一种配电网实时监控业务传输功率分配方法、系统与流程

本发明涉及无线通信，尤其涉及一种配电网实时监控业务传输功率分配方法、系统。

背景技术：

1、云无线接入网络(cloud radio access networks,c-ran)是无线融合网络的接入网架构，可以为用户提供高速率的数据服务，满足人们对高速数据业务日益增长的需求。c-ran中的无线射频单元(remote radio head,rrh)仅能接收和发送无线信号，而数据的处理则由基带单元(based band unit，bbu)池完成。bbu池由大量具有强大计算能力的软件定义虚拟机所组成，能够快速处理rrh所接收到的信息。由于配电网中存在大量需要进行实时监控的数据，因此可以将c-ran应用在配电网的数据通信中。

2、随着通信技术的快速发展，通信设备所消耗的能量也在不断增加。为了实现绿色节能，配电网中的通信业务也需要提高能量效率。

3、为了解现有技术的发展状况，对已有的论文和专利进行了检索、比较和分析，筛选出如下与本发明相关度比较高的技术信息：

4、技术方案1:专利号为cn110831134b的《一种基站的节能方法及基站》。本发明的实施例提供一种基站的节能方法及基站，涉及通信领域，根据基站的能效优先关断低能效的基站，提高基站的节能效果。本申请实施例应用于5g nsa组网的基站的节能。

5、技术方案2:专利号为cn113115465a的《基于灵活帧结构的基站高能效资源分配方法》。本发明的实施例提供一种基于灵活帧结构的基站高能效资源分配方法，考虑不同类型的服务流，将到达的服务包与不同帧结构的资源块进行配对，结合频域和时域的无线资源分配以及功率放大器灵活“开-关”操作，充分利用时域和频域的多样性和分集增益，提出基于滑窗的启发式算法和凸优化方法结合的无线资源配置方案。最终数值仿真结果表明提出的方法与其他基准系统相比，该方法的功耗降低16.7％，能效提高29.3％

6、技术方案3:专利号为cn115175274a的《面向智能配电的5g异构无线网络接入选择方法》。本发明公开了面向智能配电的5g异构无线网络接入选择方法，本发明考虑不同类型业务的不同需求，通过fahp确定网络属性的主观权值。根据预处理的网络参数采用aew确定客观权值。最终使用矩估计理论来获得综合权值并选取最优网络。本方法通过fahp来计算网络属性的主观权重，提高了决策的可靠性，并利用aew进行再修正，可以显著降低网络属性差异带来的敏感性，本方法通过矩估计理论来获得组合权重从而选取最优网络，可以较好地体现业务需求和网络属性之间的关系，并得到合适的权重系数。本方法能够保证智能配电业务在5g网络中的qos业务需求。仿真结果证明，本发明相比传统的ahp和fahp方法可以有效降低网络阻塞率和切换率。

7、在配电网中要实现实时数据监控就需要保证数据的传输时延，由于无线通信中的无线信道具有高度的时变性，在实际中很难保证数据业务的严格时延约束，需要提出一种适合配电网的实时监控业务传输资源分配方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种配电网实时监控业务传输功率分配方法、系统，通过有效的功率分配，在满足业务时延的同时实现能量效率最大化。

2、为了实现上述目的，现提出的方案如下：

3、一种配电网实时监控业务传输功率分配方法，包括：

4、根据一电力终端在某一时刻的信道增益、发射功率确定其信息传输速率，所述电力终端分布在云无线接入网内；

5、根据所述信息传输速率计算基于云无线接入网的最大化的平均能量效率，所述最大化的平均能量效率受每个电力终端的随机服务过程中的最小有效容量、前向链路容量约束限制；

6、通过等价变换，将所述最大化的平均能量效率的问题转换为关于每个电力终端的信息传输速率、发射功率的拉格朗日函数式；

7、将所述拉格朗日函数逐点最大化以求取各电力终端的分配功率，从而确定功率分配策略。

8、优选地，所述的传输功率分配方法，包括：

9、所述电力终端在随机服务过程的有效容量根据电力终端的qos指数确定，所述qos指数表达电力终端的稳态时延违反概率；

10、优选地，所述的传输功率分配方法，还包括：

11、将所述拉格朗日函数逐点最大化以求取各电力终端的分配功率，包括：

12、对拉格朗日函数式对电力终端的功率求偏导，并令其偏导数为零；

13、通过求解偏导后的等式，获得功率分配策略。

14、优选地，所述的传输功率分配方法，还包括：

15、将所述最大化的平均能量效率的问题转换为关于每个电力终端的信息传输速率、发射功率的拉格朗日函数式，包括：将所述最大化的平均能量效率的问题的目标函数由等价转化为关于每个电力终端的信息传输速率、发射功率的拉格朗日函数式

