一种基于RedCap的能效优化方法及系统与流程

本发明涉及物联网通信，具体而言，涉及一种基于redcap的能效优化方法及系统。

背景技术：

1、redcap（reduced capability）技术作为5g领域中针对物联网（iot）应用的轻量化解决方案，其能效管理技术是关键特性之一，旨在通过一系列策略和技术手段来优化能源使用。这对于满足物联网设备对低功耗、长续航的要求至关重要。

2、在实际的使用场景中，需要基于redcap技术的特点，针对当前既定的能效目标，采用合适的能效优化策略和多项优化措施才达到最佳的节能效果。例如，在智能电网系统中的，存在大量设置于户外或者其他特殊位置且依赖电池供电的远程设备，这些远程设备的传感器和控制单元需要在不同时间段内传输不同量级的数据，如实时功率监测与紧急控制命令等。

3、因此，针对具体的应用场景，如何提供一种更匹配实际需求的基于redcap的能效优化方法，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了改善上述问题，本发明提供了一种基于redcap的能效优化方法及系统。

2、本发明实施例的第一方面，提供了一种基于redcap的能效优化方法，所述方法包括：

3、获取redcap终端当前的通信传输配置信息、通信环境信息和传输任务信息，所述通信传输配置信息包括发射功率和时隙结构，所述通信环境信息为用于判断当前信道质量的一项或多项参数，所述传输任务信息包括传输任务数据类型和传输任务数据量；

4、根据所述通信传输配置信息和所述传输任务信息计算完成当前传输任务redcap终端所需要耗费的当前能耗量；

5、根据所述通信环境信息计算对应当前信道质量的最低必要功率；

6、根据所述传输任务信息计算得到对应的最优时隙结构；

7、根据所述最低必要功率、所述最优时隙结构以及所述传输任务信息计算完成当前传输任务redcap终端所需要耗费的最优能耗量；

8、将所述当前能耗量和所述最优能耗量进行对比，根据对比结果对所述通信传输配置信息进行调整。

9、可选地，所述传输任务数据类型包括上行传输任务数据和下行传输任务数据，所述传输任务数据量包括上行传输任务数据量和下行传输任务数据量，所述根据所述通信传输配置信息和所述传输任务信息计算完成当前传输任务redcap终端所需要耗费的当前能耗量的步骤，具体包括：

10、根据所述时隙结构中上行时隙和下行时隙的占比，分别得到上行数据传输速率和下行数据传输速率；

11、基于所述上行传输任务数据量和下行传输任务数据量，分别计算完成所述上行传输任务数据和下行传输任务数据需要的传输时间，以数值最大的传输时间作为完成当前传输任务需要的总传输时间；

12、根据所述总传输时间和所述发射功率计算完成当前传输任务redcap终端所需要耗费的当前能耗量。

13、可选地，所述根据所述传输任务信息计算得到对应的最优时隙结构的步骤，具体包括：

14、根据所述传输任务数据量中上行传输任务数据量和下行传输任务数据量的占比，确定最优时隙结构中上行时隙和下行时隙的比例；

15、根据完成当前传输任务的基本需求，确定最优时隙结构中的其他时隙；

16、基于所述上行时隙和下行时隙的比例，确定最优时隙结构中上行时隙和下行时隙的占比。

17、可选地，所述根据所述最低必要功率、所述最优时隙结构以及所述传输任务信息计算完成当前传输任务redcap终端所需要耗费的最优能耗量的步骤，具体包括：

18、根据所述最优时隙结构中上行时隙和下行时隙的占比，分别得到最优上行数据传输速率和最优下行数据传输速率；

19、基于所述上行传输任务数据量和下行传输任务数据量，分别计算完成所述上行传输任务数据和下行传输任务数据需要的最优传输时间，以数值最大的最优传输时间作为完成当前传输任务需要的最优总传输时间；

