基于WIFI6的变电站数据上传方法

本发明涉及电力物联网，尤其涉及一种基于wifi6的变电站数据上传方法。

背景技术：

1、目前，在变电站中存在数量众多的参数以及数据需要上传，需要上传数据具有分布密集、数量大的特点，同时，传统的有线传输方案成本较高，日常维护难度大，人员巡检压力大，而一般的基于wifi的传输方案又因为变电站日常数据复杂冗余，导致数据传输延迟高。

2、随着物联网技术的发展，以及新一代wifi协议的开发，使得基于wifi6的数据传输成为可能，wifi6引入了ofdma(orthogonal frequency division multiple access，正交频分复用多址)技术，该技术将整个信道划分成多个被称为ru的子信道，通过在介质访问控制层为不同用户分配不同ru，实现了上行多用户同时传输的能力，并进一步依据可用的ru数量提出了基于快速退避的信道随机接入过程，即uora,然而，由于上行需求的不可预知性和分布式随机接入特性，网络上行性能很大程度上制约于uora过程；此外，密集环境中大规模接入数据采集设备共同竞争有限的频谱资源造成高碰撞率和强干扰，引起信道的激烈碰撞和数据采集设备能耗的浪费。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种基于wifi6的变电站数据上传方法，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

2、本发明提供的基于wifi6的变电站数据上传方法，包括：

3、通过接收信号强度rss计算公式计算变电站区域内各个数据采集设备到各个wifi6接入点的信号强度，根据计算得到的信号强度选择各个数据采集设备对应的最佳wifi6接入点，并进行链路连接；

4、通过有效吞吐率公式获取与对应的wifi6接入点进行链路连接的各个数据采集设备的吞吐量；

5、将与对应的wifi6接入点进行链路连接的多个数据采集设备进行分组，计算每组数据采集设备的吞吐量，根据每组数据采集设备的吞吐量对分组完成的数据采集设备进行分类处理；

6、定义参数σi，根据参数σi通过最大速率调度算法获取吞吐量最大时经过分类处理的数据采集设备的单位执行所有调度；

7、根据获取的单位执行所有调度，wifi6接入点通过twt响应帧发送休眠时间参数至对应的数据采集设备，数据采集设备根据接收的休眠时间参数定时唤醒，周期性地上传或接收数据。

8、在上述的方案中，所述将与对应的wifi6接入点进行链路连接的多个数据采集设备进行分组包括：将具有相同调制和编码方案的数据采集设备分为一组。

9、在上述的方案中，所述计算每组数据采集设备的吞吐量包括：将每组对应的所有数据采集设备吞吐量之和作为每组的吞吐量。

10、在上述的方案中，所述根据每组数据采集设备的吞吐量对分组完成的数据采集设备进行分类处理包括：将各组数据采集设备的吞吐量记为rj，对各组数据采集设备的吞吐量rj进行降序排列，将前j-1组聚为第一类，将最后一组作为第二类。

11、在上述的方案中，所述定义参数σi，根据参数σi通过最大速率调度算法获取吞吐量最大时经过分类处理的数据采集设备的单位执行所有调度包括：

12、定义参数其中，tspi为第i类数据采集设备的单位执行所有调度，为所有类数据采集设备的总单位执行所有调度，si为第i类数据采集设备的数据上传速度；

13、得到分类处理后第一类数据采集设备的单位执行所有调度tsp1和第二类数据采集设备的单位执行所有调度tsp2；

14、在第一类数据采集设备中的各组数据采集设备的吞吐量进行降序排列，分离出数据采集设备吞吐量最小的组，计算其单位执行所有调度；

15、对分离完成的第一类数据采集设备中的各组数据采集设备的吞吐量进行降序排列，分离出当前数据采集设备吞吐量最小的组，计算其单位执行所有调度；

16、依次迭代，直到计算出第一类数据采集设备中所有分离出来的组的数据采集设备的单位执行所有调度tsp1j，其中

17、在上述的方案中，信号强度rss计算公式为：

18、rss＝pj+gtx-plost+grx，

19、其中，pj是数据采集设备的发送功率，gtx、grx分别是发送端和接收端的天线增益，plost＝pref+10lg(dη)+χ，其中,d是数据采集设备与对应的wifi6接入点之间的距离，pref是参考距离处的路径损耗,其中，参考距离为1m,η为路径损耗指数，χ为阴影衰落的标准差。

