一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法技术

一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，基于通过分析现有业务通信需求，对业务进行分类，分为不能满足的业务通信需求集合，即高优先级业务集合如高清视频传输业务、配电差动保护业务等；可满足的业务通信需求集合，即低优先级集合如配电所环境监测、电力应急通信等。以成本为目标函数，建立了基站优化模型。实现在满足覆盖率的基础之上保证基站建设成本尽可能低，具有广泛的工程实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法
本专利技术属于电力信息通信领域，具体涉及一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法。
技术介绍
国家电网公司2019年提出“三型两网”战略，建设世界一流能源互联网企业，提高全球竞争力。泛在电力物联网围借助“云大物移智”等先进信息和通信技术，实现电网各部分万物互联、人机交互、业务共享等。实现上述目标需要对海量电力终端信息进行全方位采集、高速传输、智能分析和高效处理，对配网侧终端通信技术提出了更高的要求。然而配网侧终端之间并未完全实现互联互通，配网侧终端通信仍存在“最后一公里”问题。光纤和无线公网有一定的缺陷，电力无线专网具有安全、可靠、泛在、灵活等特点，可有效弥补光纤和无线公网的缺陷，兼顾二者优势，可较好的解决配网侧终端通信“最后一公里”问题，在泛在电力物联网建设中具有较好的应用前景。在基站规划工作中，基站选址严重受限，往往只能选择变电站等电力自有资源，建设成本和信号覆盖率是最为重要的两个指标。基站选址问题从本质上来看是一个集合覆盖问题，集合覆盖问题是一个多项式复杂程度的非确定性问题(Non-deterministicPolynomial，NP)，对于这类问题有一些线性时间的近似解决方案，即得到的解虽然不是最优解，却是一个可行近似最优的解。近年来，许多工作研究电力无线专网基站选址问题，但很少考虑覆盖业务的优先级问题，根据用户需求，在电力自有物业选址受限的情况下，不能规划出合理的基站。另外，传统遗传算法，退火算法，粒子群算法存在基站选址位置任意，容易出现局部最优解等问题，也不能满足电力无线专网中区分优先级的覆盖率的指标，基站选址的优化方法设计优劣，极大程度上决定了在满足覆盖率的基础之上系统成本高低。因此，需要一种能够考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法。
技术实现思路
针对目前许多工作研究基站选址时，存在很少考虑业务优先级以及基站选址受限的问题，本专利技术提供了一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，实现在满足覆盖率的基础之上保证基站建设成本尽可能低，具有广泛的工程实用价值。一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，包括步骤：步骤1，获取电力系统的基本数据；步骤2，确定基站候选位置；步骤3，确定优先级业务；步骤4，构建基站选址问题优化模型目标函数；步骤5，构建基站选址问题优化模型约束条件；步骤6，选择合适的优化算法求解优化模型，在满足覆盖率的基础之上，保证基站建设成本低。进一步地，所述步骤1中的电力系统基本数据，包括变电站等自有资源坐标，电力系统中的业务种类及地理位置，各业务的通信需求。进一步地，所述步骤2中，选取如变电站作为4G、5G建设候选基站位置。进一步地，所述步骤3中，基于目前LTE1800M中10MHz可用带宽、上行峰值速率15mbps、下行峰值速率11.4mbps、时延50ms左右的指标，分析4G通信是否满足电力系统中各业务的通信需求，筛选出不能满足的业务通信需求集合，即高优先级业务集合，以及可满足的业务通信需求集合，即低优先级集合。进一步地，所述步骤4中，考虑4G基站和5G基站建设成本，假设4G、5G基站的建设成本是固定的，以4G和5G基站建设成本之和为目标函数，建立基站选址问题优化模型。进一步地，所述优化模型表示为：其中，C1为5G基站建设成本，C2为4G基站建设成本，N＝{1,2,3,…,N}为变电站等自有物业集合，H＝{1,2,3,…,H}为高优先级业务集合，L＝{1,2,3,…,L}为低优先级业务集合，xi,xi′分别是否表示在i,i′处建基站，gj,gj′分别表示5G、4G业务点是否被覆盖，pi表示基站发射功率，Lij表示从i处5G基站到j业务点的链路损耗，Li′j′表示从i′处4G基站到j′业务点的链路损耗，Lij′表示从i处5G基站到j′业务点的链路损耗，CPH表示高优先级业务的覆盖率阈值，CPL表示低优先级业务覆盖率阈值；上式中，表示基站建设成本。进一步地，所述步骤5中，确定参考信号接收功率为电力系统业务被基站覆盖参考指标，当业务终端接收到某个基站的功率高于参考信号接收功率时，表示被该基站覆盖，否则未覆盖，建立基站选址优化模型的覆盖约束，设置高优先级业务覆盖率阈值CPH和低优先级业务覆盖率阈值CPL。进一步地，所述约束条件如下：其中，约束公式(1)表示i处设有5G基站且业务点j接收的信号强度高于-105dB，gj取值为1，表示业务点j被i处5G基站覆盖，否则为0；约束公式(2)表示i′处设有4G基站且业务点j′接收到4G基站发射的信号强度高于-105dB，或者i处设有5G基站且接收到5G基站发射的信号强度高于-105dBgj′取值为1，表示业务点j被4G或者5G基站覆盖，否则为0；约束公式(3)表示所有高优先级业务的覆盖率大于等于CPH，一般要求CPH＝1，即100％覆盖高优先级业务；约束公式(4)表示所有低级节点的覆盖率大于等于CPL，在实际规划和仿真中，CPL是可调节的值，根据网络覆盖需求进行调节；约束公式(5)表示5G或者4G基站在自有物业资源处建设，取值为0或1；约束公式(6)表示高优先级业务集合，gj取值0或1；约束公式(7)表示高优先级业务集合，gj′取值0或1。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：该方法考虑业务优先级、基站选址位置局限性、业务覆盖率，以4G、5G基站建设之和作为目标函数，选取覆盖率、业务优先级进行约束，建立了基站选址问题优化模型。在满足覆盖率的基础之上，保证基站建设成本尽可能低，其优化结果可以给电网通信规划运行人员提供参考。附图说明图1为本专利技术所述基站优化方法的流程示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。许多工作研究基站选址问题时，很少考虑业务优先级以及基站选址受限，本专利技术提供了一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，属于电力信息通信领域。该方法通过分析现有业务通信需求，对业务进行分类：不能满足的业务通信需求集合，即高优先级业务集合如高清视频传输业务、配电差动保护业务等；可满足的业务通信需求集合，即低优先级集合如配电所环境监测、电力应急通信等。以4G、5G基站建设之和作为目标函数，选取覆盖率进行约束，建立了基站选址问题优化模型。实现满足覆盖率、业务优先级等约束条件，以基站总建设成本为目标函数，在有限的自有业务可选基站中，优选出合理基站，具有广泛的工程实用价值。一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，包括如下步骤，如图1所示。步骤1，获取电力系统的基本数据。包括变电站等自有资源坐标，电力系统中的业务种类及地理位置，各业务对带宽、时延、可靠性等通信需求。步骤2，确定基站候选位置，选取变电站等自有资源作为4G、5G建设候选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，其特征在于：所述基站优化方法包括如下步骤：/n步骤1，获取电力系统的基本数据；/n步骤2，确定基站候选位置；/n步骤3，确定优先级业务；/n步骤4，构建基站选址问题优化模型目标函数；/n步骤5，构建基站选址问题优化模型约束条件；/n步骤6，选择合适的优化算法求解优化模型，在满足覆盖率的基础之上，保证基站建设成本低。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，其特征在于：所述基站优化方法包括如下步骤：
步骤1，获取电力系统的基本数据；
步骤2，确定基站候选位置；
步骤3，确定优先级业务；
步骤4，构建基站选址问题优化模型目标函数；
步骤5，构建基站选址问题优化模型约束条件；
步骤6，选择合适的优化算法求解优化模型，在满足覆盖率的基础之上，保证基站建设成本低。