16、其中:pk(t)为第k个电力终端在第t个时刻的发射功率；pc为每个电力终端的固定能耗，rk(t)为第k个电力终端在第t个时刻的信息传输速率，γ*为最大的能量效率值。

17、进一步地，上述方法还包括，利用拉格朗日对偶算法求解第i次迭代的和其中，为第k个电力终端在t个时隙的第i次迭代的信道容量，为第k个电力终端在t个时隙的第i次迭代的发射功率，如果其中τ为一个极小的误差值，γ(i)为第i次迭代的能量效率值，则最优的能量效率γ*=γ(i)。

18、优选地，所述的传输功率分配方法，拉格朗日函数式表达为

19、

20、其中，λk，μ(t)和υk(t)为拉格朗日变量，pk(t)为第k个电力终端在第t个时刻的发射功率；pc为每个电力终端的固定能耗，rk(t)为第k个电力终端在第t个时刻的信息传输速率，γ*为最大的能量效率值，emin为电力终端需要实现的最小有效容量，θk为第k个电力终端的qos指数。

21、进一步地，上述方法，还包括：

22、在求解所述拉格朗日函数式的过程中，变量λk，μ(t)和υk(t)分别根据各个电力终端的有效容量、每个电力终端在第t个时刻的信息传输速率、各个电力终端的发射功率进行迭代更新。

23、一种配电网实时监控业务传输功率分配系统，包括有l个无线射频单元rrh和一个基带单元bbu池所组成，每个rrh的覆盖范围内有k个电力终端，每个电力终端都会将自身所收集到的数据传输至bbu池进行处理，在所述bbu执行所述的配电网实时监控业务传输功率分配方法。

技术特征：

1.一种配电网实时监控业务传输功率分配方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，所述电力终端在随机服务过程的有效容量根据电力终端的qos指数确定，所述qos指数表达电力终端的稳态时延违反概率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，将所述拉格朗日函数逐点最大化以求取各电力终端的分配功率，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，将所述最大化的平均能量效率的问题转换为关于每个电力终端的信息传输速率、发射功率的拉格朗日函数式，包括：将所述最大化的平均能量效率的问题的目标函数由

5.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，该方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，拉格朗日函数式表达为

7.根据权利要求6所述的方法，其特征还在于，在求解所述拉格朗日函数式的过程中，变量λk，μ(t)和vk(t)分别根据各个电力终端的有效容量、每个电力终端在第t个时刻的信息传输速率、各个电力终端的发射功率进行迭代更新。

8.一种配电网实时监控业务传输功率分配系统，其特征在于，该系统包括有l个无线射频单元rrh和一个基带单元bbu池所组成，每个rrh的覆盖范围内有k个电力终端，每个电力终端都会将自身所收集到的数据传输至bbu池进行处理，在所述bbu执行权利要求1所述的配电网实时监控业务传输功率分配方法。

技术总结
本发明公开了一种配电网实时监控业务传输功率分配方法及系统，在满足数据时延的同时实现配电网能量效率最大化。本发明针对配电网中无线信道具有高度时变性，在实际中难以保证数据业务严格时延约束的问题，采用有效容量来保证数据业务统计时延，在满足数据业务统计时延要求下，以最大化网络能量效率为目标，采用等价变换以及拉格朗日对偶算法对功率分配进行优化。仿真结果表明，该功率分配方法在保证配电网数据传输时延的同时，能够有效提升网络的能量效率。

技术研发人员：金燊,邢宁哲,赵阳,申昉,冯禹清,韩旭东,纪雨彤
受保护的技术使用者：国网冀北电力有限公司信息通信分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12