一种窄带物联网随机接入方法及装置与流程

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种窄带物联网随机接入方法及装置。

背景技术：

窄带物联网(nb-lot)是5g物联网的关键技术，能够支持海量物联网用户同时接入基站，为海量低吞吐量、低成本和低功耗的非时延敏感用户提供更广阔的覆盖范围，同时与lte良好共存。

在nb-lot随机接入过程中，上行链路包括nprach(narrowbandphysicalrandomaccesschannel，窄带物理随机接入信道)和npusch(narrowbandphysicaluplinksharedchannel，窄带物理上行共享信道)两部分，基站需要在npusch中为接入nb-lot的用户分配ru(resourceunit，资源单元)，并对ru进行调度，将分配和调度的结果发送给用户，然后用户根据资源单元的时频位置在资源单元上传输数据。

由于3gpp制定的nb-lot标准化协议中只是规定了以5种不同时频大小的ru作为npusch的调度单元，而没有具体说明对不同时频大小的ru的分配方法，此外，基站对ru的任意调度会导致ru之间产生大量空隙，而空隙之间无法放置任何资源单元，从而造成资源碎片化和资源浪费，降低了上行链路的资源利用率，从而难以满足用户的时延要求。

因此，目前的nb-lot随机接入方法仍然存在着资源的分配和调度效率低、上行链路的资源利用率低的问题，无法满足用户对窄带物联网提供的服务的时延要求。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种窄带物联网随机接入方法及装置，以实现资源的有效分配和调度，提高上行链路的资源利用率，满足用户对窄带物联网服务的时延要求。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种窄带物联网随机接入方法，所述方法包括：

获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息；其中，所述用户信息包括：所述目标用户的目标用户服务质量、所述目标用户的身份识别码和前导码，所述目标子载波为：所述目标用户在窄带物理随机接入信道的子载波中随机选择的子载波；

根据所述目标用户的身份识别码，判断所述目标子载波是否发生前导码碰撞；若为否，判定所述目标用户为成功接入窄带物联网的用户；

根据预设的用户服务质量与资源单元时频信息的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，作为目标资源单元，再按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元；其中，所述对应关系依据用户服务质量对资源单元时频大小的需求设定，所述用户服务质量等级依据用户服务质量要求越高、用户服务质量等级越高的规则设定；

向所述目标用户发送随机接入响应；其中，所述随机接入响应中携带所述目标资源单元的信息；

接收所述目标用户根据所述目标资源单元的信息在所述目标资源单元上传输的数据；

对所接收的数据进行数据解译，若解译成功，向所述目标用户发送确认消息。

较佳的，在所述获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息之前，所述方法还包括：

根据窄带物理随机接入信道的频带宽度，估算当前时隙待接入窄带物联网的最佳用户数；

根据所述最佳用户数和当前时隙的实际待接入用户数，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数，作为允许用户数；

所述目标用户为：所述基站根据所述允许用户数，从当前时隙实际待接入窄带物联网的用户中随机选择的用户。

较佳的，所述根据窄带物理随机接入信道的频带宽度，估算当前时隙待接入窄带物联网的最佳用户数，包括：

根据窄带物理随机接入信道的频带宽度和预设的每个窄带物理随机接入信道的子载波的频带宽度，计算窄带物理随机接入信道的子载波数量；

根据所述子载波数量和当前时隙的预设待接入用户数，计算每个用户成功接入窄带物联网的概率，得到当前时隙成功接入窄带物联网的用户数；

当所述当前时隙成功接入窄带物联网的用户数取最大值时，将所述当前时隙预设待接入用户数的取值确定为所述最佳用户数。

较佳的，所述根据所述最佳用户数和当前时隙的实际待接入用户数，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数，包括：

接收待接入窄带物联网的用户上报的接入信息；

根据所接收到的接入信息的数量统计当前时隙的实际待接入用户数；

当所述实际待接入用户数大于或等于所述最佳用户数时，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数为所述最佳用户数；

当所述实际待接入用户数小于所述最佳用户数时，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数为所述实际待接入用户数。

