高效的无线连接的需求不断增加，尤其是电力物联网场景下，多业务、多终端需要同时满足高速率的无线电资源需求，这就对无线局域网络提出了挑战。802.11ax作为新一代无线局域网协议，首次引入了OFDMA(正交频分多址)、上下行MU
‑
MIMO(多用户多输入多输出)等新技术，为无线局域网下多种类、多业务终端场景下的资源分配和调度问题指明了新方向。在电力物联网下，存在多种业务终端，每种业务终端对时延和优先级的敏感程度不同，因此就需要设计合理调度方法来针对特定业务场景解决无线资源的调度问题。OFDMA技术能够让多用户的数据在同一时隙同时传输，提高了传输效率以及资源的利用率。然而，不同业务帧之间存在差异性，不同的业务类型有也有不同的QoS(服务质量)，针对某种类别的数据帧，可以为它赋予某个级别的传输优先级，来标识它的相对重要性。AP(无线接入点，Access Point)通过分析数据帧以及业务类型之间的差异性，再与STA(站点、用户终端)进行信息交互、完成OFDMA资源块的有效调度以及资源分配问题仍然是我们面临的一大挑战。综上所述，如何利用WiFi6技术，区分不同的业务类型与数据帧特点，完成AP对资源的合理调度和优化，以保障电力业务场景通信质量等已成为重要研究方向。
[0003]为了解现有802.11ax无线资源分配调度机制的发展状况，给出以下现有技术：
[0004]现有技术1：专利号为CN2312576A的《802.11ax网络中的UL
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OFDMA(上行OFDMA技术)的动态上行链路资源单元调度》涉及802.11ax网络中的UL
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OFDMA的动态上行链路资源单元调度。它是一种用于上行链路资源单元调度的系统和方法，通过由网络设备为多个站中的每个站确定特定站的缓冲器的状态是超过第一阈值、超过第二阈值、还是既未超过第一阈值又未超过第二阈值，响应于特定站的缓冲器超过第一阈值，使用上行链路多用户多输入多输出来调度特定站，响应于特定站的缓冲器超过第二阈值，使用已调度RU(资源块)来调度特定站，以及响应于缓冲器既未超过第一阈值又未超过第二阈值，使用随机接入资源单元来调度特定站。通过以上方法来进行802.11ax网络中的动态上行链路资源单元调度。
[0005]现有技术2：专利号为CN105873233B的《基于分层调度的IEEE802.11ax接入增强方法》发布了一种基于分层调度的IEEE802.11ax接入增强的方法，该方案首先将接入点接收到的数据按照业务类别进行队列划分，然后将每个数据业务队列按照数据分组的大小分成n个分队列，并采用最高响应比优先算法进行一级调度；接着将一级调度得到的输出队列作为新的数据业务队列，在采用CSMA/CA对新的数据业务队列进行二级调度；最后将经过二级调度的数据传输给一个或几个用户。解决了现有技术接入机制调度中数据等待时间过长的问题。
[0006]上述两个现有技术中，存在如下缺陷：
[0007]现有技术1通过划分阈值来进行上行链路的资源调度，例如：当缓冲器内的状态超过第一阈值时采用MU
‑
MIMO进行调度；超过第二阈值则使用一调度的RU进行调度；如果未超过任何阈值，则使用RA
‑
RU(随机接入资源块)进行调度。该方法虽然很明确分划分了使用上行资源调度的资源使用，但是随着网络规模的不断扩大，静态的进行资源调度无法满足实时变化的网络状态，仍然存在缺陷。
[0008]现有技术2对802.11ax网络进行分层调度接入，依据业务类别进行分类，然后再将每个数据业务队列按照数据分组大小分成n个分队列，并采用最高响应比优先算法进行一级调度；然后再进行二级调度：将第一级得到的输出作为新的数据业务队列，采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoid，即带有冲突避免的载波侦听多路访问)机制。最后再将输出数据传输给一个或者多个用户，该专利虽然提高了系统的吞吐量同时降低了数据包的等待时间，但在该方法中未能提高如何利用多个AP(Access Point,无线接入点)进行协调调度的策略，仅针对单个AP而言，且并没有考虑关于网络故障后如何恢复的资源调度问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了提供一种基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法，提高了传输效率以及资源的利用率，保障电力业务高吞吐量、低时延的要求。
[0010]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法，步骤包括：
[0011]步骤1：基于无线接入点AP的电力业务数据帧长短差异构建动态接入选择模型；区分长短帧，将短帧随机接入，将长帧调度接入；
[0012]步骤2：根据不同电力业务种类的时延阈值与业务优先级差异构建基于信噪比并考虑服务质量QoS的调度接入优化模型，并通过启发式的调度算法进行求解来进行资源分配。
