一种频谱动态分配方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本公开涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种频谱动态分配方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.5g作为新一代移动通信技术，不仅考虑满足人与人的通信需求，还考虑满足人与物、物与物的通信需求。
4.一方面，目前5g网络处于部署初期，4g网络仍是流量业务的主承载网络。为了提高频谱利用效率，需要考虑4g/5g网络如何动态共享有限的频谱资源。
5.另一方面，为了提升5g网络建设效能，运营商会各自拿出部分频段进行共享建设，实现网络覆盖的倍增、速率的倍增。但需要考虑如何实现共享频率资源的动态共享。
6.目前在频谱资源共享方面主要考虑如何实现频谱需求与频谱资源供给的匹配。在制定匹配方案时主要从以下两方面考虑：
7.(1)在频谱需求方面主要考虑业务量对频谱的需求。
8.(2)在频谱资源供给方面主要考虑现有空闲频谱资源及干扰的情况。
9.现有技术存在以下缺点：
10.(1)在频谱需求方面仅考虑业务量对频谱的需求，未考虑不同业务对覆盖、时延、上/下行速率的需求。
11.(2)在频谱资源供给方面仅考虑现有空闲频谱资源及干扰的情况，未考虑空闲频谱对应网络设备的负荷及对应频谱的成本情况。
12.(3)在考虑频谱需求时，未考虑未来一段时间的需求。
13.对以上三方面考虑的缺失，会导致需求与供给匹配度不高，频繁调整频谱分配方案，频谱利用效能不高。


技术实现要素：

14.为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种频谱动态分配方法、系统、设备及存储介质；在频谱需求方面，综合考虑未来一段时间内业务量、覆盖、时延、上/下行速率(含边缘速率)的需求；在频谱资源供给方面，综合考虑空闲频谱资源、干扰、空闲频谱对应网络设备的负荷及对应频谱的成本情况，最终提出最优的频谱分配方案。
15.第一方面，本公开提供了一种频谱动态分配方法；
16.一种频谱动态分配方法，包括：
17.获取终端发起的业务需求，对业务需求进行计算，得到业务需求计算结果；
18.计算现有空闲频段能力；
19.判断现有空闲频谱是否能够满足业务容量需求，如果否，则更新需求，返回对业务需求进行计算；如果是，就进入下一步；
20.从需求
‑
供给匹配度以及网络效益维度，对频谱分配方案进行综合评估；输出最优的频谱分配方案。
21.所述方法还包括：评估频段利用率，如果频段利用率高于设定阈值，则不操作；如果频段利用率低于设定阈值，则对频段进行回收处理，返回计算现有空闲频段能力。
22.所述方法还包括：评估业务需求变化，如果业务需求变化低于设定阈值，则不操作；如果业务需求变化高于设定阈值，则更新需求，返回计算现有空闲频段能力。
23.第二方面，本公开提供了一种频谱动态分配系统；
24.一种频谱动态分配系统，包括：
25.获取模块，其被配置为：获取终端发起的业务需求，对业务需求进行计算，得到业务需求计算结果；
26.计算模块，其被配置为：计算现有空闲频段能力；
27.判断模块，其被配置为：判断现有空闲频谱是否能够满足业务容量需求，如果否，则更新需求，返回获取模块；如果是，就进入评估模块；
28.评估模块，其被配置为：从需求
‑
供给匹配度以及网络效益维度，对频谱分配方案进行综合评估；输出最优的频谱分配方案。
29.所述系统还包括：
30.再评估模块，其被配置为：评估频段利用率，如果频段利用率高于设定阈值，则不操作；如果频段利用率低于设定阈值，则对频段进行回收处理，返回计算模块；
31.评估业务需求变化，如果业务需求变化低于设定阈值，则不操作；如果业务需求变化高于设定阈值，则更新需求，返回获取模块。
32.第三方面，本公开还提供了一种电子设备，包括：
33.存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及
34.处理器，用于运行所述计算机可读指令，
35.其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述第一方面所述的方法。
36.第四方面，本公开还提供了一种存储介质，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行第一方面所述方法的指令。
37.与现有技术相比，本公开的有益效果是：
38.(1)在业务需求方面，综合考虑未来一段时间业务容量、时延、上/下行速率(含边缘速率)、覆盖方面的需求。此外，需动态评估业务需求变化是否超过阈值，如低于阈值，则不再调整频谱分配方案。一方面，增加了对业务特殊需求的考虑(例如：时延、上行边缘速率等)；另一方面，考虑未来一段时间的需求且动态评估业务需求变化情况，可以达到频谱分配方案整体最优，并避免频谱分配方案频繁调整。
39.(2)在频谱分配方案评估或频谱分配方案制定中，提出从需求
‑
供给匹配度及网络效益2个维度进行综合评估或考虑。
40.引入对应分配频段的设备负荷指标，可以避免分配频段后引起网络拥塞。
41.引入对应频段设备成本指标，可以实现降本增效，提升运营商效益。