较佳的，所述按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元，包括：

将所述目标资源单元中时间长度最小的资源单元确定为待调度资源单元；将窄带物理上行共享信道的剩余部分按照不同的起始时间分成几个区域，分别作为待放置区域；

将起始时间最小的所述待放置区域作为目标放置区域，比较所述待调度资源单元的频带宽度是否小于等于所述目标放置区域的频带宽度；

如果是，则放置所述待调度资源单元，将所述目标放置区域作为所述待调度资源单元的放置区域；

如果否，则将起始时间仅大于所述目标放置区域的待放置区域作为下一个目标放置区域，执行比较所述待调度资源单元的频带宽度是否小于等于所述目标放置区域的频带宽度的步骤，直到所述待调度资源单元放置结束；

确定下一个待调度资源单元，并对所述下一个待调度资源单元进行放置，直至所述目标资源单元全部放置结束；

将所述目标资源单元放置区域的时频信息作为所述目标资源单元的信息。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种窄带物联网随机接入装置，所述装置包括：

信息接收模块，用于获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息；其中，所述用户信息包括：所述目标用户的目标用户服务质量、所述目标用户的身份识别码和前导码，所述目标子载波为：所述目标用户在窄带物理随机接入信道的子载波中随机选择的子载波；

碰撞判断模块，用于根据所述目标用户的身份识别码，判断所述目标子载波是否发生前导码碰撞；若为否，判定所述目标用户为成功接入窄带物联网的用户；

资源单元分配模块，用于根据预设的用户服务质量与资源单元时频信息的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，作为目标资源单元，再按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元；其中，所述对应关系依据用户服务质量对资源单元时频大小的需求设定，所述用户服务质量等级依据用户服务质量要求越高、用户服务质量等级越高的规则设定；

信息发送模块，用于向所述目标用户发送随机接入响应；其中，所述随机接入响应中携带所述目标资源单元的信息；

数据接收模块，用于接收所述目标用户根据所述目标资源单元的信息在所述目标资源单元上传输的数据；

数据解译模块，用于对所接收的数据进行数据解译，若解译成功，向所述目标用户发送确认消息。

较佳的，所述装置还包括：

用户数计算模块，用于根据窄带物理随机接入信道的频带宽度，估算当前时隙待接入窄带物联网的最佳用户数；

用户数设置模块，用于根据所述最佳用户数和当前时隙的实际待接入用户数，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数，作为允许用户数；

用户选择模块，用于根据所述允许用户数，从当前时隙实际待接入窄带物联网的用户中随机选择用户，作为所述目标用户，触发所述信息接收模块。

较佳的，所述用户数计算模块，具体用于根据窄带物理随机接入信道的频带宽度和预设的每个窄带物理随机接入信道的子载波的频带宽度，计算窄带物理随机接入信道的子载波数量；根据所述子载波数量和当前时隙的预设待接入用户数，计算每个用户成功接入窄带物联网的概率，得到当前时隙成功接入窄带物联网的用户数；当所述当前时隙成功接入窄带物联网的用户数取最大值时，将所述当前时隙预设待接入用户数的取值确定为所述最佳用户数。

较佳的，所述用户数设置模块，包括：

信息收集子模块，用于接收待接入窄带物联网的用户上报的接入信息；

用户数统计子模块，用于根据所接收到的接入信息的数量统计当前时隙的实际待接入用户数；

用户数确定子模块，用于当所述实际待接入用户数大于或等于所述最佳用户数时，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数为所述最佳用户数；当所述实际待接入用户数小于所述最佳用户数时，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数为所述实际待接入用户数。

较佳的，所述资源单元分配模块按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元，包括：

资源单元确定子模块，用于将所述目标资源单元中时间长度最小的资源单元确定为待调度资源单元；

放置区域确定子模块，用于将窄带物理上行共享信道的剩余部分按照不同的起始时间分成几个区域，分别作为待放置区域，将起始时间最小的所述待放置区域作为目标放置区域；

资源单元调度子模块，用于比较所述待调度资源单元的频带宽度是否小于等于所述目标放置区域的频带宽度；如果是，触发资源单元调度子模块，如果否，触发时间等待子模块；

所述资源单元调度子模块，用于放置所述待调度资源单元，将所述目标放置区域作为所述待调度资源单元的放置区域，触发所述资源单元确定子模块；

所述时间等待子模块，用于将起始时间仅大于所述目标放置区域的待放置区域作为下一个目标放置区域，触发所述资源单元调度子模块，直到所述待调度资源单元放置结束；

信息确定子模块，用于将所述目标资源单元放置区域的时频信息作为所述目标资源单元的信息。

本发明实施例提供的窄带物联网随机接入方法及装置，通过预设用户服务质量与资源单元时频信息之间的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，并按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元，避免了资源碎片化，提高了上行链路的资源利用率，同时满足了用户对窄带物联网服务的要求。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种窄带物联网随机接入方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种窄带物联网随机接入方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种窄带物联网随机接入方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种资源单元的调度示意图；

