一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法及系统与流程

本发明涉及智能电网通信，具体为一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法及系统。

背景技术：

1、现有通信技术为了提高节点传输速率，主要以降低频谱效率作为代价，这对于通信服务提供商来说提高了运营成本。同时，在智能电网的运行当中，电力供需信息的不可靠传输、控制中心无法向所有消费者准确发送实时电价可能会为系统的可靠运行带来一定的困难。此外，d2d通信具有低成本、低延迟的特点，同时若d2d传输与蜂窝传输在通信通道中同时进行，频谱效率也能够有一定的提升，为信息传输提供了新的视角。但如何将d2d通信与蜂窝通信相结合，确保满足系统通信可靠性要求，提高传输的总速率，并平衡通信可靠性成本和rtp操作不准确性成本之间的关系是当前技术发展的关键挑战。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：如何在满足rtp运行可靠性要求的情况下，改进无线电资源分配方式，使得蜂窝节点的传输总速率最大化，同时对通信可靠性成本和rtp操作不准确性成本之间的关系进行平衡。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法，其包括如下步骤：采用荷兰式统一价格拍卖法确定新的控制中心电价；

4、采用d2d通信链路链接价格公布阶段的控制中心和相关emu，将实时电价的信息传输至各户emu；

5、各户emu采用实时电价、需求规模等信息过去值的平均值用于替换实际值量化各户emu的预期经济损失和预期供需缺口；

6、控制中心通过分配通信通道和控制发射功率在满足预期经济损失和预期供需缺口等约束条件下构建蜂窝节点总速率最大化优化问题

7、作为本发明所述的一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法的一种优选方案，其中：所述荷兰式统一价格拍卖法是控制中心的要价由emu的出价确定，分配的需求请求与可用电力供应之间的差额为最小；

8、若一个请求的出价不低于要价，则当前分配的需求请求被视为已分配；

9、所述由emu出价确定的控制中心要价公式由下式确定：

10、

11、其中，b*为控制中心要价，γ为可用电量，ai为第i个emu的电量需求规模，bi为第i个emu的出价，ω(b)为一个累计需求函数。

12、作为本发明所述的一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法的一种优选方案，其中：所述价格公布阶段是采用d2d通信链路进行链接，d2d通信链路以蜂窝辅助底层模式运行，使d2d传输与上行蜂窝传输同时进行，rtp控制中心和emu与蜂窝基站覆盖区域内的蜂窝节点位于同一位置。

13、作为本发明所述的一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法的一种优选方案，其中：所述采用d2d通信链路链接还通过对数正态阴影效应和路径损耗，计算传输信号叠加信号增益；

14、通过对数正态阴影效应和路径损耗，通道s∈s中节点i∈l到节点j∈l的传输信号叠加信号增益，表达式为：

15、

16、其中，φ为路径损耗系数，φ为路径损失指数，di,j为节点间的链接距离，δi,j,s为零均值高斯随机变量的标准差。

17、作为本发明所述的一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法的一种优选方案，其中：所述rtp操作通信可靠性是由于通信故障，瞬时值缺失，采用过去值的时间平均值量化emu的预期经济损失；

18、所述预期经济损失，表达式为：

19、

20、其中，当为正数时，返回值为否则返回值为0，ps代表数据传输的成功概率，erfc-1(·)为互补误差函数的逆，j为数据包大小，代表控制中心要价过去值的平均值,b′代表控制中心设定的最低要价。

21、作为本发明所述的一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法的一种优选方案，其中：所述预期供需缺口是采用过去值估计需求规模时产生的电量差异；

22、所述预期供需缺口，表达式为：

23、

24、其中，λ为预期供需缺口最大值，δ为两个连续请求的需求规模间大小差异，m为emu的集合。

25、作为本发明所述的一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法的一种优选方案，其中：所述蜂窝节点总速率通过分配通信通道和控制发射功率完成最大化；

26、所述蜂窝节点速率，表达式为：

27、ri,s＝blog2(1+γi,1,s)

28、其中，ri,s表示通道s中蜂窝节点i∈n的数据速率；

29、所述蜂窝节点总速率最大化为一个优化问题，表达式为：

30、

31、其中，s表示所有通信通道的集合，b为通信通道的带宽，xi,s为一个二进制变量，用于表示任意节点i是否被分配给通道s∈s，x0,s表示控制中心是否被分配给通道s∈s，γi,j,s为通道s中发送节点i到接收节点j的信噪比，γ0,j,s代表价格公布阶段，通道s中控制中心到第j个emu的信噪比，γi,0,s代表提交需求请求时，通道s中第i个emu到控制中心的信噪比，γi,1,s代表蜂窝节点i到蜂窝基站的信噪比。

32、本发明的另外一个目的是提供一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法，分配通信通道和发射功率层面上的无线电资源，提高数据传输总速率，解决现有传统通信方法在提高总传输速率的同时带来的频谱效率降低的问题。

33、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方系统，包括：数据收集模块、价格决定模块、价格公布模块、rtp操作通信可靠性模块以及蜂窝节点总速率优化模块；

34、所述数据收集模块是通过emu与控制中心的信息交换获取交易价格、电量需求大小、通信故障等信息；

35、所述价格决定模块是综合emu出价、电量需求大小信息，对控制中心的要价进行计算；

36、所述价格公布模块是控制中心将确定的要价传输至每个emu，emu对出价与要价进行对比确定是否买入电量；

37、所述rtp操作通信可靠性模块是基于通信故障、电量需求大小、价格等信息，对通信可靠性指标进行计算；

38、所述蜂窝节点总速率优化模块是通过分配通信通道和控制发射功率来最大化所有蜂窝节点的总速率。

39、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法的步骤。

40、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述一种配电网数据采集系统的无线电资源分配方法的步骤。

41、本发明的有益效果：本发明采用d2d通信将emu直接连接到rtp控制中心，从而减少通信延迟，避免了采用降低频谱效率带来的成本增加的问题。本发明通过分配通信通道和控制发射功率，提高了蜂窝节点的数据传输总速率，同时保证了系统能够满足通信可靠性的基本要求，有效平衡了可靠性成本与rtp操作不准确性成本的关系。