基于多运营商合作的绿色回程网络的能源分配和定价方法技术

本发明专利技术公开了的基于多运营商合作的绿色回程网络的能源分配和定价方法，首先建立需求运营商与组装运营商合作的蜂窝回程通信网络链路，组装运营商作为回程通信网络链路的节点，所有组装运营商之间相互合作，为需求运营商提供通信链路，节点由可再生能源供应者来供能，通过每个节点实现链路传输数据；然后采用Stackelberg领导者追随者博弈模型，得到可再生能源供应者的最优均衡存储

Energy Allocation and Pricing Method of Green Backhaul Network Based on Multi-Operator Cooperation

The invention discloses a method for energy allocation and pricing of green backhaul network based on multi-operator cooperation. Firstly, a cellular backhaul communication network link is established between the demand operator and the assembly operator. The assembly operator acts as the node of the backhaul communication network link. All the assembly operators cooperate with each other to provide the communication link for the demand operator, and the node is made up of renewable energy. The supplier supplies energy and transmits data through each node. Then the Stackelberg leader-follower game model is used to obtain the optimal equilibrium storage of renewable energy suppliers.

【技术实现步骤摘要】
基于多运营商合作的绿色回程网络的能源分配和定价方法
本专利技术属于无线通信
，尤其涉及基于多运营商合作的绿色回程网络的能源分配和定价方法。
技术介绍
近些年无线网络的持续增长应用程序结合移动终端的激增已经导致了无线的前所未有的数据量增长，因此需要建立更多的链路，需要更多的中继点，同时也会消耗更多的能源。主要的研究内容是在一个蜂窝回程网络中运营商相互合作的环境，单元回程网的能源分配的设计和价格体系。现有文献大多假设通信链路的节点都是自己来建造，没有考虑和其他运营商相互合作，直接使用别人的链路节点，达到传输数据的目的。但是作为中继节点，必将耗费节点自身的能量。当主要运营商选择其他运营商的链路节点进行合作来达到通信的目的时，设计合理的能源存储和定价方案即能得到理想的系统总体性能，又使得节点之间的相互协作关系稳定，提高了节点的利用率，是非常重要的问题。经对现有技术文献的检索发现，OSemiari等人在《IEEETransactiononWirelessCommunications，2017,pp(99).1-1(电气电子工程师协会无线通信领域期刊，2007年，第1页)》上发表了题为“Inter-OperatorResourceManagementforMillimeterWave,Multi-HopBackhaulNetworks(毫米波多跳回传网络的运营商间资源管理)”一文，该文提出在毫米波多跳回传网络中实现运营商之间的合作框架，分析了能源管理的问题并为网络运营商提供更多的利益和回程链路的激励共享机制。但是却没有解决能源存储的问题以及合作运营商之间和主要运营商之间的定价问题。另经检索发现，DapengLi等人在《IEEEJournalOnSelectedAreasInCommunication,vol.34,no.5,May,2016.pp.1140-1155(电气电子工程师协会通信领域期刊)》上发表了题为“DecentralizedRenewableEnergyPricingandAllocationforMillimeterWaveCellularBackhaul(分布式毫米波蜂窝回程网络的能量定价与分配)”一文，该文提出使用可再生能源给能源节点供能的方案并且提出了一种基于有效的分布式算法，通过博弈论来寻找均衡的存储策略和定价方案，同时在能源的节约和降低运营商成本之间提供了合理的解释。该文针对毫米波回程网络的通信链路的节点是自己所建立的，并未考虑通过选择其他运营商本身已有的链路节点来实现合作从而形成自己的通信链路。经检索还发现，JieXu等在《IEEETransactionsonVehicovarTechnology》上发表的文章“CooperativeEnergyTradinginCoMPSystemsPowedbySmartGrids(智能电网驱动CoMP系统的合作能源交易)”。