一种面向配电自动化业务的无线专网组网方法技术

技术编号:18209399 阅读:67 留言:0更新日期:2018-06-13 08:38
本发明专利技术公开了一种面向配电自动化业务的无线专网组网方法,包括:建立用于配电终端连接的无线专网网络;对连接入无线专网网络的配电终端,采用准静态资源调配方法为网络中每个配电终端调配通信资源,包括利用资源块调配算法分配分配资源块以及利用最优功率分配算法获取在资源块上的发送功率,包括:定义基站到各配单终端以及反向链路的信道系数,及上下行链路的归一化信道增益;根据资源块分配变量和基站在每个链路资源块上的发送功率,对上下行配电自动化业务上下行数据传输建模优化问题;求解优化问题获得最优解,以得到最优功率分配结果。本发明专利技术可以保证单个配电终端的最大通信需求,确保了配电自动化业务传输的可靠性与高效性。

【技术实现步骤摘要】
一种面向配电自动化业务的无线专网组网方法
本专利技术涉及一种面向配电自动化业务的无线专网组网方法,属于配电自动化的

技术介绍
目前配电通信网的主要通信技术包括有线专网、无线专网、中压载波通信和无线公网。有线专网具有高可靠通信、安全隐秘性强、带宽大、系统容量大等特点,但新建有线专网敷设光缆施工难度大,在骨干网应用较多。中压电力线载波利用配电网线路资源实施通信,安装维护简单,但是通信传输衰耗较大,且遇到故障时需要停电检修。无线公网采用运营商已有GPRS网络开展数据传输,无需维护、建设成本低,但是安全保障措施不完善、传输通道稳定性低、传输容量不高。自建无线专网易于实施、带宽容量大、业务数据传输有保障,且安全可靠性强。作为配电通信网的一项重要技术补充,电力无线专网可以充分利用现有光纤资源实现快速部署,从而达到对配电终端延伸覆盖的目的。如何分析配电自动化业务通信需求与电力无线专网承载能力的适配性,面向业务需求设计无线专网系统,对配电通信网的安全稳定运行有着重要意义。基于标准化的无线通信技术建立了适配的数据传输模式,提出了面向配电自动化业务的无线专网组网方案与空口准静态资源调配方案。结合准静态资源调配技术可以有效地提高配电自动化业务数据传输的可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提供一种面向配电自动化业务的无线专网组网方法,解决结合准静态资源调配技术提高配电自动化业务数据传输的可靠性的问题。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题:一种面向配电自动化业务的无线专网组网方法,包括以下步骤:建立用于配电终端连接的配电自动化业务的无线专网网络;对连接入无线专网网络的配电终端,采用准静态资源调配方法为网络中每个配电终端调配通信资源,包括利用资源块调配算法分配资源块以及利用最优功率分配算法获取在资源块上的发送功率;其中,利用资源块调配算法分配,包括:计算各配电终端平均信道增益并按照升序排列;对排列后的配电终端按照平均信道增益升序排列次序,依次选择出信道增益最大的资源块,并从系统内所有资源块集合中剔除;循环执行以上步骤,直到资源块集合为空集;以及,利用最优功率分配算法获取在资源块上的发送功率,包括:定义基站到各配电终端以及反向链路的信道系数,及上下行链路的归一化信道增益;根据资源块分配变量和基站在每个链路资源块上的发送功率,对上下行配电自动化业务上下行数据传输建模优化问题;求解优化问题获得最优解,并根据最优解调整下行发送功率以得到最优功率分配结果。进一步地,作为本专利技术的一种优选技术方案,所述方法中对上下行配电自动化业务上下行数据传输建模优化问题为:其约束条件为:其中,函数[z]+=max(z,0),pn,k是基站在每个下行链路资源块上的发送功率;xn,k是资源块分配变量;是下行链路的归一化信道增益;为下行控制类业务数据传输频谱效率;k为基站数;n为配电终端数;p*n,k是最优功率。进一步地,作为本专利技术的一种优选技术方案,所述方法利用二分搜索法求解优化问题获得最优解。本专利技术采用上述技术方案,能产生如下技术效果:本专利技术采用准静态资源调配技术为每个配电终端调配必要的通信资源,包括分配合适的资源块以及在其上的发送功率。该专利技术针对电力行业无线专网应用需求,分析了配电自动化业务的通信需求,包括数据传输的时延、频度、带宽要求与可接入终端数目;结合3GPPLTE技术标准,由物理层帧结构来确定准静态的资源调配模型;依据该资源调配模型,分别针对上行采集类业务与下行控制类业务,计算了确保配电终端通信需求的终端接入功率要求与资源占用方式。通过仿真分析表明:准静态资源调配方法可以保证单个配电终端的最大通信需求,等价于为每个配电自动化终端分配了固定的通信通道,从而确保了配电自动化业务传输的可靠性与高效性。附图说明图1为本专利技术面向配电自动化业务的无线专网组网方法的原理示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的实施方式进行描述。如图1所示,本专利技术设计了一种面向配电自动化业务的无线专网组网方法,一个典型的无线专网小区内需要无线信号覆盖N个配电终端,接着采用准静态资源调配技术,具体为资源块调配算法以及最优功率分配算法为每个配电终端调配必要的通信资源,包括分配合适的资源块以及在其上的发送功率。本方法包括以下步骤:首先,建立用于配电终端连接的配电自动化业务的无线专网网络。承载配电自动化业务的电力无线专网系统分为三层,包括骨干通信网、接入通信网和终端层,典型的组网方案如附图1所示。骨干通信网承载核心网到配电自动化主站,以及核心网至地市公司所属的基站基带处理单元之间的通信。接入通信网包括基站、无线拉远单元,其中,基带处理单元(BBU)一般部署在220/110kV变电站,利用变电站内已有机房及通信资源与地市骨干通信网相连,基站铁塔可以建在变电站内,根据配电终端的分布状况,选取合适的供电所/营业厅/线路电力杆/35kV变电站架设多个无线拉远单元(RRU),消除覆盖盲区,实现配电终端的无缝覆盖。步骤2、对连接入无线专网网络的配电终端,采用准静态资源调配方法为网络中每个配电终端调配通信资源,包括利用资源块调配算法分配分配资源块以及利用最优功率分配算法获取在资源块上的发送功率。具体如下:步骤21、利用资源块调配算法分配,包括:①计算各配电终端平均信道增益并按照升序排列;②对排列后的配电终端按照平均信道增益升序排列次序,依次选择出信道增益最大的资源块,并从系统内所有资源块集合Ω中剔除;循环执行以上步骤,直到资源块集合Ω为空集,以完成分配合适的资源块。步骤22、利用最优功率分配算法获取在资源块上的发送功率,包括:定义基站到各配单终端以及反向链路的信道系数,及上下行链路的归一化信道增益;根据资源块分配变量和基站在每个链路资源块上的发送功率,对上下行配电自动化业务上下行数据传输建模优化问题;求解优化问题获得最优解,以得到最优功率分配结果。具体为:①定义ηLB=0,ηUB为一个足够大的正数,η0=(ηLB+ηUB)/2,i为循环计数变量,且i=0。②对所有配电终端在所调配的资源块集合上根据式(1),如下:和约束条件(2),如下:利用二分搜索法获得最优的求解最优功率分配结果。③若否则,ηUB=ηi。④ηi+1=(ηLB+ηUB)/2,i=i+1,返回步骤2继续执行直到ηUB-ηLB<ε,ε为一个很小的正数。本实施例以一个典型的无线专网小区内需要无线信号覆盖N个配电终端为例,根据频率资源分配政策分析可知,系统带宽典型值为10MHz。采用准静态资源调配技术为每个配电终端调配必要的通信资源,包括分配合适的资源块以及在其上的发送功率。定义基站到各配单终端以及反向链路的信道系数分别为:接收端白噪声功率为σ2,因此可以定义上下行链路的归一化信道增益分别为:其中,n为配电终端数,k为基站数。根据3GPPLTE标准,下行采用OFDMA方式接入多个终端完成控制类业务的数据传输。对于下行数据传输,将通过合理的调配资源块与功率资源来满足下行控制类业务数据传输频谱效率不低于资源块分配变量为:xn,k∈{0,1},n=1,2,...,N,k=1,2,...,K(5)基站在每个下行链路资源块上的发送功率为pn,k,n=1,2,...,N,k=1,2,...,K本文档来自技高网...
一种面向配电自动化业务的无线专网组网方法