42.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
43.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
44.图1为第一个实施例的动态频谱分配的流程图；
45.图2(a)～图2(b)为第一个实施例的空闲频谱示意图；
46.图3(a)～图3(b)为第一个实施例的频谱分配方案示意图；
47.图4为第一个实施例的后续每半年的频谱分配情况。
具体实施方式
48.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
49.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
50.在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
51.本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。
52.实施例一
53.本实施例提供了一种频谱动态分配方法；
54.如图1所示，一种频谱动态分配方法，包括：
55.s101：获取终端发起的业务需求，对业务需求进行计算，得到业务需求计算结果；
56.s102：计算现有空闲频段能力；
57.s103：判断现有空闲频谱是否能够满足业务需求，如果否，则更新需求，返回s101；如果是，就进入s104；
58.s104：从需求
‑
供给匹配度以及网络效益维度，对频谱分配方案进行综合评估；输出最优的频谱分配方案；
59.s105：评估频段利用率，如果频段利用率高于设定阈值，则不动作；如果频段利用率低于设定阈值，则对低于设定阈值的频段进行回收处理，返回s102；
60.评估业务需求变化，如果业务需求变化率低于设定阈值，则不动作；如果业务需求变化率高于设定阈值，则将当前业务需求替换为变化后的业务需求，返回s101。
61.进一步地，所述s101：对业务需求进行计算；具体包括：
62.计算移动用户终端所到之处的信号覆盖范围、业务的容量需求(流量需求或话务量需求)、上行速率、下行速率和传输时延。
63.进一步地，所述s102：计算现有空闲频段能力，具体包括：
64.将现有空闲频段的可用最大信道带宽代入香农公式，计算最大网络传输速率/带
宽。
65.香农公式：
66.c＝b*log2(1 s/n)，
67.其中：b是信道带宽，s是信道内所传信号的平均功率，n是信道内部的高斯噪声功率，c是最大网络传输速率。
68.进一步地，所述s104：从需求
‑
供给匹配度以及网络效益维度，对频谱分配方案进行综合评估；具体包括：
69.s1041：设定需求
‑
供给匹配度的评价指标为：时延、上行速率、下行速率、覆盖范围；
70.设定网络效益的评价指标为：对应频段设备负荷、对应频段设备干扰和对应频段设备成本；所述对应频段设备成本，包括但不限于设备投资成本和设备维护成本；
71.s1042：对需求
‑
供给匹配度的评价指标和网络效益的评价指标，赋予权重；
72.s1043：基于权重和指标值，进行加权求和，得到综合评价得分；
73.s1044：对综合评价得分，按照由高到低的顺序进行排序，将排序第一的方案作为最优的频谱分配方案。
74.进一步地，所述权重，在0～1之间，各部分权重之和为1，根据策略，越重视的部分，赋予的权重越高。
75.对于匹配度指标的取值，满足程度越高，得分越高。
76.当然，随着业务需求不断丰富，有些业务对时延需求很苛刻，例如：工业控制、自动驾驶等。
77.此外，有些物联网业务与现有人的通信也有所不同，例如：监控类业务，对上行速率要求大于对下行速率要求。
78.为了满足上述业务需求，建议独立分配相关频谱，以便可以独立优化相关参数(例如：上下行时隙配比等)来满足业务需求。
79.对于对应频段设备负荷越接近最高阈值，得分越高；干扰越小得分越高；对应频段设备成本越低，得分越高。
80.也可以利用遗传算法或相关神经网络算法等得出综合取值最高的频谱分配方案。
81.本技术实施例在业务需求方面，提出需综合考虑未来一段时间业务容量、时延、上/下行速率(含边缘速率)、覆盖方面的需求。此外，需动态评估业务需求变化是否超过阈值，如低于阈值，则不在调整频谱分配方案。
82.本技术实施例在频谱分配方案评估中，提出从需求
‑
供给匹配度及网络效益两个维度综合评估频谱分配方案。或利用遗传算法、相关神经网络算法等得出上述两个维度综合取值最高的频谱分配方案作为最优的频谱分配方案。其中：网络效益包含但不限于对应频段设备负荷、干扰、对应频段设备成本等维度。
83.以某运营商4/5g频谱分配为例，简单示意：
84.1、容量需求：
85.假定未来2年内4/5g需要共享频谱的业务需求如表1左半部分所示,包含4g业务需求，5g普通业务需求及5g特殊业务需求(例如超低时延、高上行速率)，单位为agbps。相应1agbps需要20m频谱来满足其需求，且最小分配频谱宽度为10m。则相应的频谱宽度需求如
表1右半部分所示。
86.表1 4/5g业务容量需求及频谱宽度需求
[0087][0088]
2、空闲频谱
[0089]
假定某运营商4/5g空闲的频谱如图2(a)和图2(b)所示。
[0090]
3、频谱分配方案
[0091]
基于本技术提案提出的方法，主要考虑因素如下：
[0092]
