[發明專利]基于5G網絡的智能電網中數據重傳與無線資源分配方法

有效

• 申請號: 202110311988.3
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113038515B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 李奇越;唐皓辰;劉志;高博;徐曉冰;丁津津;孫偉;汪玉;李帷韜;李遠松
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;國網安徽省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W72/04
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于5G網絡的智能電網中數據重傳與無線資源分配方法，其特征是應用于由N個智能電表和1個5G無線專網基站所構成的智能電網上行網絡環境中，并按如下步驟進行：

步驟一、N個智能電表采樣大小均為b比特的數據，并將采樣的數據類型分為正常周期性數據和異常突發性數據；

步驟二、構造正常周期性數據的重傳資源分配方案；

步驟2.1、定義智能電網上行網絡環境中R個資源塊為1個資源單元，且每個數據包占用1個資源單元用于傳輸；

智能電表在接收到5G無線專網基站反饋的ACK確認信號后，進行采樣數據的首次傳輸和重傳，假設為數據包的首次傳輸所分配的資源單元數量等于智能電表的數量N，為正常周期性數據的重傳所預留的資源單元數量為K_normal；

步驟2.2、設n為首次傳輸丟失的數據包數量，如果K_normal＞n，則在首次傳輸中接收到NACK否定確認信號的智能電表能在未使用的無線資源中進行第二次重傳；若n＞K_normal，則不進行第二次重傳；若則所有的智能電表都能夠進行第二次重傳；若則5G無線專網基站隨機選擇部分智能電表進行第二次重傳；

步驟三、對于異常突發性數據，智能電表不等待5G無線專網基站反饋的ACK確認信號下，直接進行重傳；假設為異常突發性數據的重傳所預留的資源單元數量為K_emergency，每個異常突發性數據包被重復發送β＞1次；

步驟四、利用式(1)-式(5)建立兩種采樣數據的時延約束：

N_normal+N_emergency＝N (5)

式(1)中，M(μ)表示在選擇調制編碼方式μ下的每個傳輸時間間隔內的資源單元的數量；N_normal表示采樣傳輸正常周期性數據的智能電表數量；T_normal表示正常周期性數據傳輸的時延要求；t_a表示傳輸正常周期性數據的智能電表在接收到5G無線專網基站反饋的ACK確認信號之前的時延；τ表示傳輸時間間隔；表示向上取整；

式(2)中，N_emergency表示采樣傳輸異常突發性數據的智能電表數量；T_emergency表示異常突發性數據傳輸的時延要求；

式(3)中，R(μ)表示使用調制編碼方式μ時，1個資源單元所占的資源塊個數；ω表示每個資源塊的帶寬；η(μ)表示所使用的調制編碼方式μ時的頻譜效率；

式(4)中，W表示5G網絡可用頻譜的總帶寬；表示向下取整；

步驟五、利用式(6)和式(7)建立兩種采樣數據的可靠性約束：

式(6)中，δ₁表示智能電表首次傳輸錯誤的概率；δ₂表示智能電表第一次重傳錯誤的概率；δ₃表示智能電表第二次重傳錯誤的概率；表示N_normal-1個智能電表的第一次傳輸中丟失n個數據包的二項式系數；I_(·)為一個示性函數，當條件(·)成立時，I_(·)＝1，否則，I_(·)＝0；Θ_normal表示正常周期性數據的可靠性要求；

式(7)中，p表示智能電表活躍的概率；l表示空閑資源的數量；表示異常突發性數據包被重復發送β次時占用的空閑資源單元的數量；表示K_emergency-l個資源單元中空閑資源單元的數量；表示K_emergency個資源單元中空閑資源單元的數量；Θ_emergency表示異常突發性數據的可靠性要求；

步驟六、利用式(8)建立最小化系統資源消耗的目標函數，并根據式(1)-式(7)所建立一系列約束條件，構成最優重傳資源分配模型：

步驟七、采用窮舉法對最優重傳資源分配模型進行求解，從而得到最優重傳資源分配方案。