[發明專利]基于5G網絡的智能變電站上行信道的無線資源分配方法

有效

• 申請號: 202110389956.5
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113115322B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 丁津津;李奇越;唐皓辰;鄧玉星;徐曉冰;劉志;孫輝;孫偉;張峰;李帷韜;汪勛婷
• 申請（專利權）人: 國網安徽省電力有限公司電力科學研究院;合肥工業大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W16/22;H04W72/04;H04W72/08
• 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

本發明公開了一種基于5G網絡的智能變電站上行信道的無線資源分配方法，其步驟包括：1、構建智能變電站上行網絡環境；2、采用自適應調制編碼方法，計算變電站內節點的信噪比和比特率；3、以節點傳輸的最大比特率為目標函數，以5G通信的限制因素為約束條件，建立帶有逐步函數的最大比特率優化模型；4、采用頻譜效率近似函數重構頻譜效率，建立最優比特率線性規劃模型，為變電站中每一個節點分配最優的調制編碼方案和資源塊。本發明能夠支持變電站中傳感器與巡檢機器人的協同資源分配，在滿足時延的要求下最大化系統的傳輸速率。

技術領域

本發明涉及智能變電站上行通信數據傳輸領域，具體地說是一種基于5G網絡的智能變電站上行信道的無線資源分配方法，適用于變電站中海量傳感器與巡檢機器人協同數據傳輸的環境，采用自適應調制編碼技術，在保證傳感器傳輸時延的同時最大化系統傳輸速率。

背景技術

智能變電站是指采用先進的信息通信、智能控制、傳感與檢測等技術，以一次設備參量數字化和標準化、規范化信息平臺為基礎，實現變電站實時全景監測、自動運行控制、與站外系統協同互動等功能，達到提高變電可靠性、優化資產利用率、支撐電網安全運行等目標的變電站。作為智能變電站的重要組成部分，智能傳感器、巡檢機器人和無線通信網絡的應用將支持變電站實時全景監測的要求。其中，智能傳感器能夠自動采集變電站數據，并且具有雙向通訊、數據存儲和自動校驗等功能，需要超可靠低時延的通信要求；巡檢機器人以機器人通用技術為核心，整合多傳感器融合技術、智能圖像識別分析等技術，對變電站故障進行自動識別與傳輸，需要大流量移動寬帶的通信要求。

第五代移動通信技術(5G)是一種高速率、低時延、大連接、高可靠的最新一代蜂窩移動通信技術，可以滿足增強型移動寬帶(eMBB)、海量機器類通信(mMTC)和高可靠低時延通信(URLLC)的三大應用場景。作為5G網絡的關鍵技術，5G網絡切片技術可以將資源分配給具有不同服務質量需求的不同無線服務，其所創建的每個切片可以當作特定服務的專用網絡，能夠有效得支持智能變電站內傳感器海量數據傳輸、巡檢機器人故障圖像等大數據通信的需求。

廣東電網有限責任公司計量中心趙聞等人提出了一種面向電網數據采集系統的多業務資源分配算法(廣東電力，2020，“面向電網數據采集系統的多業務資源分配算法”)。該方案針對電網數據采集系統的多業務場景，提出了多業務QoS保障的資源分配策略。首先，構建了電網系統中的數據采集模型，提出了最大化系統總效用的優化問題；其次，針對系統中QoS業務和盡最大努力業務(BE)的不同特性，將原優化問題轉換為保障QoS業務限制下最大化BE業務有效容量的問題。最后，提出一種低復雜度的迭代算法，仿真結果表明，所提策略在滿足數據采集QoS的同時，能夠顯著提升系統整體的有效容量。但是，此資源分配算法忽略了最低信噪比門限和調制編碼方式選擇，無法保證為所有業務分配最優的調制編碼方案。

中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司田霖等人發明了一種變電站監控中前后端協同通信的資源分配方法(公開號：CN112188502A)，解決了前后端數據傳輸時，通信資源分配不合理，計算資源利用不均勻的問題。以變電站前端監控節點的總體能效最大為目標函數，以關聯變量分配約束、關聯上行鏈路的帶寬分配變量約束、每個后端工作站分配給前端監控節點的計算資源變量約束、傳輸時延約束為約束條件，建立原始資源分配優化模型，使變電站監控中前后端協同通信的能效得到優化，滿足變電站監控對傳輸延遲的要求。但是此方法沒有細化變電站前端監控節點的種類，忽略了不同監控節點服務質量的差異，無法保證所述資源分配優化模型的準確性，無法滿足系統的上行最優傳輸速率。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種基于5G網絡的智能變電站上行信道的無線資源分配方法，以期能夠利用自適應調制編碼技術，支持變電站中傳感器與巡檢機器人的最優協同資源分配，并在滿足時延的要求下最大化系統的傳輸速率。

本發明一種基于5G網絡的智能變電站上行信道的無線資源分配方法的特點是按如下步驟進行：

步驟一、構建智能變電站的上行網絡環境；