2.根据权利要求1所述的一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，其特征在于：所述步骤1中的电力系统基本数据，包括变电站自有资源坐标，电力系统中的业务种类及地理位置，各业务的通信需求。


3.根据权利要求1所述的一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，其特征在于：所述步骤2中，选取如变电站位置作为4G、5G建设候选基站位置。


4.根据权利要求1所述的一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，其特征在于：所述步骤3中，基于目前LTE1800M中10MHz可用带宽、上行峰值速率15mbps、下行峰值速率11.4mbps、时延50ms左右的指标，分析4G通信是否满足电力系统中各业务的通信需求，筛选出不能满足的业务通信需求集合，即高优先级业务集合，以及可满足的业务通信需求集合，即低优先级集合。


5.根据权利要求1所述的一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，其特征在于：所述步骤4中，考虑4G基站和5G基站建设成本，假设4G、5G基站的建设成本是固定的，以4G和5G基站建设成本之和为目标函数，建立基站选址问题优化模型。


6.根据权利要求5所述的一种考虑业务优先级的电力无线专网基站优化方法，其特征在于：所述优化模型表示为：






其中，C1为5G基站建设成本，C2为4G基站建设成本，N＝{1,2,3,…,N}为变电站等自有物业集合，H＝{1,2,3,…,H}为高优先级业务集合，L＝{1,2,3,…,L}为低优先级业务集合，xi,xi′...

【专利技术属性】
技术研发人员：周霞，谢宏福，李一晨，解相朋，赵宏大，谢珍建，王哲，杨俊义，陈琛，朱铭霞，邹盛，
申请(专利权)人：南京邮电大学，国网江苏电力设计咨询有限公司，国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32