[0013]进一步地，动态接入选择模型用于最小化长帧和短帧内部的差异而最大化长帧与短帧之间的差异从而来区分长帧和短帧；对于所有用户终端STA中的待传数据，利用PAM算法进行分类。
[0014]进一步地，在一个TXOP时隙进行多帧数据的传输，将每帧的时长设置为当组最大数据帧的时长，为使传输同步，其余终端进行padding，使得每组数据帧的大小差别尽可能小，即padding部分尽可能短。
[0015]进一步地，动态接入选择模型接入调度后，AP每个时隙中的资源块资源保留一部分用于进行随机接入，保留的资源数按总终端总数的等比例进行保留，短帧数据进行随机竞争接入；
[0016]为防止随机接入资源过多或过少，动态接入选择模型设置了如下优化目标和约束条件：
[0017]min var
S
,S∈{I,J}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]Subject to K
I
≥α
sch
K
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0019]其中，I表示进行调度接入的资源块集合，J表示随机接入的资源块集合，S表示用
户终端ID；K表示总的所有可用资源块集合，I∪J＝K；K
I
表示用于调度接入的资源块总数，K
J
表示用于随机接入的资源块总数；
[0020]其中，var
S
表示为资源预留方差，即资源预留情况尽可能满足调度接入和随机接入的同时两类数据的差异性尽可能小；其中N表示系统中所有用户终端的数量，Thr
s
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法，其特征在于：步骤包括步骤1：基于无线接入点AP的电力业务数据帧长短差异构建动态接入选择模型；区分长短帧，将短帧随机接入，将长帧调度接入；步骤2：根据不同电力业务种类的时延阈值与业务优先级差异构建基于信噪比并考虑服务质量QoS的调度接入优化模型，并通过启发式的调度算法进行求解来进行资源分配。2.根据权利要求1所述的基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法，其特征在于：动态接入选择模型用于最小化长帧和短帧内部的差异而最大化长帧与短帧之间的差异从而来区分长帧和短帧；对于所有用户终端STA中的待传数据，利用PAM算法进行分类。3.根据权利要求2所述的基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法，其特征在于：在一个TXOP时隙进行多帧数据的传输，将每帧的时长设置为当组最大数据帧的时长，为使传输同步，其余终端进行padding，使得每组数据帧的大小差别尽可能小，即padding部分尽可能短。4.根据权利要求1所述的基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法，其特征在于：动态接入选择模型接入调度后，AP每个时隙中的资源块资源保留一部分用于进行随机接入，保留的资源数按总终端总数的等比例进行保留，短帧数据进行随机竞争接入；为防止随机接入资源过多或过少，动态接入选择模型设置了如下优化目标和约束条件：min var
S
,S∈{I,J}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)Subject to K
I
≥α
sch
K
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，I表示进行调度接入的资源块集合，J表示随机接入的资源块集合，S表示用户终端ID；K表示总的所有可用资源块集合，I∪J＝K；K
I
表示用于调度接入的资源块总数，K
J
表示用于随机接入的资源块总数；其中，var
S
表示为资源预留方差，即资源预留情况尽可能满足调度接入和随机接入的同时两类数据的差异性尽可能小；其中N表示系统中所有用户终端的数量，Thr
s
为当前用户终端业务的最大完成时延阈值，表示所有用户终端业务的最大完成时延阈值的均值，|S|为总用户数；其中，α
sch
表示进行调度接入的资源数占总调度数的百分比，其值介于0～1之间。5.根据权利要求1所述的基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法，其特征在于：所述步骤2中，构建调度接入优化模型方法为：基于用户终端在资源块RU上进行上行传输的信道增益来计算每个用户终端STA上行传输的信噪比；基于信噪比并引入时延阈值与业务优先级作为优化因子来计算用户终端在资源块上传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少君，周冬旭，邵苏杰，郦竞伟，高莉莎，杨光畅，李维，郭少勇，杨林青，季钰款，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，
类型：发明
国别省市：