该文提出基于凸优化技术和上行链路—下行双重性技术以及基于ZF的复杂度较低的次优解决方案，开发了一种新的协作能量交易方法来解决在智能电网驱动的多点合作系统中(CoMP)的能源管理问题。与传统方法相比，该方案通过可再生能源降低了BS之间的能源成本和消耗，只考虑了合作能源的交易但未考虑节点的合作和以及运营商的价格问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供了基于多运营商合作的绿色回程网络的能源分配和定价方法，该方法通过组装运营商相互合作从而构建需求运营商的链路来实现通信，实现了回程链路的节点合作以及保证了能源的均衡存储和所有运营商以及能源供应者的最大利润；具体技术方案如下：一种基于多运营商合作的绿色回程网络的能源分配和定价方法，所述绿色回程网络由需求运营商、组装运营商和以及所述组装运营商中的可再生能源供应者构成，所述方法包括步骤：S1、由宏小区基站和所述宏小区的覆盖区域内解聚的小区基站组成蜂窝回程网络，并建立由组装运营商作为节点的需求运营商与组装运营商合作模式蜂窝回程网络通信网络链路；并由运营商i中的可再生能源供应者j向所述运营商所在节点i提供能量；S2、由所述需求运营商、组装运营商和可再生能源供应者基于Stackelberg模型构成领导者和追随者模型；并由所述需求运营商决定所述组装运营商的价格策略p，所述组装运营商根据所述价格策略p决定所述可再生能源供应者的价格份额策略γ，所述可再生能源供应者根据所述价格策略p和价格份额策略γ确定自身的存储策略Sij；S3、采用逆向博弈和分布算法计算所述组织运营商的最优价格策略p*，所述可再生能源供应者的最优均衡价格策略γ*以及所述可再生能源供应者自身的最优存储策略Sij*。进一步的，所述方法还包括步骤：定义矢量p＝(p1,...,pN)是需求运营商决定给组装运营商的价格，矢量γ＝(γ1,...,γN)是所有的组装运营商决定的价格份额，其中矢量是组装运营商i决定给第i个运营商的第j个所述可再生能源供应者的价格份额，i＝1,...,N,j＝1,...,mi，定义为帕累托最优的数据量值，其中Sij表示第i个组装运营商的第j个可再生能源供应者的能源存储，Qi是组装运营商i的预先留存的数据量，ki是组装运营商i的为预先存储单位数据量的单位成本，组装运营商i为预先存储的数据量要付出的代价为kiQi，k0为所述需求运营商的预先存储单位数据量的单位成本，Q0是需求运营商要预先存储的数据量，需求运营商为预先存储数据量的代价为k0Q0；Lij表示组装运营商i的节点j的能源传输效率；定义矢量为所有可再生能源供应者的能源存储，定义矢量Q＝((Qi),Q0)所有运营商的数据量，kij是第i个组装运营商的第j个可再生能源供应者的单位可再生能源的存储损失成本，cij表示第i个组装运营商的第j个可再生能源供应者的单位能源成本，pi需求运营商支付给组装运营商单位数据量的价格，γij表示第i个组装运营商给第j个可再生能源供应者的的价格份额，E[min(LijSij,D)]是数据量D的累积分布函数F，数据量D的概率密度函数为f,并且F＝1-F。进一步的，所述步骤S3中还包括：S31、基于第i个所述组装运营商中第j个所述可再生能源供应者的存储策略Sij确定所有所述可再生能源供应者的最优存储策略具体过程为：由利润函数公式定义第i个所述组装运营商中第j个所述可再生能源供应者πij的利润，获取所述最优存储策略由利润函数公式πi(S,Q,p,γ)＝-kiQi+(piγi0-ci)E[min(Qi,D)]定义第i个所述组装运营商πi的利润，获取第i个所述组装运营商的利润；其中，ci表示第i个所述组装运营商传输单位数据量的成本，pi表示对应第i所述组装运营商的所述需求运营商支付给所述组装运营商单位数据量的价格，由利润函数公式π0(S,Q,p,γ)＝-k0Q0+(p0-c0)E[min(Q0,D)]定义所述需求运营商的利润，式中，p0表示所述需求运营商的单位数据量单位收入，c0表示所述需求运营商传输单位数据量的成本；根据利润公式πi(S,Q,p,γ)＝-kiQi+(piγi0-ci)E[min(Qi,D)]和公式π0(S,Q,p,γ)＝-k0Q0+(p0-c0)E[min(Q0,D)]计算第i个所述组装运营商中第j个所述可再生能源供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多运营商合作的绿色回程网络的能源分配和定价方法，所述绿色回程网络由需求运营商、组装运营商和以及所述组装运营商中的可再生能源供应者构成，其特征在于，所述方法包括步骤：S1、由宏小区基站和所述宏小区的覆盖区域内解聚的小区基站组成蜂窝回程网络，并建立由组装运营商作为节点的需求运营商与组装运营商合作模式蜂窝回程网络通信网络链路；并由运营商i中的可再生能源供应者j向所述运营商所在节点i提供能量；S2、由所述需求运营商、组装运营商和可再生能源供应者基于Stackelberg模型构成领导者和追随者模型；并由所述需求运营商决定所述组装运营商的价格策略p，所述组装运营商根据所述价格策略p决定所述可再生能源供应者的价格份额策略γ，所述可再生能源供应者根据所述价格策略p和价格份额策略γ确定自身的存储策略Sij；S3、采用逆向博弈和分布算法计算所述组织运营商的最优价格策略p*，所述可再生能源供应者的最优均衡价格策略γ*以及所述可再生能源供应者自身的最优存储策略Sij*。

