数据汇聚方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种数据汇聚方法及系统，方法包括：将多个VPP终端通过多个中继传输至VPP数据汇聚中心的传输成功概率最大化作为目标函数；确定目标函数所遵循的目标约束条件；根据目标函数和目标约束条件，确定待求解的优化问题；求解优化问题，确定当传输成功概率取得最大值时，多个VPP终端与多个中继之间的匹配方案；根据匹配方案，将多个VPP终端采集到的数据通过多个中继汇聚给VPP数据汇聚中心。所述系统执行所述方法。本发明专利技术能够提高多个VPP终端通过多个中继传输至VPP数据汇聚中心的数据(例如电网数据)传输成功概率。(例如电网数据)传输成功概率。(例如电网数据)传输成功概率。

【技术实现步骤摘要】
数据汇聚方法及系统


[0001]本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种数据汇聚方法及系统。

技术介绍

[0002]随着小区智能化的需求和“双碳”能源战略的提出，传统的上门入户抄表已不能适应“数字化”和“绿色化”的时代旋律。在这样的背景下，虚拟电厂(Virtual Power Plant，VPP)作为新一代智能控制技术和互动商业模式，通过利用通信、控制和互联网等技术，实现地理位置分散的用电信息采集及协调优化，不仅降低了人工数据采集成本，而且提高了信息采集的实效性和准确性。通信网络是VPP进行用户数据信息采集和传输的重要环节，VPP现有的传输技术主要依赖于有线传输，尽管成熟的有线传输技术提供了高可靠性，然而分布分散的用户电表增加了部署及维护成本。无线传输技术部署灵活，可扩展性强，复杂度低、维护成本低等优点为VPP用户用电信息采集带来了优势，VPP无需新建传输网络和增加电表设备就可获取用户信息。然而，大量VPP终端接入无线通信网络，无疑增加了基站和频谱的压力，进一步增加了网络负荷及频谱资源匮乏。终端直通(Device to Device，D2D)技术对于提高VPP信息采集效率展现出较强的优势，临近终端间通过D2D直接进行数据传输而无需通过基站转发，从而可有效延伸网络覆盖、缓解基站负担、提高传输速率及频谱资源利用率，特别是针对时延敏感型场景。
[0003]尽管D2D通信具有高频谱效率和低时延等优势，然而其传输距离的有限性会造成VPP终端和电网控制VPP数据汇聚中心距离较远时传输质量的急速下降。因此，当前多数研究利用多跳中继方式增大D2D的通信范围，实现更广泛和更灵活的部署。然而，在电网中部署固定中继需提前优化中继节点的部署位置来协作电表数据传输，随着VPP终端的不断增加，随之增加的中继节点数量无疑会增加中继部署成本及维护成本。同时，部署的多个VPP终端与多个中继节点之间如何协作以保障数据传输成功概率最大是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供的数据汇聚方法及系统，用于解决现有技术中存在的上述问题，能够提高多个VPP终端通过多个中继传输至VPP数据汇聚中心的数据(例如电网数据)传输成功概率。
[0005]本专利技术提供的一种数据汇聚方法，包括：
[0006]将多个虚拟电厂VPP终端通过多个中继传输至VPP数据汇聚中心的平均传输成功概率最大化作为目标函数；
[0007]根据所述VPP终端与所述中继之间的匹配约束条件、所述VPP终端传输至所述中继所需第一传输时延的第一时延限制和所述VPP终端通过多个中继传输至所述VPP数据汇聚中心所需总传输时延的总时延限制，确定所述目标函数所遵循的目标约束条件；
[0008]根据所述目标函数和所述目标约束条件，确定待求解的优化问题；
[0009]求解所述优化问题，确定当所述传输成功概率取得最大值时，多个VPP终端与多个
中继之间的匹配方案；
[0010]根据所述匹配方案，将每个VPP终端采集到的数据通过所匹配的中继汇聚给所述VPP数据汇聚中心。
[0011]根据本专利技术提供的一种数据汇聚方法，所述传输成功概率是通过如下方式确定的：
[0012]根据所述第一传输时延、所述VPP终端与所述中继之间的第一路径损耗、小尺度预设参数、高斯白噪声、VPP终端的传输功率、VPP终端的传输带宽和VPP终端采集到的数据大小，确定所述VPP终端与所述中继之间的第一传输成功概率；
[0013]根据所述中继与所述VPP数据汇聚中心之间的第二传输时延、所述中继VPP数据汇聚中心之间的第二路径损耗、移动中继的传输功率、所述VPP终端的传输带宽、VPP终端采集到的数据大小、所述高斯白噪声和所述小尺度预设参数，确定所述中继与所述VPP数据汇聚中心之间的第二传输成功概率；
[0014]根据所述第一传输成功概率和所述第二传输成功概率，确定所述传输成功概率；
[0015]其中，所述中继包括所述移动中继和固定中继；
[0016]所述第一传输成功概率和所述第二传输成功概率均满足大于等于传输成功概率阈值；
[0017]所述第一路径损耗是根据所述VPP终端的物理位置、所述固定中继的物理位置以及衰落系数确定的；
[0018]所述第二路径损耗是根据所述移动中继的物理位置、所述VPP终端的物理位置以及所述衰落系数确定的。
[0019]根据本专利技术提供的一种数据汇聚方法，所述VPP终端与所述中继之间的匹配约束条件、所述VPP终端传输至所述中继所需第一传输时延第一时延限制和所述VPP终端传输通过中继至所述VPP数据汇聚中心所需总传输时延的总时延限制是通过如下方式确定的：
[0020]根据每个所述VPP终端都选择一个所述中继，以及存在或者不存在未被选择的所述中继，确定所述匹配约束条件；