【技术保护点】
一种面向配电自动化业务的无线专网组网方法,其特征在于,包括以下步骤:建立用于配电终端连接的配电自动化业务的无线专网网络;对连接入无线专网网络的配电终端,采用准静态资源调配方法为网络中每个配电终端调配通信资源,包括利用资源块调配算法分配资源块以及利用最优功率分配算法获取在资源块上的发送功率;其中,利用资源块调配算法分配,包括:计算各配电终端平均信道增益并按照升序排列;对排列后的配电终端按照平均信道增益升序排列次序,依次选择出信道增益最大的资源块,并从系统内所有资源块集合中剔除;循环执行以上步骤,直到资源块集合为空集;以及,利用最优功率分配算法获取在资源块上的发送功率,包括:定义基站到各配电终端以及反向链路的信道系数,及上下行链路的归一化信道增益;根据资源块分配变量和基站在每个链路资源块上的发送功率,对上下行配电自动化业务上下行数据传输建模优化问题;求解优化问题获得最优解,并根据最优解调整下行发送功率以得到最优功率分配结果。

【技术特征摘要】
1.一种面向配电自动化业务的无线专网组网方法,其特征在于,包括以下步骤:建立用于配电终端连接的配电自动化业务的无线专网网络;对连接入无线专网网络的配电终端,采用准静态资源调配方法为网络中每个配电终端调配通信资源,包括利用资源块调配算法分配资源块以及利用最优功率分配算法获取在资源块上的发送功率;其中,利用资源块调配算法分配,包括:计算各配电终端平均信道增益并按照升序排列;对排列后的配电终端按照平均信道增益升序排列次序,依次选择出信道增益最大的资源块,并从系统内所有资源块集合中剔除;循环执行以上步骤,直到资源块集合为空集;以及,利用最优功率分配算法获取在资源块上的发送功率,包括:定义基站到各配电终端以及反向链路的信道系数,及上下行链路的归一化信道增益;根据资...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱晓岭覃朝云梁东杨静刘珅宗瑾王书渊张建苏义荣张翼鸣高辉席旸旸潘宇张智焜龙飞
申请(专利权)人:国网冀北电力有限公司国家电网公司南京邮电大学国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞南京控制系统有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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