图6为本发明实施例提供的一种窄带物联网随机接入装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种窄带物联网随机接入装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种窄带物联网随机接入装置中的资源单元分配模块按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中nb-lot随机接入方法资源分配和调度效率低、上行链路的资源利用率低的问题，本发明提出了一种窄带物联网随机接入方法及装置。

下面通过具体实施例，对本发明实施例提供的窄带物联网随机接入方法进行详细说明。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种窄带物联网随机接入方法的流程示意图，本方法适用于窄带物联网基站，包括如下步骤：

步骤s101：获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息；所述用户信息包括：所述目标用户的目标用户服务质量、所述目标用户的身份识别码和前导码，所述目标子载波为：所述目标用户在窄带物理随机接入信道的子载波中随机选择的子载波。

在本步骤中，基站接收目标用户在目标子载波上发送的用户信息，其中，所述目标子载波可以由所述目标用户在基站的所有子载波中随机选择，所述用户信息包括目标用户服务质量，还可以包括前导码、用户识别码、载波传输方式和校验码等。

用户服务质量指的是用户对窄带物联网服务的需求，包括两个部分，一是用户所在位置的覆盖等级，二是用户对窄带物联网提供的服务的时延要求。其中，用户所在位置的覆盖等级根据最大路径损耗分为基本覆盖、增强覆盖和扩展覆盖，三种等级的路径损耗依次增大，覆盖等级依次降低；而用户的时延要求与用户的业务类型相关，用户的业务类型分为周期性业务和突发性业务，其中周期性业务对时延的要求低，突发性业务对时延的要求高。因此，覆盖等级越高、时延要求越高的用户对应的用户服务质量等级越高。具体的，用户服务质量可以分为5个等级，从高到低依次为：第一等级对应基本覆盖或增强覆盖等级的突发性业务用户；第二等级对应基本覆盖等级的周期性业务用户；第三等级对应增强覆盖等级的周期性业务用户；第四等级对应基本覆盖或增强覆盖等级的周期性业务用户；第五等级对应扩展覆盖等级的任一业务用户。

其中，第二、三等级和第四等级的区别为：第二、三等级使用多载波传输方式发送数据，第四等级使用单载波传输方式发送数据，例如：同样是基本覆盖等级的周期性业务用户，如果要求多载波传输就是第二等级，否则是第四等级。

在实际应用中，基站可以通过控制信道，将窄带物理随机接入信道的配置参数广播给基站通信范围内的所有用户，其中，配置参数包括基站的基本信息、时频资源的起点、子载波编号和子载波数量等信息，以供用户对窄带物理随机接入信道的子载波进行随机的选择，在所选择的目标子载波上发送所述用户信息。此外，由于携带信息的子载波和没有携带信息的子载波波形不同，因此，基站可以通过检测所有子载波的波形，选择出携带信息的子载波，然后只对携带信息的子载波进行检测，并获取这些携带信息的子载波上携带的信息。

步骤s102：根据所述目标用户的身份识别码，判断所述目标子载波是否发生前导码碰撞；若为否，判定所述目标用户为成功接入窄带物联网的用户。

本步骤中，基站对目标子载波上携带的用户信息进行解译，如果能正确解译出携带的信息，则判定该目标子载波上没有发生前导码碰撞，也就是说，判定选择该目标子载波发送用户信息的目标用户成功接入了窄带物联网。

其中，基站对目标子载波上携带的用户信息进行解译，具体可以是对用户信息中的用户识别码进行解译，如果能够正确解译出所述用户识别码，则判断所述目标子载波上没有发生前导码碰撞，即选择该目标子载波发送用户信息的目标用户成功接入了窄带物联网。

步骤s103：根据预设的用户服务质量与资源单元时频信息的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，作为目标资源单元，再按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元；其中，所述对应关系依据用户服务质量对资源单元时频大小的需求设定，所述用户服务质量等级依据用户服务质量要求越高、用户服务质量等级越高的规则设定。

资源单元是在窄带物联网协议中规定的窄带物理上行共享信道的调度单元，一种实现方式中，调度单元共有5种不同的时间大小和频率宽度，其中，每种资源单元的频率宽度可以为资源单元的子载波个数与子载波间隔之积。

