[發明專利]一種電力無線異構網絡業務連接競爭方法及連接方法

有效

• 申請號: 202010864165.9
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112235805B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 陳水耀;邵煒平;劉理峰;李建岐;白巍;姚賢炯;馬平;廖海林
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司紹興供電公司;全球能源互聯網研究院有限公司;國網浙江省電力有限公司;國網上海市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H04W16/16
• 分類號: H04W16/16;H04W16/22;H04W72/08
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 秦曉剛

1.一種電力無線異構網絡中多模終端業務自適應連接方法，電力物聯網場景中的業務接入選擇場景中，針對不同終端的業務連接問題建立多商品拍賣模型，在該多商品拍賣模型中無線頻譜提供者WSP為賣方，基站為買方，業務為商品，由WSP主持拍賣，將待接入業務出售給基站；

假設網絡中所有的接入業務獲得等比例的資源，如果連接到基站c的業務數目為N_c，那么每個接入業務都將獲得的基站資源比例r為：

采用業務的速率作為衡量信道狀態的標準，并采用香農公式將業務的速率映射為信干噪比SINR的函數，如果每個接入業務獲得基站整個帶寬W的比例為r，那么業務m的速率TP_m為：

TP_m＝rW log₂(1+r_mc) (2)

r_mc為業務m對基站c的SINR值，該SINR值定義為業務從其接入基站c接收的信號功率比上噪聲功率與從其它基站接收的干擾功率之和；

假設所有基站均為同頻部署，業務模型為全緩沖，則：

將作為商品的業務進行分組，采用多商品拍賣分配一個業務組：

WSP選擇M個業務作為一個業務組，買方可以向業務組中任意業務組合競價，記業務組合為x_j＝U₁U₂……U_M，U_m＝{0,1}代表業務m是否在該組合中，x_j表示第j個業務組合，一共有J＝2^M-1個業務組合；

基站c對業務組合x_j的估價V_c(x_j)定義為它能提供給業務組合x_j中每個業務的平均速率：

其中，s_c為基站c中已接入業務數，為當前業務組合中的業務總數；

記基站c對業務組合x_j的競價為q_c(x_j)，由于該拍賣模型具有誠實性，基站會以自己的估價提交競價，即q_c(x_j)＝V_c(x_j)，

定義WSP的估價r_WSP(x_j)為:

其中，為業務對基站的SINR平均值；

只有大于等于WSP估價的競價才是合理競價，所有的合理競價都是基于SINR平均值以上的競價；

WSP收集基站的競價，并按不同的x_j對競價歸類，同時過濾不合理競價，假設共有K個合理競價，記競價組合G(x_j)為：

G(x_j)＝[q_c(x_j)]_1×K (6)

一共有J個G(x_j)矩陣，令相應的指示矩陣δ(x_j)為：

δ(x_j)＝[δ_c(x_j)]_1×K (7)

δ_c(x_j)∈{0,1}表示基站c向x_j競價q_c(x_j)的輸贏，令A＝{j|δ_c(x_j)＝1}代表獲勝的業務組合的序號；

該多商品拍賣模型的目標和限制條件如下：

∑_j∈Ax_j＝(1,…,1)(M個1) (8-2)

q_c(x_j)≥r_WSP(x_j) (8-3)

目標函數(8)為業務組尋找最大的競價和，使獲勝基站為業務組中所有業務提供的速率和最大，獲勝基站為所提交競價包含在最大競價和中的基站；

約束條件(8-1)規定對于每個基站c，它最多只能贏得一個業務組合；

約束條件(8-2)規定業務組中每個業務有且只能出售給一個基站；

約束條件(8-3)規定最大競價和中的競價必須大于等于WSP的估價；

其特征在于：采用所述的多商品拍賣模型進行業務連接，業務多商品拍賣流程包括以下步驟：

步驟S11：業務組形成：WSP根據業務所在地理位置形成一個業務組，且針對每個業務執行一次拍賣；

步驟S12：拍賣準備：每個業務測量其對所有基站的信干噪比值SINR，并獲得復合的接入點集合C_m，設計一個SINR門限V_in，只有SINR≥V_in時相應的基站才能進入業務的備選集合C_m，然后業務將與集合中的基站進行信令交互；

步驟S13：開始拍賣：首先所有基站根據從業務處獲得的信息向WSP提交競價q_c(x_j)，然后WSP對收集到的競價進行處理，將競價按業務組合分類并根據其估價r_WSP(x_j)過濾不合理競價，最后WSP在滿足約束條件下求解該多商品拍賣模型，為該業務組尋求最大的競價和；

