基于制造技术

本发明专利技术公开了基于

【技术实现步骤摘要】
基于5G基站资源参与电网需求响应的控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及
5G
下行通信数据传输和电网需求响应领域，具体涉及基于
5G
基站资源参与电网需求响应的控制方法及装置
。

技术介绍

[0002]基于高带宽
、
广连接和低时延等特性，第5代移动通信技术提供更优秀的通信质量和更丰富的应用场景
。5G
的超高频将导致其传输距离变短，基站密度更大
。
这使得
5G
基站的功耗迅猛增加，大概为
4G
基站的3倍以上
。
作为蜂窝无线网络中的主要耗能部分，
5G
基站的能耗将可能达到整个通信网络设备能耗的
70
％左右
。
需求响应是是电力需求侧管理实施的重要内容，由于
5G
基站庞大的数量和用电灵活性，它们将成为可以参与需求响应的可观的潜在灵活性资源
。
基于信噪比以及根据对应的信噪比选择的调制编码方式，基站能够对待传输的数据包分配不同方案的资源块，从而调整相应的发射功率
。
因此，可以对
5G
网络进行合理的优化控制，使得调控
5G
基站的下行功耗以参与主动配电网的需求响应优化运行
。
[0003]中国专利公开号
CN114977163A
公开了一种基于
5G
网络的主动配电网需求响应的无线资源分配方法，包括：
1、
构建主动配电网下行网络环境；
2、
将传输数据包按照基站编号
、
用户编号和数据包种类进行编码；
3、
以最小功耗波动为目标函数，构建具有线性约束的混合整数线性规划模型；
4、
利用样本平均近似策略，建立不同用户需求分类下的概率约束规划模型；
5、
利用长短时记忆神经网络对用户家庭电力负荷进行预测；
6、
联合拉格朗日对偶算法和信赖域算法，构造搜索全局最优分配方案，对每个数据包分配一种最优的调制编码方案和资源块
。
该专利申请能够在保证用户服务质量的同时，实现
5G
基站参与主动配电网的削峰填谷，并有效降低系统峰谷差和丢包率
。
但是该专利申请无法满足最小化功率调节的需求，从而电网需求响应效果不够好
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术电网需求响应的优化控制方法无法满足最小化功率调节的需求，从而电网需求响应效果不够好的问题
。
[0005]本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题的：基于
5G
基站资源参与电网需求响应的控制方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一
、
各个基站与用电家庭均连接至配电网，并测量用电功耗；
[0007]步骤二
、
基于最小化系统功率波动的要求构建目标函数；
[0008]步骤三
、
基于当前时刻所要传输的数据包大小状态预测下一时刻所要传输的数据包大小状态，构建出基站传输数据预测模型；
[0009]步骤四
、
对目标函数进行转换并构建基站通信服务质量约束条件；
[0010]步骤五
、
构建深度
LSTM
负荷预测模型，求解目标函数中的部分未知参数；
[0011]步骤六
、
构建非预期约束并将目标函数调整为包含非预期约束的目标函数；
[0012]步骤七
、
计算出满足基站通信服务质量约束条件并使得包含非预期约束的目标函
数最小的决策变量，将该决策变量代入基站传输数据预测模型，得到预测的下一时刻所要传输的数据包大小状态，基站基于该预测结果给用户传输数据包
。
[0013]进一步地，其特征在于，所述步骤一包括：
[0014]各个基站与用电家庭均连接至配电网，并应用智能电表测量用电功耗，基站为用户提供下行通信服务，配电网总功耗由基站为用户提供的下行通信功耗与用户电力负荷共同构成；假设系统中有
B
个
5G
基站，每个基站服务
N
个用户，并考虑
K
种用户流量类型和
M
种
MCS
选择方式，定义需求响应的调控周期集合为
T
，
t
表示在
T
中的第
t
个调控周期，其中调控周期的时长为
DT
：令
D
b
，
n
，
k
，
t
表示在第
t
个调控周期为基站
b
内的用户
n
传输第
k
种类型流量数据包的大小；
Y
为每个时隙的资源块
RB
总数
。
[0015]更进一步地，所述步骤二包括：
[0016]通过以下公式构建目标函数
[0017][0018][0019][0020]其中，分别表示基站和家庭在调控周期中的当前功率
、
基站和家庭在整个日内调控周期中的预测功率；
x
b
，
n
，
k
，
m
，
t
是一个二进制变量形式的决策变量，表示在第
t