本步骤中，基站根据所述目标用户服务质量为成功接入窄带物联网的目标用户分配资源单元，即根据预设的用户服务质量与资源单元时频信息的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，在该对应关系中，用户服务质量对时延要求越高，所对应的资源单元的时间长度越小，用户服务质量对覆盖等级要求越高，所对应的资源单元的频带宽度越大，且每种用户服务质量与每种资源单元唯一对应。然后，基站按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元，用户服务质量要求越高，用户服务质量等级越高，也就是说，优先调度时间长度小的资源单元。

步骤s104：向所述目标用户发送随机接入响应；其中，所述随机接入响应中携带所述目标资源单元的信息。

本步骤中，基站为成功接入的目标用户发送随机接入响应，所述随机接入响应包括为所述目标用户分配的目标资源单元的信息，例如，上述目标资源单元的信息可以包括：目标资源单元的标识、目标资源单元的调度结果等。如果目标用户在规定时间内没有接收到所述随机接入响应，则所述目标用户重新进行随机接入过程。其中，所述随机接入响应中还可以包括时间校正信息和所述目标用户选择的子载波编号。

用户可以根据随机接入响应中包含的信息进行数据传输，具体的，用户根据时间校正信息调整数据上传时间，然后根据所述目标资源单元的信息，在目标资源单元上传输数据包。

步骤s105：接收所述目标用户根据所述目标资源单元的信息在所述目标资源单元上传输的数据。

步骤s106：对所接收的数据进行数据解译，若解译成功，向所述目标用户发送确认消息。

在本步骤中，如果目标用户在规定时间内没有接收到所述确认消息，则所述目标用户重新进行随机接入过程。

综上可见，在本方案中，通过预设一种用户服务质量与资源单元时频信息之间的对应关系，为用户服务质量对时延要求高的用户分配了时间长度小的资源单元，为用户服务质量对覆盖等级要求高的用户分配了频带宽度大的资源单元，避免了对资源单元的任意分配，满足了用户对窄带物联网服务的要求。通过按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度所分配的目标资源单元，提高了资源利用率。

在本发明的另一种实施例中，基站在获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息之前，还对接入窄带物联网的用户数进行了控制。如图2所示，为该实施例的流程示意图，与图1所示的实施例相比，本实施例中增加了步骤s201和步骤s202。

步骤s201：根据窄带物理随机接入信道的频带宽度，估算当前时隙待接入窄带物联网的最佳用户数。

具体的，可以根据窄带物理随机接入信道的频带宽度和预设的每个窄带物理随机接入信道的子载波的频带宽度，计算窄带物理随机接入信道的子载波数量；根据所述子载波数量和当前时隙的预设待接入用户数，计算每个用户成功接入窄带物联网的概率，得到当前时隙成功接入窄带物联网的用户数；当所述当前时隙成功接入窄带物联网的用户数取最大值时，将所述当前时隙预设待接入用户数的取值确定为所述最佳用户数。

可以通过以下公式表现最佳用户数的过程，已知窄带物理随机接入信道的频带宽度w，以及每个窄带物理随机接入信道子载波的频带宽度wp，因此窄带物理随机接入信道的子载波数量np为：

一种实现方式中，上述wp的取值可以为3.75khz。

假设当前时隙的预设待接入用户数为nm，则一个窄带物理随机接入信道的子载波有且仅有一个用户选择的概率，即用户成功接入基站的概率ps为：

因此，得到当前时隙成功接入窄带物联网的用户数bacc(nm)的表达式：

其中，表示向下取整函数。

对该表达式求导，即可得知当bacc(nm)取得最大值时，当前时隙的预设待接入用户数nm的取值

也就是说，当当前时隙的待接入用户数为时，当前时隙成功接入窄带物联网的用户数最多，因此所述即为最佳用户数。

步骤s202：根据所述最佳用户数和当前时隙的实际待接入用户数，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数，作为允许用户数，从当前时隙实际待接入窄带物联网的用户中随机选择允许用户数个用户，作为目标用户。

