一种智能电网中无线异构网络高能效带宽分配方法及装置与流程

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种智能电网中无线异构网络高能效带宽分配方法及装置。

背景技术：

由于智能电网成为未来电力网络的发展方向之一，而在智能电网中的电力通信网频谱分配问题必成会受到广泛关注，已有的研究主要侧重于均匀电力通信业务分布场景，包括运用协作式的博弈论和非协作式的博弈论来进行带宽分配。也有考虑到了不同类型的业务请求，提出了通过频谱感知技术辅助进行带宽分配。动态频谱重用技术以及层次分析算法，都被用于考虑电力通信业务公平性和服务质量保证的带宽分配算法当中。

目前的异构网络由不同覆盖范围的基站构成，以往技术无法解决异构网络中不同层基站服务的覆盖区域不同所带来的制约，以及异构网络中不同层基站服务的电力通信业务差异的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供的一种智能电网中无线异构网络高能效带宽分配方法及装置，解决了目前的异构网络由不同覆盖范围的基站构成，以往技术无法解决异构网络中不同层基站服务的覆盖区域不同所带来的制约，以及异构网络中不同层基站服务的电力通信业务差异的技术问题。

本发明实施例提供的一种智能电网中无线异构网络高能效带宽分配方法，包括：

根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率计算出宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；

使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例，以及控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例；

根据所述第一比例和第二比例计算宏基站最优带宽和微基站最优带宽。

可选地，宏基站位置服从密度λ_M的泊松分布，发射功率为微基站层，基站位置服从密度λ_m的泊松分布，高频段发射功率为低频段发射功率为

可选地，宏基站和微基站在低频段为470～510MHz上进行频率复用，宏基站使用的正交频段带宽为|B_M|，微基站使用的正交频段带宽为|B_m|，宏基站和微基站共同使用的共享频段带宽为|B_s|，高频段为1785～1805MHz是微基站专用频段，其带宽为且低频段的路损因子为α_l，高频段的路损因子为α_h。

可选地，根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率计算出宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站具体包括：

根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率为

计算出微基站在高频的传输速率为

计算出在低频段上的正交频率上宏基站、微基站的速率为

得到宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率为

可选地，使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例，以及控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例具体包括：

通过使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例为

确定控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例为

可选地，根据第一比例和第二比例计算宏基站最优带宽和微基站最优带宽具体包括：

对第一比例和第二比例进行优化得到优化函数

对优化函数进行化简得到

对|B_M|求导，得到宏基站的最优带宽为以及微基站的最优带宽为

本发明实施例提供的一种智能电网中无线异构网络高能效带宽分配装置，包括以下单元：

第一计算单元，用于根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率计算出宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；

第二计算单元，用于使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例，以及控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例；

第三计算单元，用于根据所述第一比例和第二比例计算宏基站最优带宽和微基站最优带宽。

可选地，第一计算单元，具体用于根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率为计算出微基站在高频的传输速率为计算出在低频段上的正交频率上宏基站、微基站的速率为得到宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率为

可选地，第二计算单元，具体用于通过使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例为确定控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例为

可选地，所述第二获取单元，具体用于对第一比例和第二比例进行优化得到优化函数对优化函数进行化简得到对|B_M|求导，得到宏基站的最优带宽为以及微基站的最优带宽为

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供的一种智能电网中无线异构网络高能效带宽分配方法及装置，智能电网中无线异构网络高能效带宽分配方法包括：根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率计算出宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例，以及控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例；根据所述第一比例和第二比例计算宏基站最优带宽和微基站最优带宽。本实施例中，通过根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率计算出宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例，以及控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例；根据所述第一比例和第二比例计算宏基站最优带宽和微基站最优带宽，解决了目前的异构网络由不同覆盖范围的基站构成，以往技术无法解决异构网络中不同层基站服务的覆盖区域不同所带来的制约，以及异构网络中不同层基站服务的电力通信业务差异的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种智能电网中无线异构网络高能效带宽分配方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种智能电网中无线异构网络高能效带宽分配装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种智能电网中无线异构网络高能效带宽分配方法及装置，解决了目前的异构网络由不同覆盖范围的基站构成，以往技术无法解决异构网络中不同层基站服务的覆盖区域不同所带来的制约，以及异构网络中不同层基站服务的电力通信业务差异的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种智能电网中无线异构网络高能效带宽分配方法的一个实施例包括：

步骤S101：根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率计算出宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；

步骤S102：使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例，以及控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例；

