电力混合业务的联合资源分配方法、装置、设备及介质

本发明属于电力通信，具体涉及一种电力混合业务的联合资源分配方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、随着分布式电源和储能设施的大规模并网，传统单向无源配电网正向供需互动的有源网络演变，配电系统复杂性、随机性不断上升，源-荷界限更加模糊，网络潮流出现复杂多向流动。为了保证配电网供需平衡，源-网-荷-储协同互动，需要对配电网运行状态、设备状态等信息进行实时监测与预警，进而衍生出分布式能源调控、精准负荷控制、设备视频监控、无人机巡检等多种业务，对配电网通信时延、可靠性、带宽等多项指标提出了更高要求。

2、为满足配电网差异化服务质量qos(quality of service)指标需求，将配电网业务根据qos分为两类，进而研究这两类业务在同一通信网络共存场景：（1）低时延型业务，如精准负荷控制、分布式配电自动化、配网差动保护等业务，这类业务直接关系到电力系统的安全稳定运行，在要求低时延的同时还需要超高的可靠性；（2）大带宽型业务，如设备间视频监控、无人机巡检等业务，这类业务在时延和可靠性的要求上要低于前者，但需要保证其足够高的带宽资源分配。根据这两类业务的差异化qos性能指标需求，现有技术提出采用叠加方案为这两种业务调度通信资源，即先为大带宽业务分配频谱资源，当低时延业务到达时，立即将分配给大带宽业务的资源分出一部分重新分配给低时延业务供其传输。但是，显然叠加方案会对大带宽业务的传输速率造成损失，在优先保证低时延业务的qos需求时，大带宽业务的吞吐量将会受到影响，同时传统调度方案为了尽可能减少系统总吞吐量损失，会倾向于低时延业务尽可能多的抢占信道状态较差的大带宽业务频谱资源，这样导致的结果是部分信道状态差的业务完全得不到服务。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电力混合业务的联合资源分配方法、装置、设备及介质，以解决现有技术中，传统调度方案为了尽可能减少系统总吞吐量损失，会倾向于低时延业务尽可能多的抢占信道状态较差的大带宽业务频谱资源，这样导致的结果是部分信道状态差的业务完全得不到服务的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面，提供了一种电力混合业务的联合资源分配方法，包括：

4、确定目标配电网通信网络；

5、基于所述目标配电网通信网络，确定大带宽业务的信道增益，基于所述大带宽业务的信道增益，构建大带宽业务传输速率模型；

6、基于所述大带宽业务传输速率模型，构建兼顾大带宽业务设备间公平性和传输速率的目标效用函数；

7、基于所述目标配电网通信网络，确定低时延业务的信道增益，基于所述低时延业务的信道增益构建低时延业务传输速率模型；

8、基于所述目标效用函数、低时延业务传输速率模型，确定最大化效用的带宽与功率资源联合分配问题；

9、求解所述最大化效用的带宽与功率资源联合分配问题，得到联合资源分配结果。

10、作为本发明的进一步改进之处，基于所述大带宽业务的信道增益，构建大带宽业务传输速率模型的步骤中，大带宽业务传输速率模型包括如下：

11、

12、

13、

14、

15、其中，为资源调度结束后大带宽业务的实际传输速率；为每个资源块的带宽；是基站为大带宽业务分配的资源块数；为低时延业务编号，，为低时延业务数量；表示低时延业务在迷你时隙抢占大带宽业务的资源块数量；是大带宽业务的单位传输速率；表示与低时延业务一起叠加传输的大带宽业务的单位传输速率；为大带宽业务编号，，为大带宽业务总数量；为迷你时隙编号；是大带宽业务接收基站传输数据的信噪比；为低时延业务抢占的资源块的功率分配因子；是总传输功率；是大带宽业务的信道增益；是大带宽业务的噪声功率。

16、作为本发明的进一步改进之处，基于所述大带宽业务传输速率模型，构建兼顾大带宽业务设备间公平性和传输速率的目标效用函数的步骤中，所述目标效用函数如下所示：

17、

18、其中，表示目标效用函数，为期望函数，代表风险敏感度，为资源调度结束后大带宽业务的实际传输速率。

19、作为本发明的进一步改进之处，基于所述低时延业务的信道增益构建低时延业务传输速率模型的步骤中，低时延业务传输速率模型包括如下：

20、

21、

22、其中，表示低时延业务单位传输速率，是低时延业务在迷你时隙传输数据的信噪比；是低时延业务的数据包大小；是值函数的反函数，是低时延业务的传输可靠性阈值；是低时延业务抢占的资源块的功率分配因子；是总传输功率；是低时延业务 u的信道增益；是低时延业务 u的噪声功率。