【技术特征摘要】
1.基于多运营商合作的绿色回程网络的能源分配和定价方法，所述绿色回程网络由需求运营商、组装运营商和以及所述组装运营商中的可再生能源供应者构成，其特征在于，所述方法包括步骤：S1、由宏小区基站和所述宏小区的覆盖区域内解聚的小区基站组成蜂窝回程网络，并建立由组装运营商作为节点的需求运营商与组装运营商合作模式蜂窝回程网络通信网络链路；并由运营商i中的可再生能源供应者j向所述运营商所在节点i提供能量；S2、由所述需求运营商、组装运营商和可再生能源供应者基于Stackelberg模型构成领导者和追随者模型；并由所述需求运营商决定所述组装运营商的价格策略p，所述组装运营商根据所述价格策略p决定所述可再生能源供应者的价格份额策略γ，所述可再生能源供应者根据所述价格策略p和价格份额策略γ确定自身的存储策略Sij；S3、采用逆向博弈和分布算法计算所述组织运营商的最优价格策略p*，所述可再生能源供应者的最优均衡价格策略γ*以及所述可再生能源供应者自身的最优存储策略Sij*。2.根据权利要求1所述的基于多运营商合作的绿色回程网络的能源分配和定价方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：定义矢量p＝(p1,...,pN)是需求运营商决定给组装运营商的价格，矢量γ＝(γ1,...,γN)是所有的组装运营商决定的价格份额，其中矢量是组装运营商i决定给第i个运营商的第j个所述可再生能源供应者的价格份额，i＝1,...,N,j＝1,...,mi，定义为帕累托最优的数据量值，其中Sij表示第i个组装运营商的第j个可再生能源供应者的能源存储，Qi是组装运营商i的预先留存的数据量，ki是组装运营商i的为预先存储单位数据量的单位成本，组装运营商i为预先存储的数据量要付出的代价为kiQi，k0为所述需求运营商的预先存储单位数据量的单位成本，Q0是需求运营商要预先存储的数据量，需求运营商为预先存储数据量的代价为k0Q0；Lij表示组装运营商i的节点j的能源传输效率；定义矢量为所有可再生能源供应者的能源存储，定义矢量Q＝((Qi),Q0)所有运营商的数据量，kij是第i个组装运营商的第j个可再生能源供应者的单位可再生能源的存储损失成本，cij表示第i个组装运营商的第j个可再生能源供应者的单位能源成本，pi需求运营商支付给组装运营商单位数据量的价格，γ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大鹏，张婷婷，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32