20、在上述的方案中，有效吞吐率公式为：

21、θ＝p1p2γ·ρ，

22、其中，p1表示数据采集设备成功退避的概率，p2表示数据采集设备成功选择wifi6接入点在触发帧中指定的随机接入空闲资源单位ru的概率，p1p2表示数据采集设备获得传输机会，且不与其他数据采集设备发生碰撞的概率，γ表示单个空闲资源单位ru上的传输速度，ρ表示有效数据占比。

23、在上述的方案中，数据采集设备成功退避的概率p1的计算公式为：

24、其中，w为数据采集设备退避窗口大小，m为资源单位ru的数量，b为数据采集设备的最大退避等级，其中，n为wifi6接入点对应的数据采集设备的数量。

25、在上述的方案中，数据采集设备的最大退避等级b的计算公式为：

26、其中，wmax为数据采集设备最大退避窗口大小，wmin为数据采集设备最小退避窗口大小。

27、在上述的方案中，有效数据占比ρ的计算公式为：

28、

29、其中，td为在数据采集设备与对应的wifi6接入点之间传输一个数据帧的时间长度，tt为在数据采集设备与对应的wifi6接入点传输一个触发帧的时间长度，tm为在数据采集设备与对应的wifi6接入点传输一个块答应帧的时间长度。

30、本发明实施例包括以下优点：

31、本发明实施例提供的基于wifi6的变电站数据上传方法，通过控制同时活跃的数据采集设备数确定分组调度策略，提升信道利用率的同时提高了密集部署情境下的整体网络吞吐率及能效，实现了高效、低功耗的变电站数据传输。

技术特征：

1.一种基于wifi6的变电站数据上传方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于wifi6的变电站数据上传方法，其特征在于，所述将与对应的wifi6接入点进行链路连接的多个数据采集设备进行分组包括：将具有相同调制和编码方案的数据采集设备分为一组。

3.根据权利要求2所述的基于wifi6的变电站数据上传方法，其特征在于，所述计算每组数据采集设备的吞吐量包括：将每组对应的所有数据采集设备吞吐量之和作为每组的吞吐量。

4.根据权利要求3所述的基于wifi6的变电站数据上传方法，其特征在于，所述根据每组数据采集设备的吞吐量对分组完成的数据采集设备进行分类处理包括：将各组数据采集设备的吞吐量记为rj，对各组数据采集设备的吞吐量rj进行降序排列，将前j-1组聚为第一类，将最后一组作为第二类。

5.根据权利要求4所述的基于wifi6的变电站数据上传方法，其特征在于，所述定义参数σi，根据参数σi通过最大速率调度算法获取吞吐量最大时经过分类处理的数据采集设备的单位执行所有调度包括：

6.根据权利要求1所述的基于wifi6的变电站数据上传方法，其特征在于，信号强度rss计算公式为：

7.根据权利要求1所述的基于wifi6的变电站数据上传方法，其特征在于，有效吞吐率公式为：

8.根据权利要求7所述的基于wifi6的变电站数据上传方法，其特征在于，数据采集设备成功退避的概率p1的计算公式为：

9.根据权利要求8所述的基于wifi6的变电站数据上传方法，其特征在于，数据采集设备的最大退避等级b的计算公式为：

10.根据权利要求7所述的基于wifi6的变电站数据上传方法，其特征在于，有效数据占比ρ的计算公式为：

技术总结
本发明涉及一种基于WIFI6的变电站数据上传方法，属于电力物联网技术领域，该方法包括：选择数据采集设备对应的最佳WIFI6接入点，进行链路连接；获取与对应的WIFI6接入点进行链路连接的各个数据采集设备的吞吐量；将与对应的WIFI6接入点进行链路连接的数据采集设备进行分组，对分组完成的数据采集设备分类处理；获取吞吐量最大时经过分类处理的数据采集设备的单位执行所有调度；WI FI6接入点发送休眠时间参数至对应的数据采集设备，数据采集设备定时唤醒，周期性地上传或接收数据。本申请提供的方法通过控制同时活跃的数据采集设备数确定分组调度策略，提升信道利用率的同时提高了密集部署情境下的整体网络吞吐率及能效，实现了高效、低功耗的变电站数据传输。

技术研发人员：朱春,杨洁,刘淼,赵海涛,靳鑫
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12