23、作为本发明的进一步改进之处，基于所述目标效用函数、低时延业务传输速率模型，确定最大化效用的带宽与功率资源联合分配问题的步骤中，所述带宽与功率资源联合分配问题如下：

24、

25、其中，表示目标效用函数，c1是低时延业务的可靠性约束；c2表示系统的总带宽资源限制；c3表示大带宽业务资源块数量限制；c4是功率分配因子约束；c5和c6为整数约束；为每个资源块的带宽；为单个迷你时隙的持续时间；为大带宽业务编号，，为大带宽业务总数量；表示低时延业务在迷你时隙抢占大带宽业务的资源块数量；是低时延业务单位传输速率；是低时延业务的数据包大小；为资源块总数；是基站为大带宽业务分配的资源块数；为低时延业务编号，，为低时延业务数量；为低时延业务抢占的资源块的功率分配因子；表示取正整数。

26、作为本发明的进一步改进之处，求解所述最大化效用的带宽与功率资源联合分配问题，得到联合资源分配结果，包括：

27、将所述带宽与功率资源联合分配问题进行解耦，得到三个子问题，分别为大带宽业务带宽分配问题、低时延业务带宽分配问题和低时延业务功率分配问题；

28、对所述大带宽业务带宽分配问题进行求解，得到所述大带宽业务的频谱资源调度结果，依据所述大带宽业务的频谱资源调度结果对大带宽业务进行资源块分配；其中，以时隙作为大带宽业务频谱资源调度的基础调度时间单位；

29、对所述低时延业务带宽分配问题进行求解，依据低时延业务带宽分配问题的求解结果，在大带宽业务的频谱资源调度结果基础上，低时延业务对大带宽业务的频谱资源进行抢占；其中，将所述时隙分为个迷你时隙，低时延业务以迷你时隙为基础调度时间单位对大带宽业务的频谱资源进行抢占；同时，求解所述低时延业务功率分配问题，依据低时延业务功率分配问题的求解结果对全部低时延业务的功率进行分配。

30、作为本发明的进一步改进之处，使用基于效用的贪婪算法分别对大带宽业务带宽分配问题、低时延业务带宽分配问题进行求解；使用块坐标下降法对所述低时延业务功率分配问题进行求解。

31、本发明第二方面，提供了一种电力混合业务的联合资源分配装置，包括：

32、目标确定模块，用于确定目标配电网通信网络；

33、大带宽业务传输速率模型构建模块，用于基于所述目标配电网通信网络，确定大带宽业务的信道增益，基于所述大带宽业务的信道增益，构建大带宽业务传输速率模型；

34、目标效用函数构建模块，用于基于所述大带宽业务传输速率模型，构建兼顾大带宽业务设备间公平性和传输速率的目标效用函数；

35、低时延业务传输速率模型构建模块，用于基于所述目标配电网通信网络，确定低时延业务的信道增益，基于所述低时延业务的信道增益构建低时延业务传输速率模型；

36、优化问题确定模块，用于基于所述目标效用函数、低时延业务传输速率模型，确定最大化效用的带宽与功率资源联合分配问题；

37、优化求解模块，用于求解所述最大化效用的带宽与功率资源联合分配问题，得到联合资源分配结果。

38、本发明第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现如上述的电力混合业务的联合资源分配方法。

39、本发明第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现如上述的电力混合业务的联合资源分配方法。

40、与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

41、本发明所提供的电力混合业务的联合资源分配方法，确定目标配电网通信网络；基于所述目标配电网通信网络，确定大带宽业务的信道增益，基于所述大带宽业务的信道增益，构建大带宽业务传输速率模型；基于所述大带宽业务传输速率模型，构建兼顾大带宽业务设备间公平性和传输速率的目标效用函数；基于所述目标配电网通信网络，确定低时延业务的信道增益，基于所述低时延业务的信道增益构建低时延业务传输速率模型；基于所述目标效用函数、低时延业务传输速率模型，确定最大化效用的带宽与功率资源联合分配问题；求解所述最大化效用的带宽与功率资源联合分配问题，得到联合资源分配结果。在满足电力高带宽业务和低时延业务共存场景中，本发明所提的叠加方案能够有效地满足不同业务之间差异化qos性能指标需求。本发明为混合电力大带宽与低时延业务的共存提供了一种有效的方法，有助于满足电力混合业务场景下不同业务质量需求，并提升资源利用效率和资源使用的公平性。本发明提供的一种电力混合业务的联合资源分配装置、电子设备和计算机可读存储介质同样解决了背景技术部分提出的问题。