个调控周期，当第
b
个基站为第
n
个用户提供下行链路传输服务时，选择第
m
个
MCS
来发送数据分组；表示在以第
m
种
MCS
方式发送数据包时，每个
RB
上消耗的功率以及传输速度
。
[0021]更进一步地，所述步骤三包括：
[0022]当前时刻所要传输的数据包大小状态为
[0023][0024]通过公式
[0025][0026]预测下一时刻所要传输的数据包大小状态，构建出基站传输数据预测模型；
[0027]其中，表示
t
时刻新增需要传输数据包大小
。
[0028]更进一步地，所述步骤四包括：
[0029]通过公式对目标函数进行转换，其中，
[0030][0031]按照以下公式构建基站通信服务质量约束条件
[0032][0033][0034][0035][0036][0037]x
b
，
n
，
k
，
m
，
t
∈{0
，
1}
[0038]其中，
α
表示路径损耗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于
5G
基站资源参与电网需求响应的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一
、
各个基站与用电家庭均连接至配电网，并测量用电功耗；步骤二
、
基于最小化系统功率波动的要求构建目标函数；步骤三
、
基于当前时刻所要传输的数据包大小状态预测下一时刻所要传输的数据包大小状态，构建出基站传输数据预测模型；步骤四
、
对目标函数进行转换并构建基站通信服务质量约束条件；步骤五
、
构建深度
LSTM
负荷预测模型，求解目标函数中的部分未知参数；步骤六
、
构建非预期约束并将目标函数调整为包含非预期约束的目标函数；步骤七
、
计算出满足基站通信服务质量约束条件并使得包含非预期约束的目标函数最小的决策变量，将该决策变量代入基站传输数据预测模型，得到预测的下一时刻所要传输的数据包大小状态，基站基于该预测结果给用户传输数据包
。2.
根据权利要求1所述的基于
5G
基站资源参与电网需求响应的控制方法，其特征在于，所述步骤一包括：各个基站与用电家庭均连接至配电网，并应用智能电表测量用电功耗，基站为用户提供下行通信服务，配电网总功耗由基站为用户提供的下行通信功耗与用户电力负荷共同构成；假设系统中有
B
个
5G
基站，每个基站服务
N
个用户，并考虑
K
种用户流量类型和
M
种
MCS
选择方式，定义需求响应的调控周期集合为
T
，
t
表示在
T
中的第
t
个调控周期，其中调控周期的时长为
DT
；令
D
b
，
n
，
k
，
t
表示在第
t
个调控周期为基站
b
内的用户
n
传输第
k
种类型流量数据包的大小；
Y
为每个时隙的资源块
RB
总数
。3.
根据权利要求2所述的基于
5G
基站资源参与电网需求响应的控制方法，其特征在于，所述步骤二包括：通过以下公式构建目标函数通过以下公式构建目标函数通过以下公式构建目标函数其中，分别表示基站和家庭在调控周期中的当前功率
、
基站和家庭在整个日内调控周期中的预测功率；
x
b
，
n
，
k
，
m
，
t
是一个二进制变量形式的决策变量，表示在第
t
个调控周期，当第
b
个基站为第
n
个用户提供下行链路传输服务时，选择第
m
个
MCS
来发送数据分组；
R
m
表示在以第
m
种
MCS
方式发送数据包时，每个
RB
上消耗的功率以及传输速度
。4.
根据权利要求3所述的基于
5G
基站资源参与电网需求响应的控制方法，其特征在于，所述步骤三包括：
当前时刻所要传输的数据包大小状态为通过公式预测下一时刻所要传输的数据包大小状态，构建出基站传输数据预测模型；其中，表示
t
时刻新增需要传输数据包大小
。5.
根据权利要求4所述的基于
5G
基站资源参与电网需求响应的控制方法，其特征在于，所述步骤四包括：通过公式对目标函数进行转换，其中，按照以下公式构建基站通信服务质量约束条件按照以下公式构建基站通信服务质量约束条件按照以下公式构建基站通信服务质量约束条件按照以下公式构建基站通信服务质量约束条件按照以下公式构建基站通信服务质量约束条件
x
b
，
n
，
k
，
m
，
t
∈{0
，
1}
其中，
α
表示路径损耗补偿因子；
PL
b,n
是
5G
基站测量的下行路径损耗；
μ
表示热干扰噪声；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇越，吴留兵，孙伟，李帷韬，姜黄祺，罗欢，樊智奇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：