[0021]根据所述第一传输时延小于等于所述VPP终端与移动中继之间的最大通信时延，确定所述第一时延限制；
[0022]根据所述总传输时延小于等于所述VPP终端与所述VPP数据汇聚中心之间的总传输时间阈值，确定所述总时延限制。
[0023]根据本专利技术提供的一种数据汇聚方法，求解所述优化问题，包括：
[0024]根据所述优化问题，确定优化传输时延子问题和优化中继选择求解子问题；
[0025]基于模拟退火算法，求解所述优化传输时延子问题；
[0026]基于KM匹配算法，求解所述优化中继选择求解子问题。
[0027]根据本专利技术提供的一种数据汇聚方法，所述根据所述优化问题，确定优化传输时延子问题和优化中继选择求解子问题，包括：
[0028]将所述总传输时延阈值收束为等式，并根据所述第一传输时延和所述总传输时延阈值更新所述第二传输时延；
[0029]根据更新后的第二传输时延，更新所述第二传输成功概率；
[0030]根据更新后的第二传输成功概率和所述第一传输成功概率，确定所述优化传输时
延子问题的第一目标函数；
[0031]根据所述第一目标函数和所述第一目标函数所遵循的第一约束条件，确定所述优化传输时延子问题；
[0032]将所述目标函数作为所述优化中继选择求解子问题的第二目标函数；
[0033]根据所述第二目标函数和所述匹配约束条件，确定所述优化中继选择求解子问题；
[0034]其中，所述第一约束条件包括所述第一传输时延小于等于所述最大通信时延以及所述第一传输时延小于等于总传输时间阈值。
[0035]根据本专利技术提供的一种数据汇聚方法，基于模拟退火算法，求解所述优化传输时延子问题，包括：
[0036]确定所述模拟退火算法的最低温度、最高温度、变化温度和第一传输时延初始值；
[0037]在满足所述第一约束条件范围内，随机确定第一传输时延目标值，若所述第一传输时延目标值对应的传输成功概率大于第一传输时延初始值对应的传输成功概率，则将所述第一传输时延初始值替换为所述第一传输时延目标值，并将所述最低温度替换为所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据汇聚方法，其特征在于，包括：将多个虚拟电厂VPP终端通过多个中继传输至VPP数据汇聚中心的平均传输成功概率最大化作为目标函数；根据所述VPP终端与所述中继之间的匹配约束条件、所述VPP终端传输至所述中继所需第一传输时延的第一时延限制和所述VPP终端通过多个中继传输至所述VPP数据汇聚中心所需总传输时延的总时延限制，确定所述目标函数所遵循的目标约束条件；根据所述目标函数和所述目标约束条件，确定待求解的优化问题；求解所述优化问题，确定当所述传输成功概率取得最大值时，多个VPP终端与多个中继之间的匹配方案；根据所述匹配方案，将每个VPP终端采集到的数据通过所匹配的中继汇聚给所述VPP数据汇聚中心。2.根据权利要求1所述的数据汇聚方法，其特征在于，所述传输成功概率是通过如下方式确定的：根据所述第一传输时延、所述VPP终端与所述中继之间的第一路径损耗、小尺度预设参数、高斯白噪声、VPP终端的传输功率、VPP终端的传输带宽和VPP终端采集到的数据大小，确定所述VPP终端与所述中继之间的第一传输成功概率；根据所述中继与所述VPP数据汇聚中心之间的第二传输时延、所述中继VPP数据汇聚中心之间的第二路径损耗、移动中继的传输功率、所述VPP终端的传输带宽、VPP终端采集到的数据大小、所述高斯白噪声和所述小尺度预设参数，确定所述中继与所述VPP数据汇聚中心之间的第二传输成功概率；根据所述第一传输成功概率和所述第二传输成功概率，确定所述传输成功概率；其中，所述中继包括所述移动中继和固定中继；所述第一传输成功概率和所述第二传输成功概率均满足大于等于传输成功概率阈值；所述第一路径损耗是根据所述VPP终端的物理位置、所述固定中继的物理位置以及衰落系数确定的；所述第二路径损耗是根据所述移动中继的物理位置、所述VPP终端的物理位置以及所述衰落系数确定的。3.根据权利要求2所述的数据汇聚方法，其特征在于，所述VPP终端与所述中继之间的匹配约束条件、所述VPP终端传输至所述中继所需第一传输时延的第一时延限制和所述VPP终端传输通过中继至所述VPP数据汇聚中心所需总传输时延的总时延限制是通过如下方式确定的：根据每个所述VPP终端都选择一个所述中继，以及存在或者不存在未被选择的所述中继，确定所述匹配约束条件；根据所述第一传输时延小于等于所述VPP终端与移动中继之间的最大通信时延，确定所述第一时延限制；根据所述总传输时延小于等于所述VPP终端与所述VPP数据汇聚中心之间的总传输时间阈值，确定所述总时延限制。4.根据权利要求3所述的数据汇聚方法，其特征在于，所述求解所述优化问题，包括：根据所述优化问题，确定优化传输时延子问题和优化中继选择求解子问题；
基于模拟退火算法，求解所述优化传输时延子问题；基于KM匹配算法，求解所述优化中继选择求解子问题。5.根据权利要求4所述的数据汇聚方法，其特征在于，所述根据所述优化问题，确定优化传输时延子问题和优化中继选择求解子问题，包括：将所述总时延限制收束为等式，并根据所述第一传输时延和所述总传输时间阈值更新所述第二传输时延；根据更新后的第二传输时延，更新所述第二传输成功概率；根据更新后的第二传输成功概率和所述第一传输成功概率，确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莉，王宣元，徐连明，王彦晖，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：