在本步骤中，基站已经估算出最佳用户数，已知当待接入窄带物联网的用户数为所述最佳用户数时，能够成功接入窄带物联网的用户数最多，如果待接入窄带物联网的用户数大于所述最佳用户数，则会导致严重的拥堵问题，造成用户碰撞概率和重传次数增加。因此，基站根据所述最佳用户数和当前时隙的实际待接入用户数的大小，对请求接入的用户数进行了限制，设置了允许用户数，根据设置的允许用户数，从当前时隙实际待接入窄带物联网的用户中随机选择允许用户数个用户，作为目标用户。其中，每个用户成功接入窄带物联网的概率相同。

步骤s203：获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息；所述用户信息包括：所述目标用户的目标用户服务质量、所述目标用户的身份识别码和前导码，所述目标子载波为：所述目标用户在窄带物理随机接入信道的子载波中随机选择的子载波。

步骤s204：根据所述目标用户的身份识别码，判断所述目标子载波是否发生前导码碰撞；若为否，判定所述目标用户为成功接入窄带物联网的用户。

步骤s205：根据预设的用户服务质量与资源单元时频信息的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，作为目标资源单元，再按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元；其中，所述对应关系依据用户服务质量对资源单元时频大小的需求设定，所述用户服务质量等级依据用户服务质量要求越高、用户服务质量等级越高的规则设定。

步骤s206：向所述目标用户发送随机接入响应；其中，所述随机接入响应中携带所述目标资源单元的信息。

步骤s207：接收所述目标用户根据所述目标资源单元的信息在所述目标资源单元上传输的数据。

步骤s208：对所接收的数据进行数据解译，若解译成功，向所述目标用户发送确认消息。

步骤s203至步骤s208与图1所示实施例的步骤s101至步骤s106相同，这里不再一一赘述。

综上可见，在本方案中，通过计算窄带物理随机接入信道的频带宽度对应的最佳用户数，以及对待接入窄带物联网的用户数量进行控制，避免了用户拥堵的问题，降低了用户碰撞的概率和重传次数，有效的提高了上行链路的工作效率，有助于满足用户对窄带物联网提供的服务质量的需求。

具体的，基站根据所述最佳用户数和当前时隙的实际待接入用户数，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数，即步骤s202，可以包括如下步骤，如图3所示。

步骤s301：接收待接入窄带物联网的用户上报的接入信息。

步骤s302：根据所接收到的接入信息的数量统计当前时隙的实际待接入用户数。

步骤s303：比较所述最佳用户数和当前时隙的实际待接入用户数的大小，当所述实际待接入用户数大于或等于所述最佳用户数时，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数为所述最佳用户数；当所述实际待接入用户数小于所述最佳用户数时，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数为所述实际待接入用户数。

本发明的另一种实施例如图4所示，提出了一种基于用户服务质量的资源单元调度方案，与图1所示的实施例相比，步骤s103包括了本实施例中的步骤s403至步骤s407。

步骤s401：获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息；所述用户信息包括：所述目标用户的目标用户服务质量、所述目标用户的身份识别码和前导码，所述目标子载波为：所述目标用户在窄带物理随机接入信道的子载波中随机选择的子载波。

步骤s402：根据所述目标用户的身份识别码，判断所述目标子载波是否发生前导码碰撞；若为否，判定所述目标用户为成功接入窄带物联网的用户。

步骤s401至步骤s402与图1所示实施例的步骤s101至步骤s102相同，这里不再赘述。

步骤s403：根据预设的用户服务质量与资源单元时频信息的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，作为目标资源单元；其中，所述对应关系依据用户服务质量对资源单元时频大小的需求设定。

步骤s404：将所述目标资源单元中时间长度最小的资源单元确定为待调度资源单元；将窄带物理上行共享信道的剩余部分按照不同的起始时间分成几个区域，分别作为待放置区域。

在本步骤中，根据所述按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元，在目标资源单元中时间长度最小的资源单元对应的是用户服务质量等级最高的目标用户。其中，具有相同用户服务质量等级的资源单元之间的调度顺序是随机的。

步骤s405：将起始时间最小的所述待放置区域作为目标放置区域，比较所述待调度资源单元的频带宽度是否小于等于所述目标放置区域的频带宽度，如果是，则执行步骤s406，如果否，则将起始时间仅大于所述目标放置区域的待放置区域作为下一个目标放置区域，重新执行步骤s405，直至所述待调度资源单元放置结束。