20、根据所述最优总传输时间和所述最低必要功率计算完成当前传输任务redcap终端所需要耗费的最优能耗量。

21、可选地，所述将所述当前能耗量和所述最优能耗量进行对比，根据对比结果对所述通信传输配置信息进行调整的步骤，具体包括：

22、计算所述当前能耗量和所述最优能耗量的差值；

23、如果差值大于预设的第一阈值，则判断需要对通信传输配置信息进行调整；

24、如果差值小于所述第一阈值，则进一步将所述当前能耗量与redcap终端的理论能耗量进行对比；

25、如果大于所述理论能耗量，则判断需要对通信传输配置信息进行调整。

26、可选地，所述对所述通信传输配置信息进行调整的步骤，具体包括：

27、将所述通信传输配置信息中的发射功率调整为所述最低必要功率，将所述通信传输配置信息中的时隙结构调整为最优时隙结构。

28、可选地，所述对所述通信传输配置信息进行调整的步骤，具体包括：

29、计算将所述通信传输配置信息中的发射功率调整为所述最低必要功率后的能耗量；

30、将计算结果与所述理论能耗量进行对比，如果小于所述理论能耗量，则将所述通信传输配置信息中的发射功率调整为所述最低必要功率，对所述时隙结构不进行调整，如果大于所述理论能耗量，则将所述通信传输配置信息中的发射功率调整为所述最低必要功率，同时将所述通信传输配置信息中的时隙结构调整为最优时隙结构。

31、可选地，在对所述通信传输配置信息中的时隙结构进行调整时，所述方法还包括：

32、将所述最优时隙结构与从预先设定的多个时隙结构策略进行对比，按照与所述最优时隙结构的相似度对多个时隙结构策略进行排序；

33、按照排序的顺序依次计算当发射功率调整为所述最低必要功率、时隙结构调整为对应时隙结构策略时，完成当前传输任务redcap终端所需要耗费的能耗量，直到筛选出能耗量小于所述理论能耗量的时隙结构策略；

34、将所述通信传输配置信息中的时隙结构按该时隙结构策略进行调整。

35、可选地，所述方法还包括：

36、如果所述发射功率小于所述最低必要功率，直接将所述通信传输配置信息中的发射功率调整为所述最低必要功率。

37、本发明实施例的第二方面，提供了一种基于redcap的能效优化系统，包括：

38、信息获取单元，用于获取redcap终端当前的通信传输配置信息、通信环境信息和传输任务信息，所述通信传输配置信息包括发射功率和时隙结构，所述通信环境信息为用于判断当前信道质量的一项或多项参数，所述传输任务信息包括传输任务数据类型和传输任务数据量；

39、能耗计算单元，用于根据所述通信传输配置信息和所述传输任务信息计算完成当前传输任务redcap终端所需要耗费的当前能耗量；

40、功率计算单元，用于根据所述通信环境信息计算对应当前信道质量的最低必要功率；

41、时隙计算单元，用于根据所述传输任务信息计算得到对应的最优时隙结构；

42、所述能耗计算单元，还用于根据所述最低必要功率、所述最优时隙结构以及所述传输任务信息计算完成当前传输任务redcap终端所需要耗费的最优能耗量；

43、配置优化单元，用于将所述当前能耗量和所述最优能耗量进行对比，根据对比结果对所述通信传输配置信息进行调整。

44、综上所述，本发明提供了一种基于redcap的能效优化方法及系统，基于redcap技术支持动态调整传输功率和灵活配置时隙结构的特点，能够根据redcap终端实时获取的通信环境情况和数据传输任务情况，对发射功率和时隙结构进行适应性的调整，尤其是针对对于低功耗、长续航要求极高的场景，不仅能够确保在物联网设备间实现可靠的数据传输，还能通过能效优化的方式显著延长电池使用寿命，特别适用于那些难以频繁更换电池或维护不便的远程部署场景，如智慧城市、工业物联网、农业监控等领域。