步驟S14：后續工作：WSP將業務組中的業務接入獲勝基站，同時業務記錄估價，作為以后衡量信道狀態是否較差的標準；

步驟S15：下一次拍賣：在上一次拍賣的業務組中所有業務接入基站后拍賣結束，開始下一次拍賣，WSP選擇一組新的業務為其安排接入，這些業務重新測量參數，所有的業務均已售出時整個多商品拍賣結束；

WSP選擇地理位置相鄰的3個待接入業務形成一個業務組，尋找最大競價和的步驟如下：

步驟S13.1：G＝{G(x₁)...G(x_j)...G(x_J)}分類并過濾不合理競價[q_c(x_j)]_C×J；

步驟S13.2：從某一個G(x_j)開始，

步驟S13.3：記提交競價Q(x_j)的基站為Q^-1(x_j)，移除該基站其它競價，記為G/Q^-1(x_j)，Q_G/c(x_j)表示移除基站c競價后的，G(x_j)中的最大競價；

步驟S13.4：在業務組中所有業務均已分配完前，重復S13.2、S13.3步驟；

步驟S13.5：將上述所有最大競價加和，得到一個競價和W，由于從不同的業務組合開始將導致不同競價和，列舉所有競價和，并得到其中最大競價和；

每輪拍賣結束時，業務記錄WSP估價作為衡量接入后信道狀態的下限速率，當業務速率低于WSP的估價時說明其接入基站已無法繼續為該業務提供基于SINR平均值以上的速率，此時WSP為業務安排單商品前向拍賣，僅為該業務重新分配其接入基站，

業務單商品拍賣流程包括以下步驟：

步驟S21：速率檢測與估價：業務每隔t秒對其速率進行一次檢測，低于上一次拍賣更新的WSP估價時，業務向WSP發出重新拍賣請求；

步驟S22：拍賣準備：WSP收到業務的請求，確認無誤后通知業務進行拍賣準備并測量所有基站的信干噪比值SINR，并篩選出接入點集合C_m，之后業務與備選基站進行信令交互，備選基站獲得業務信息；

步驟S23：開始拍賣：基站提交對該業務的競價，WSP收集所有基站競價，并過濾不合理競價，WSP在滿足約束條件下根據式為該業務組尋求的最大競價和，最大競價和中提交最大競價的基站即獲勝基站；

步驟S24：后續工作：WSP將該信道狀態較差的業務接入新的獲勝基站，該業務將上次拍賣記錄的WSP估價更新為本次拍賣WSP估價；

步驟S24的后續工作還包括WSP根據基站收益結算基站獎勵；

WSP根據基站收益結算基站獎勵的具體步驟如下：

步驟S24.1：若獲勝基站c贏得的業務組合為j，成交價p_c(x_j)為：p_c(x_j)＝max{r_WSP(x_j),V(c)-∑_u≠c∑_h≠jδ_u′(x_h)q_u(x_h)}，

其中為獲勝基站c不參與競價時的最大競價和，∑_u≠c∑_h≠jδ_u′(x_h)q_u(x_h)為當前最大競價和中其它基站的競價和；

步驟S24.2：對于M＝1且J＝1時的特例，成交價p_c為：p_c＝max{r_WSP,max∑_u≠cq_u}其中max∑_u≠cq_u為獲勝基站c不參與競價時的最大競價；

步驟S24.3：由于VCG機制是次高價拍賣的一種擴展，因此對于獲勝基站c，它的成交價p_c(x_j)小于其獲勝競價q_c(x_j)，即r_WSP(x_j)≤p_c(x_j)≤q_c(x_j)；

步驟S24.4：獲勝基站c由于贏得業務組合j獲得的效用:Z_c(x_j)＝V_c(x_j)-p_c(x_j)，沒有獲得業務接入的基站效用為0，WSP由于出售業務組合j獲得的效用Z_WSP(x_j)＝p_c(x_j)-r_WSP(x_j)；

步驟S24.5：為了鼓勵基站參與競價，在業務更新接入基站時，WSP將對之前為業務提供服務的基站進行貨幣獎勵，該貨幣獎勵與基站收益成正比，定義基站收益為：

其中a(n)是檢測輪次n的增函數，為業務組合j中業務的數目，t_c為該基站c為業務提供服務的時間。