步骤s406：放置所述待调度资源单元，将所述目标放置区域作为所述待调度资源单元的放置区域，重新执行步骤s404，直至所述目标资源单元全部放置结束。

为了便于理解，可以将窄带物理上行共享信道看成一个长度不限的大矩形，该矩形的长度即代表时间，宽度固定为窄带物理上行共享信道的频率宽度；将资源单元看成5种尺寸不同的小矩形，每种小矩形对应一种资源单元，小矩形的长代表资源单元的时间长度，宽代表资源单元的频率宽度，则基站对资源单元的调度可以转化为一个二维装箱问题，即如何将所述5种尺寸不同的小矩形块放置到所述长度不限、宽度固定的大矩形中，并且使得大矩形内的剩余面积最小，其中，各个矩形的长和宽不能转换。

具体的，优先放置时间长度最小的资源单元，将窄带物理上行共享信道的剩余部分按照不同的起始时间分成几个区域，每个区域为待放置区域，待调度资源单元按照待放置区域起始时间从小到大的顺序依次选择放置区域，比较待放置区域的频率宽度与待放置的资源单元的频率宽度。如果待放置区域的频率宽度大于等于待放置的资源单元的频率宽度，则将所述待放置的资源单元放置在待放置区域的左下角；如果待放置区域的频率宽度小于待放置的资源单元的频率宽度，则比较下一个待放置区域的频率宽度与待放置的资源单元的频率宽度，直至所述待放置的资源单元放置完成。

步骤s407：将所述目标资源单元放置区域的时频信息作为所述目标资源单元的信息。

步骤s408：向所述目标用户发送随机接入响应；其中，所述随机接入响应中携带所述目标资源单元的信息。

步骤s409：接收所述目标用户根据所述目标资源单元的信息在所述目标资源单元上传输的数据。

步骤s410：对所接收的数据进行数据解译，若解译成功，向所述目标用户发送确认消息。

步骤s408至步骤s410与图1所示实施例的步骤s104至步骤s106相同，这里不再赘述。

举例而言，如图5所示，为本发明实施例中某一资源单元的调度示意图，基站根据窄带物理上行共享信道矩形块中剩余部分和已放置资源单元部分的分界线，将剩余部分分成不同时频的五个区域，这五个区域对应的起始时间点分别为t1-t5。矩形10为第十个待放置的资源单元。

然后，基站选择区域1作为待放置区域，将该区域的频率带宽与矩形10的频率宽度进行比较。如果待放置区域能够放下矩形10，则点(x10,y10)就作为放置矩形10的起始点；如果待放置区域放不下，则基站选择区域2作为新的待放置区域，重复上述过程，直到矩形10被放置为止。如图5所示，待放置的矩形10最终被放在了区域1的虚线框所在位置。

综上可见，在本方案中，通过提出一种基于用户服务质量等级的资源单元调度方案，对时间长度最小的资源单元优先调度，避免了资源碎片化，提高了上行链路的资源利用率，同时满足了用户对窄带物联网服务的要求。

与上述窄带物联网随机接入方法相对应，本发明实施例还提供了一种窄带物联网随机接入装置。

如图6所示，为本发明实施例中一种窄带物联网随机接入装置的结构示意图，该装置包括：

信息接收模块610，用于获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息。

其中，所述用户信息包括：所述目标用户的目标用户服务质量、所述目标用户的身份识别码和前导码，所述目标子载波为：所述目标用户在窄带物理随机接入信道的子载波中随机选择的子载波。

碰撞判断模块620，用于根据所述目标用户的身份识别码，判断所述目标子载波是否发生前导码碰撞；若为否，判定所述目标用户为成功接入窄带物联网的用户。

资源单元分配模块630，用于根据预设的用户服务质量与资源单元时频信息的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，作为目标资源单元，再按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元。

其中，所述对应关系依据用户服务质量对资源单元时频大小的需求设定，所述用户服务质量等级依据用户服务质量要求越高、用户服务质量等级越高的规则设定。

信息发送模块640，用于向所述目标用户发送随机接入响应；其中，所述随机接入响应中携带所述目标资源单元的信息。

数据接收模块650，用于接收所述目标用户根据所述目标资源单元的信息在所述目标资源单元上传输的数据。

数据解译模块660，用于对所接收的数据进行数据解译，若解译成功，向所述目标用户发送确认消息。

综上可见，在本方案中，通过资源单元分配模块630预设一种用户服务质量与资源单元时频信息之间的对应关系，为用户服务质量对时延要求高的用户分配了时间长度小的资源单元，为用户服务质量对覆盖等级要求高的用户分配了频带宽度大的资源单元，避免了对资源单元的任意分配，满足了用户对窄带物联网服务的要求。通过按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度所分配的目标资源单元，提高了资源利用率。

