一种保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法及系统，以时延和时延抖动作为QoS指标，时延敏感类业务作为主要用户PU，其余业务作为次要用户SU，采用静态划分和动态调整相结合的方式划分SU的优先级。根据此优先级调度方案执行动态信道预留，利用马尔科夫模型进行排队分析并估计所有优先级的SU到达率，然后对电力业务进行呼叫接入和资源分配，以降低高优先级SU的呼叫阻塞概率，同时提高电网的频带利用率。本发明专利技术提供的资源分配方法不仅考虑了电力业务对时延和时延抖动的确定性需求，更考虑到了电网业务的公平性和传输效率，减小高优先级SU的呼叫阻塞概率，提高频带利用率，保证大规模的数据传输需求。

【技术实现步骤摘要】
一种保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法及系统
本专利技术涉及电力业务资源分配
，具体涉及一种保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法及系统。
技术介绍
近年来，随着5G无线通信技术的发展，电力无线网络承载的业务类型越来越多，如何保证智能电力业务差异化的服务质量要求，提升业务效率，是5G无线通信技术在电力系统中应用发展的重要基础。根据电网中各类业务的QoS确定性需求进行优先级调度是提高电力业务效率的重要手段。如何在5G确定性网络的背景下，构建较为科学合理的资源分配方案以保证电网中时延敏感类业务对时延抖动的极高要求及业务之间的公平性至关重要。目前，国内外电力业务资源分配机制的研究中，大多是采用静态及固定频谱分配的方案，即某授权用户始终占用某一固定频段，其它用户都不能使用该频段。这样的做法虽然在一定程度上保证了信号传输质量，但是分配的无线资源在绝大部分时间内未被利用，造成了频谱利用率低下，使得电力业务资源调度效率低。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法及系统，克服现有技术中由于频谱利用率低，使得电力业务资源调度效率低的缺陷。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供一种保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法，包括:将时延和时延抖动作为服务质量指标，将电力业务静态划分为主要用户PU和次要用户SU，所述主要用户PU的优先级高于次要用户SU；通过预设优先级动态调整方案进一步调整次要用户SU的优先级；基于预设优先级的动态信道预留算法，为次要用户SU预留信道；根据的优先级和相应数量的预留信道，接入次要用户SU并为其分配信道。优选地，所述电力业务根据时延敏感度分为：电网控制和保护类业务、配电自动化业务、分布式能源业务、交互式音频和视频业务、用电信息采集业务，静态划分电网控制和保护类业务为主要用户PU，配电自动化业务、分布式能源业务、交互式音频和视频业务、用电信息采集业务为次要用户SU。优选地，所述通过预设优先级动态调整方案进一步调整次要用户SU的优先级的过程，包括：获取次要用户SU的松弛时间，所述松弛时间Ds为目标时延Dd与固定时延Dfixed、排队时延Dq和不对称时延Dcd的差值；给次要用户SU的优先级p设置松弛时间门限值:其中，τn为优先级n的松弛时间门限值；当某个次要用户SU的松弛时间由于紧急情况突然下降到门限值时，升高它的优先级。优选地，松弛时间Ds通过以下公式表示：Ds＝Dd-Dfixed-Dq-Dcd其中，固定时延Dfixed取区间均值；排队时延λr为平均流量到达速率，μr为队列的分组传输速率；不对称时延Dcd＝|Td1-Td2|，从机向主机发送方向通道时延为Td1，主机向从机发送方向通道时延为Td2，由于发送延时与接收延时不等造成的同步调整时间误差为：且ω为业务的呼叫频率，k为制动系数。优选地，基于预设优先级的动态信道预留算法，为次要用户SU预留信道的过程，包括：获取次要用户SU对主要用户PU的干扰概率，并基于此获取授权信道的空闲概率，以及次要用户SU传输过程中对主要用户PU的干扰概率，并基于此获取授权信道的传输概率；根据授权信道空闲概率或传输概率对信道的可用性进行排队；获取次要用户SU业务呼叫总到达率，并基础此获取空闲信道中次要用户的可接入信道总数。优选地，根据的优先级和相应数量的预留信道，接入次要用户SU并为其分配信道的过程，包括：将次级基站的呼叫队列建模为M/N/J/K排队系统，其中M为请求到达时间满足满足Passion分布，N为服务时间呈指数分布，J为服务台个数；K为系统空间；利用马尔可夫链模型进行排队分析，根据次要用户SU可的信道总数，计算每个业务进入阻塞状态的概率，得到每个优先级业务的呼叫阻塞概率；新的次要用户SU呼叫请求到达时，计算出该优先级预留的信道数，根据次要用户SU的呼叫阻塞概率决定是否接收该新的次要用户SU呼叫请求，如果需要次级基站为每个接入的次要用户SU建立一个缓冲区，估计信道可用性，并将检测到的空闲信道集中合用，调度器在其分配的信道上调度被接入的SU业务，持续时间为ωp是第p个优先级的呼叫频率。优选地，当一个主要用户PU到达任何次要用户SU分配的信道k时，中断正在使用信道k的次要用户SU的传输，并从它的可访问信道列表中找到一个替代信道来重新调度它，如果没有替代信道可用，次级基站将挂起的次要用户SU，并放入等待队列，附加在等待队列中的次要用户SU具有更高的优先级，当一个信道对次要用户SU可用时，根据它们的优先级来分配信道。第二方面，本专利技术实施例提供一种保障电力时延敏感业务质量的资源分配系统，包括：优先级静态划分模块，用于将时延和时延抖动作为服务质量指标，将电力业务静态划分为主要用户PU和次要用户SU，所述主要用户PU的优先级高于次要用户SU；优先级动态划分模块，用于通过预设优先级动态调整方案进一步划分次要用户SU的优先级；动态预留信道模块，用于基于预设优先级的动态信道预留算法，为次要用户SU预留信道；信道分配模块，用于根据的优先级和相应数量的预留信道，接入次要用户SU并为其分配信道。第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行本专利技术实施例第一方面的保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行本专利技术实施例第一方面的保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术提供的保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法及系统，以时延和时延抖动作为QoS指标，时延敏感类业务作为主要用户PU，其余业务作为次要用户SU，采用静态划分和动态调整相结合的方式划分SU的优先级。根据此优先级调度方案执行动态信道预留，利用马尔科夫模型进行排队分析并估计所有优先级的SU到达率，然后对电力业务进行呼叫接入和资源分配，以降低高优先级SU的呼叫阻塞概率，同时提高电网的频带利用率。本专利技术提供的资源分配方法不仅考虑了电力业务对时延和时延抖动的确定性需求，更考虑到了电网业务的公平性和传输效率，减小高优先级SU的呼叫阻塞概率，提高频带利用率，保证大规模的数据传输需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中提供的保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法的一个具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法，其特征在于，包括:/n将时延和时延抖动作为服务质量指标，将电力业务静态划分为主要用户PU和次要用户SU，所述主要用户PU的优先级高于次要用户SU；/n通过预设优先级动态调整方案进一步调整次要用户SU的优先级；/n基于预设优先级的动态信道预留算法，为次要用户SU预留信道；/n根据的优先级和相应数量的预留信道，接入次要用户SU并为其分配信道。/n