(1)容量方面：按照1agbps需要20m频谱来满足，现有空闲频谱可以满足需求。
[0093]
(2)覆盖方面：考虑到5g覆盖重要性比4g高，则优先将低频频谱分配给5g网络。
[0094]
(3)5g特殊业务(例如时延、上行边缘速率)需求：需要考虑使用4.9g独享频段满足。
[0095]
(4)对应频段设备负荷方面：不能超过最高阈值
[0096]
(5)对应频段设备成本方面：假定低频设备成本低。
[0097]
(6)干扰方面：为了降低干扰，尽量分配成片频谱。
[0098]
基于上述考虑，最优的频谱分配方案如下：
[0099]
如图3(a)和图3(b)所示，4g业务需求分配2.6g高频部分的40m频谱，5g普通业务需求分配2.6g低频部分的120m频谱，考虑到此频段对应的设备负荷较高，因此，还将4.9g低频部分的40m分配给5g普通业务使用。对于5g特殊业务需求，将4.9g中高频部分的40m分配给其使用。4.9g中更高频部分为空闲频谱。
[0100]
后续每半年的频谱分配情况如图4所示。从图4中可以看出，随着4g业务需求逐渐减少，在第二年12月份，可以将其中10m回收，作为空闲频谱使用。
[0101]
实施例二
[0102]
本实施例提供了一种频谱动态分配系统；
[0103]
一种频谱动态分配系统，包括：
[0104]
获取模块，其被配置为：获取终端发起的业务需求，对业务需求进行计算，得到业务需求计算结果；
[0105]
计算模块，其被配置为：计算现有空闲频段能力；
[0106]
判断模块，其被配置为：判断现有空闲频谱是否能够满足业务需求，如果否，则更新需求，返回获取模块；如果是，就进入评估模块；
[0107]
评估模块，其被配置为：从需求
‑
供给匹配度以及网络效益维度，对频谱分配方案进行综合评估；输出最优的频谱分配方案；
[0108]
再评估模块，其被配置为：评估频段利用率，如果频段利用率高于设定阈值，则不
操作；如果频段利用率低于设定阈值，则对低于设定阈值的频段进行回收处理，返回计算模块；
[0109]
评估业务需求变化，如果业务需求变化率低于设定阈值，则不操作；如果业务需求变化率高于设定阈值，则将业务需求变成目前的业务需求，返回获取模块；
[0110]
获取模块，其被配置为：接收业务需求，包含但不限于覆盖、容量、边缘速率、时延等需求；负责接收空闲频谱、各频段利用率、对应频段设备负荷等信息。
[0111]
存储模块，其被配置为：存储接收到的业务需求、空闲频谱、各频段利用率、对应频段设备负荷相关信息。并存储对应频段设备成本、相关评估策略或神经网络算法。
[0112]
更新模块，其被配置为：更新存储单元中的信息。
[0113]
此处需要说明的是，上述获取模块、计算模块、判断模块、评估模块和再评估模块对应于实施例一中的步骤s101至s105，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
[0114]
上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。
[0115]
所提出的系统，可以通过其他的方式实现。例如以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如上述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时，可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另外一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
[0116]
实施例三
[0117]
本实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行上述实施例一所述的方法。
[0118]
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元cpu，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器dsp、专用集成电路asic，现成可编程门阵列fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0119]
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
[0120]
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
[0121]
实施例一中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
[0122]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是
软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开的范围。
[0123]
实施例四
[0124]
本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一所述的方法。
[0125]
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。