电力通信终端网络随机接入方法及相关装置与流程

本发明属于电力自动化领域，涉及一种电力通信终端网络随机接入方法及相关装置。

背景技术：

1、电力无线通信，对安全性、可靠性和隔离都有较高要求。基于现有频谱策略，电力领域只能使用运营商提供的公网系统，为了满足电力应用需求，可以通过虚拟化技术建立电力虚拟专网。但长期以来，受限于时延、通信可靠性以及物理隔离等原因，电力的控制类业务大部分还是采用光纤等有线通信方式。

2、第五代移动通信系统(5g)是新一代蜂窝移动通信技术，能够提供10倍于4g的用户体验速率，高达20gbps的峰值速率，低至1ms的空口时延，99.999％的超高可靠性，每平方公里100万个的终端连接密度。5g正在成为加速传统产业转型升级、实现数字经济蓬勃发展的重要驱动力，随着5g切片技术的兴起，加上新型电力系统的发展趋势，分布式光伏及微电网等场景均需要参与群策群控，而受限于光纤通信成本等因素，5g切片成为一个较好的选择。电力行业发展对通信方面的需求与5g通信特点高度契合。电力业务的多样化需求也迫切需要通过5g网络实现电力生产、运营全环节的各类设备的无线接入、实时交互和深度感知，实现电网业务智能化升级，促进电力新兴业务发展。

3、目前，电力业务终端通过5g通信模组/通信模块/通信终端(以下统称为电力通信终端)接入5g网络时，大部分场景是和toc用户共用一张网络，并且5g网络无法区分接入的电力通信终端类型，针对电力一些特殊应用带来不便。比如：大部分电力通信终端不需要移动，不需要语音通话，也不需要超高带宽传输；另外，即使是电力通信终端，对于数据采集类场景，电力通信终端对低功耗、低成本有较高要求，对高可靠及高安全有中等要求；对于控制类场景，通信终端对高可靠、高安全及低时延有较高要求。由于基站侧并不能对电力通信终端进行身份识别，导致一些网络功能无法针对通信终端特性进行定制化服务，具体包括：

4、1)随机接入阶段，所有不同的通信终端竞争随机接入资源，冲突概率高，并且不符合电力控制类业务的物理隔离需求。

5、2)5g针对安全性做了一些改进，但现实中由于高安全策略带来了用户传输时延的增加，运营商并没有全部打开这些安全措施，如果对用户进行身份识别，可以针对部分用户打开安全策略，或者选择权交给用户，根据用户选择进行定制，以提高行业用户对5g网络安全性的信心。

6、3)90％的电力通信终端用户为静止状态，不需要移动，但基站可能会周期的对配置终端进行测量，对于没有切换需求的通信终端，将增加通信终端功耗。

7、4)目前5g网络中，当用户一定时间内没有数据传输时，则按策略进入非激活态或者空闲态，当用户有传输需求时，需要进行额外的信令流程才能恢复数据传输，这将额外增加用户的传输时延。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电力通信终端网络随机接入方法及相关装置。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明第一方面，提供一种电力通信终端网络随机接入方法，包括：

4、当在随机接入过程中需要发送随机接入前导码时，在所有随机接入前导码中预留的若干电力通信终端专用随机接入前导码中选取一个电力通信终端专用随机接入前导码，并作为目标随机接入前导码发送至基站；所述目标随机接入前导码用于指示基站当前随机接入终端为电力通信终端，并触发基站发送加扰的随机接入响应信息，随机接入响应信息包含目标随机接入前导码的索引值、上行时间提前量、上行调度传输资源指示以及tc-rnti。

5、可选的，所述在所有随机接入前导码中预留的若干电力通信终端专用随机接入前导码中选取一个电力通信终端专用随机接入前导码，并作为目标随机接入前导码发送至基站包括：

6、设定在所有随机接入前导码中预留的若干电力通信终端专用随机接入前导码的编号为(q-n)～q-1；其中，q为系统随机接入前导码总数，n为电力通信终端专用随机接入前导码总数；

7、选取编号为(q-n+n)的电力通信终端专用随机接入前导码，并作为目标随机接入前导码发送至基站；其中，n为大于等于0并且小于n的整数。

8、可选的，n＝mod(m，n)，mod表示求余函数，m为电力通信终端标识号。

9、可选的，在一个随机接入响应接收窗口内，当同时存在至少两个随机接入响应信息时，基站将电力通信终端发送的电力通信终端专用随机接入前导码的随机接入响应信息打包在一个数据包中发送。

10、可选的，当电力通信终端专用随机接入前导码用于电力通信终端的竞争随机接入过程以及非竞争随机接入过程时，电力通信终端存储若干电力通信终端专用随机接入前导码；当电力通信终端专用随机接入前导码仅用于电力通信终端的竞争随机接入过程，在电力通信终端的非竞争随机接入过程时，基站能够选择其它随机接入前导码配置给电力通信终端时，电力通信终端存储所有随机接入前导码。

11、可选的，还包括：

12、采用协议约定的方式或者基站通过信令参数的方式，在所有随机接入前导码中预留若干电力通信终端专用随机接入前导码。

13、可选的，所述目标随机接入前导码用于触发基站发送通过电力终端ra-rnti进行加扰的随机接入响应信息；

14、所述电力通信终端网络随机接入方法还包括：当在随机接入过程中需要解扰随机接入响应信息时，根据电力终端ra-rnti生成规则生成电力终端ra-rnti，并根据电力终端ra-rnti解扰随机接入响应信息。