步骤S103：根据所述第一比例和第二比例计算宏基站最优带宽和微基站最优带宽。

可选地，宏基站位置服从密度λ_M的泊松分布，发射功率为微基站层，基站位置服从密度λ_m的泊松分布，高频段发射功率为低频段发射功率为

可选地，宏基站和微基站在低频段为470～510MHz上进行频率复用，宏基站使用的正交频段带宽为|B_M|，微基站使用的正交频段带宽为|B_m|，宏基站和微基站共同使用的共享频段带宽为|B_s|，高频段为1785～1805MHz是微基站专用频段，其带宽为且低频段的路损因子为α_l，高频段的路损因子为α_h。

可选地，根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率计算出宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站具体包括：

根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率为

计算出微基站在高频的传输速率为

计算出在低频段上的正交频率上宏基站、微基站的速率为

得到宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率为

可选地，使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例，以及控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例具体包括：

通过使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例为

确定控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例为

可选地，根据第一比例和第二比例计算宏基站最优带宽和微基站最优带宽具体包括：

对第一比例和第二比例进行优化得到优化函数

对优化函数进行化简得到

对|B_M|求导，得到宏基站的最优带宽为以及微基站的最优带宽为

我们假设异构网络有两层基站组成，基站架设在智能电网的变电站上。第一层为宏基站层，宏基站位置服从密度λ_M的泊松分布，发射功率为第二层为微基站层，基站位置服从密度λ_m的泊松分布，高频段发射功率为低频段发射功率为在频段配置上，我们假设，宏基站和微基站可以在低频段(470～510MHz)上进行部分频率复用,宏基站使用的正交频段带宽为|B_M|，微基站使用的正交频段带宽为|B_m|，宏基站和微基站共同使用的共享频段带宽为|B_s|。高频段(1785～1805MHz)为微基站专用频段，其带宽为假设低频段的路损因子为α_l，高频段的路损因子为α_h。

运用随机几何理论，可以得到电力通信业务处于任意一层基站覆盖范围内的速率

然后，微基站在高频的传输速率为

在低频段上的正交频率上宏、微基站的速率为：

在低频段的共享带宽上，由于宏基站和微基站共用频段，两个基站层会互相干扰，导致传输速率的计算变得更加复杂，运用随机几何理论，我们可以得到宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率为：

使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，提供广域覆盖。用微基站对控制类业务区域进行覆盖，提供高速率支持。因此我们可以把控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例表达为：

并且可以把控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例表达为

针对网络中电力通信业务分布不均匀的场景，对异构网络中的微基站，宏基站在高频段、低频段的带宽进行的最优化配置，使得异构网络的能效达到最优值，同时满足网络中电力通信业务不均匀性的特征。

正交频谱的带宽配置策略

第一种是在业务需求比较低的情况下，低频带的带宽有富余，这个时候宏基站和微基站可以采用完全正交频谱的带宽资源配置方式。我们对异构网络频谱进行优化，目标是最大化网络能效，限制条件是满足控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的比例，和控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的比例，由此给出优化问题：

通过对目标函数进行化简，可以得到能效表达式：

然后对|B_M|求导，可以得到宏基站的最优带宽为：

以及微基站的最优带宽：

本实施例中，通过根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率计算出宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例，以及控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例；根据所述第一比例和第二比例计算宏基站最优带宽和微基站最优带宽，解决了目前的异构网络由不同覆盖范围的基站构成，以往技术无法解决异构网络中不同层基站服务的覆盖区域不同所带来的制约，以及异构网络中不同层基站服务的电力通信业务差异的技术问题。

参见图2所示，为本发明的智能电网中无线异构网络高能效带宽分配装置的结构示意图。该实施例中的智能电网中无线异构网络高能效带宽分配装置包括：

第一计算单元201，用于根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率计算出宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；

第二计算单元202，用于使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例，以及控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例；

第三计算单元203，用于根据所述第一比例和第二比例计算宏基站最优带宽和微基站最优带宽。

可选地，第一计算单元201，具体用于根据获取到的智能电网中无线异构网络的任意一层基站覆盖范围内的速率为计算出微基站在高频的传输速率为计算出在低频段上的正交频率上宏基站、微基站的速率为得到宏基站和微基站在共享带宽上的传输速率为

可选地，第二计算单元202，具体用于通过使用宏基站对非控制类业务区域进行覆盖，并用微基站对控制类业务区域进行覆盖，确定控制类业务区域单位面积业务量和非控制类业务区域单位面积业务量的第一比例为确定控制类业务区域面积和非控制类业务区域面积的第二比例为

可选地，所述第二获取单元203，具体用于对第一比例和第二比例进行优化得到优化函数对优化函数进行化简得到对|B_M|求导，得到宏基站的最优带宽为以及微基站的最优带宽为

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。