【技术特征摘要】
1.一种保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法，其特征在于，包括:
将时延和时延抖动作为服务质量指标，将电力业务静态划分为主要用户PU和次要用户SU，所述主要用户PU的优先级高于次要用户SU；
通过预设优先级动态调整方案进一步调整次要用户SU的优先级；
基于预设优先级的动态信道预留算法，为次要用户SU预留信道；
根据的优先级和相应数量的预留信道，接入次要用户SU并为其分配信道。


2.根据权利要求1所述的保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法，其特征在于，所述电力业务根据时延敏感度分为：电网控制和保护类业务、配电自动化业务、分布式能源业务、交互式音频和视频业务、用电信息采集业务，静态划分电网控制和保护类业务为主要用户PU，配电自动化业务、分布式能源业务、交互式音频和视频业务、用电信息采集业务为次要用户SU。


3.根据权利要求1所述的保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法，其特征在于，所述通过预设优先级动态调整方案进一步调整次要用户SU的优先级的过程，包括：
获取次要用户SU的松弛时间，所述松弛时间Ds为目标时延Dd与固定时延Dfixed、排队时延Dq和不对称时延Dcd的差值；
给次要用户SU的优先级p设置松弛时间门限值:



其中，τn为优先级n的松弛时间门限值；
当某个次要用户SU的松弛时间由于紧急情况突然下降到门限值时，升高它的优先级。


4.根据权利要求3所述的保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法，其特征在于，松弛时间Ds通过以下公式表示：
Ds＝Dd-Dfixed-Dq-Dcd
其中，固定时延Dfixed取区间均值；排队时延λr为平均流量到达速率，μr为队列的分组传输速率；不对称时延Dcd＝|Td1-Td2|，从机向主机发送方向通道时延为Td1，主机向从机发送方向通道时延为Td2，由于发送延时与接收延时不等造成的同步调整时间误差为：且ω为业务的呼叫频率，k为制动系数。


5.根据权利要求1所述的保障电力时延敏感业务质量的资源分配方法，其特征在于，基于预设优先级的动态信道预留算法，为次要用户SU预留信道的过程，包括：
获取次要用户SU对主要用户PU的干扰概率，并基于此获取授权信道的空闲概率，以及次要用户SU传输过程中对主要用户PU的干扰概率，并基于此获取授权信道的传输概率；
根据授权信道空闲概率或传输概率对信道的可用性进行排队；
获取次要用户SU业务呼叫总到达率，并基础此获取空闲信道中次要用户的可接入信道总数。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢宁哲，吴鹏，金燊，姚继明，杨纯，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司，全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11