15、可选的，所述根据电力终端ra-rnti生成规则生成电力终端ra-rnti包括：

16、当随机接入的网络为5g nr网络并且电力通信终端采用四步随机接入时，电力终端ra-rnti生成规则为：电力终端ra-rnti＝1+s_id+14×t_id+14×80×f_id+14×80×8×ul_carrier_id+32768，或，电力终端ra-rnti＝1+s_id+14×t_id+14×80×f_id+14×80×8×ul_carrier_id+(rapid<<16)；

17、其中，s_id表示prach发送时机的第1个ofdm符号索引，取值为0～13；当子载波间隔为480khz或960khz，t_id表示包含prach发送时机的系统帧内120khz的时隙索引，取值为0～79，否则，t_id表示一个系统帧内prach发送时机的第1个时隙索引，取值为0～79；f_id表示prach发送时机在频域上的索引，按照频率由低到高的顺序，取值为0～7；ul_carrier_id表示随机接入前导码发送的上行载波，取值0表示常规上行载波，取值1表示辅助上行链路载波；×表示乘法符号；<<表示向左移位，(rapid<<16)表示将rapid向左移16bit，rapid表示电力终端发送的前导码索引；

18、当随机接入的网络为5g nr网络并且电力通信终端采用两步随机接入时，电力终端ra-rnti生成规则为：电力终端ra-rnti＝1+s_id+14×t_id+14×80×f_id+14×80×8×ul_carrier_id+14×80×8×2+

19、(rapid<<16)；

20、当随机接入的网络为4g网络时，电力终端ra-rnti生成规则为方式1、方式2或方式3：

21、方式1：电力终端ra-rnti＝((1+t_id4g+10×f_id4g)<<6)+rapid

22、方式2：电力终端ra-rnti＝1+t_id4g+10×f_id4g+64

23、方式3：电力终端ra-rnti＝1+t_id4g+10×f_id4g+(rapid)<<6

24、其中，t_id4g表示发送的prach的第一个子帧索引，取值为0～9；f_id4g表示同一子帧上发送的prach在频域上的索引，按照频率由低到高的顺序，取值为0～5；<<6表示向左移位6bit。

25、可选的，包括：

26、生成若干随机接入前导码，在所有随机接入前导码中预留的若干电力通信终端专用随机接入前导码中选取一个电力通信终端专用随机接入前导码，并作为目标随机接入前导码发送至基站；

27、将目标随机接入前导码发送至基站；所述目标随机接入前导码用于指示基站当前随机接入终端为电力通信终端，并触发基站发送通过电力终端ra-rnti进行加扰的随机接入响应信息，随机接入响应信息包含目标随机接入前导码的索引值、上行时间提前量、上行调度传输资源指示以及tc-rnti；

28、接收随机接入响应信息并通过电力终端ra-rnti进行解扰，以及当随机接入响应信息中包含目标随机接入前导码的索引值时，根据随机接入响应信息中的上行时间提前量、上行调度传输资源指示和tc-rnti，发送通过tc-rnti加扰的msg3信息至基站；所述msg3信息用于触发基站通过tc-rnti进行解扰，并发送通过c-rnti加扰，且包含电力通信终端的用户初始标识的竞争解决信息；其中，msg3信息包含rrc连接建立请求消息，rrc连接建立请求消息包含电力通信终端的用户初始标识；

29、接收竞争解决消息并通过c-rnti解扰，以及当竞争解决消息中包含电力通信终端的用户初始标识时，电力通信终端接入网络。

30、本发明第二方面，提供一种电力通信终端网络随机接入系统，包括：

31、前导码发送模块，用于当在随机接入过程中需要发送随机接入前导码时，在所有随机接入前导码中预留的若干电力通信终端专用随机接入前导码中选取一个电力通信终端专用随机接入前导码，并作为目标随机接入前导码发送至基站；所述目标随机接入前导码用于指示基站当前随机接入终端为电力通信终端，并触发基站发送加扰的随机接入响应信息，随机接入响应信息包含目标随机接入前导码的索引值、上行时间提前量、上行调度传输资源指示以及tc-rnti。

32、可选的，所述目标随机接入前导码用于触发基站发送通过电力终端ra-rnti进行加扰的随机接入响应信息；

33、所述电力通信终端网络随机接入系统还包括：随机接入响应模块，用于当在随机接入过程中需要解扰随机接入响应信息时，根据电力终端ra-rnti生成规则生成电力终端ra-rnti，并根据电力终端ra-rnti解扰随机接入响应信息。

34、本发明第三方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述电力通信终端网络随机接入方法的步骤。

35、本发明第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述电力通信终端网络随机接入方法的步骤。

36、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

37、本发明电力通信终端网络随机接入方法，通过在所有随机接入前导码中预留的若干电力通信终端专用随机接入前导码，然后当在随机接入过程中需要发送随机接入前导码时，从电力通信终端专用随机接入前导码中选取一电力通信终端专用随机接入前导码，并作为目标随机接入前导码发送至基站，基于此，在基站侧进行随机接入前导码检测时，如果检测出的随机接入前导码为预留给电力终端使用的，则可以判定当前终端为电力通信终端，实现电力通信终端的准确识别，使得基站可以根据电力通信终端的特性进行适应性的配置，能更好的为电力行业提供差异化服务，电力行业也能够也可更好地助力5g融合发展。

38、进一步的，随机接入响应信息通过电力终端ra-rnti进行加扰和解扰，实现随机接入过程中发送资源的隔离，适配电力通信终端应用场景。