如图7所示，在本发明的另一种实施例中，上述窄带物联网随机接入装置包括：

用户数计算模块710，用于根据窄带物理随机接入信道的频带宽度，估算当前时隙待接入窄带物联网的最佳用户数。

用户数设置模块720，用于根据所述最佳用户数和当前时隙的实际待接入用户数，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数，作为允许用户数。

用户选择模块730，用于根据所述允许用户数，从当前时隙实际待接入窄带物联网的用户中随机选择用户，作为所述目标用户，触发所述信息接收模块。

信息接收模块740，用于获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息。

其中，所述用户信息中包括：所述目标用户的目标用户服务质量、所述目标用户的身份识别码和前导码，所述目标子载波为：所述目标用户在窄带物理随机接入信道的子载波中随机选择的子载波。

碰撞判断模块750，用于根据所述用户信息，判断所述目标子载波是否发生前导码碰撞；若为否，判定所述目标用户为成功接入窄带物联网的用户。

资源单元分配模块760，用于根据预设的用户服务质量与资源单元时频信息的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，作为目标资源单元，再按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元。

其中，所述对应关系依据用户服务质量对资源单元时频大小的需求设定，所述用户服务质量等级依据用户服务质量要求越高、用户服务质量等级越高的规则设定。

信息发送模块770，用于向所述目标用户发送随机接入响应；其中，所述随机接入响应中携带所述目标资源单元的信息。

数据接收模块780，用于接收所述目标用户根据所述目标资源单元的信息在所述目标资源单元上传输的数据。

数据解译模块790，用于对所接收的数据进行数据解译，若解译成功，向所述目标用户发送确认消息。

综上可见，在本实施例提供的方案中，通过用户数计算模块710计算窄带物理随机接入信道的频带宽度对应的最佳用户数，以及通过用户数设置模块720和用户选择模块730对待接入窄带物联网的用户数量进行控制，避免了用户拥堵的问题，降低了用户碰撞的概率和重传次数，有效的提高了上行链路的工作效率，有助于满足用户对窄带物联网提供的服务质量的需求。

具体的，所述用户数计算模块710，具体用于根据窄带物理随机接入信道的频带宽度和预设的每个窄带物理随机接入信道的子载波的频带宽度，计算窄带物理随机接入信道的子载波数量；根据所述子载波数量和当前时隙的预设待接入用户数，计算每个用户成功接入窄带物联网的概率，得到当前时隙成功接入窄带物联网的用户数；当所述当前时隙成功接入窄带物联网的用户数取最大值时，将所述当前时隙预设待接入用户数的取值确定为所述最佳用户数。

一种实现方式中，所述用户数设置模块720，可以包括：

信息收集子模块721，用于接收待接入窄带物联网的用户上报的接入信息。

用户数统计子模块722，用于根据所接收到的接入信息的数量统计当前时隙的实际待接入用户数。

用户数确定子模块723，用于当所述实际待接入用户数大于或等于所述最佳用户数时，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数为所述最佳用户数；当所述实际待接入用户数小于所述最佳用户数时，设置当前时隙允许接入窄带物联网的用户数为所述实际待接入用户数。

如图8所示，一种实现方式中，与图6所示装置相比，所述资源单元分配模块630按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元，通过以下子模块实现：资源单元确定子模块631、放置区域确定子模块632、资源单元调度子模块633、时间等待子模块634、信息确定子模块635。

具体的：

资源单元确定子模块631，用于将所述目标资源单元中时间长度最小的资源单元确定为待调度资源单元；

放置区域确定子模块632，用于将窄带物理上行共享信道的剩余部分按照不同的起始时间分成几个区域，分别作为待放置区域，将起始时间最小的所述待放置区域作为目标放置区域；

资源单元调度子模块633，用于比较所述待调度资源单元的频带宽度是否小于等于所述目标放置区域的频带宽度；如果是，触发资源单元调度子模块633，如果否，触发时间等待子模块634；

所述资源单元调度子模块633，用于放置所述待调度资源单元，将所述目标放置区域作为所述待调度资源单元的放置区域，触发所述资源单元确定子模块631；

所述时间等待子模块634，用于将起始时间仅大于所述目标放置区域的待放置区域作为下一个目标放置区域，触发所述资源单元调度子模块633，直到所述待调度资源单元放置结束；

信息确定子模块635，用于将所述目标资源单元放置区域的时频信息作为所述目标资源单元的信息。

综上可见，在本方案中，通过提出一种基于用户服务质量等级的资源单元调度方案，利用资源单元分配模块630对时间长度最小的资源单元优先调度，避免了资源碎片化，提高了上行链路的资源利用率，同时满足了用户对窄带物联网服务的要求。

本发明实施例还提供了一种电子设备，如图9所示，包括处理器910、通信接口920、存储器930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信，

存储器930，用于存放计算机程序；

处理器910，用于执行存储器930上所存放的程序，实现本发明实施例提供的窄带物联网随机接入方法的步骤。

一种实现方式中，上述窄带物联网随机接入方法，包括：

获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息；所述用户信息包括：所述目标用户的目标用户服务质量、所述目标用户的身份识别码和前导码，所述目标子载波为：所述目标用户在窄带物理随机接入信道的子载波中随机选择的子载波。

根据所述目标用户的身份识别码，判断所述目标子载波是否发生前导码碰撞；若为否，判定所述目标用户为成功接入窄带物联网的用户。

根据预设的用户服务质量与资源单元时频信息的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，作为目标资源单元，再按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元；其中，所述对应关系依据用户服务质量对资源单元时频大小的需求设定，所述用户服务质量等级依据用户服务质量要求越高、用户服务质量等级越高的规则设定。

向所述目标用户发送随机接入响应；其中，所述随机接入响应中携带所述目标资源单元的信息。

接收所述目标用户根据所述目标资源单元的信息在所述目标资源单元上传输的数据。

对所接收的数据进行数据解译，若解译成功，向所述目标用户发送确认消息。

需要说明的是，上述处理器910执行存储器930上存储的程序，而实现的窄带物联网随机接入方法的其他实施例，与前述方法实施例部分提及的实施例相同，这里不再赘述。

上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，eisa)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory，nvm)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

由以上可见，本实施例提供的方案中，电子设备通过预设一种用户服务质量与资源单元时频信息之间的对应关系，为用户服务质量对时延要求高的用户分配了时间长度小的资源单元，为用户服务质量对覆盖等级要求高的用户分配了频带宽度大的资源单元，并按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元，避免了资源碎片化，提高了上行链路的资源利用率，同时满足了用户对窄带物联网服务的要求。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的窄带物联网随机接入方法的步骤。

一种实现方式中，上述窄带物联网随机接入方法，包括：

获得待接入窄带物联网的目标用户通过目标子载波发送的用户信息；所述用户信息中包括：所述目标用户的目标用户服务质量、所述目标用户的身份识别码和前导码，所述目标子载波为：所述目标用户在窄带物理随机接入信道的子载波中随机选择的子载波。

根据所述目标用户的身份识别码，判断所述目标子载波是否发生前导码碰撞；若为否，判定所述目标用户为成功接入窄带物联网的用户。

根据预设的用户服务质量与资源单元时频信息的对应关系，为成功接入窄带物联网的目标用户分配对应的资源单元，作为目标资源单元，再按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元；其中，所述对应关系依据用户服务质量对资源单元时频大小的需求设定，所述用户服务质量等级依据用户服务质量要求越高、用户服务质量等级越高的规则设定。

向所述目标用户发送随机接入响应；其中，所述随机接入响应中携带所述目标资源单元的信息。

接收所述目标用户根据所述目标资源单元的信息在所述目标资源单元上传输的数据。

对所接收的数据进行数据解译，若解译成功，向所述目标用户发送确认消息。

需要说明的是，上述计算机程序被处理器执行，而实现的窄带物联网随机接入方法的其他实施例，与前述方法实施例部分提及的实施例相同，这里不再赘述。

由以上可见，本实施例提供的方案中，通过执行上述计算机可读存储介质而实现随机接入，通过预设一种用户服务质量与资源单元时频信息之间的对应关系，为用户服务质量对时延要求高的用户分配了时间长度小的资源单元，为用户服务质量对覆盖等级要求高的用户分配了频带宽度大的资源单元，并按照预定的用户服务质量等级从高到低的顺序调度目标资源单元，避免了资源碎片化，提高了上行链路的资源利用率，同时满足了用户对窄带物联网服务的要求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备、计算机可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。