本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領域，尤其涉及一種智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配方法及裝置。

背景技術：

由于智能電網(wǎng)成為未來電力網(wǎng)絡的發(fā)展方向之一，而在智能電網(wǎng)中的電力通信網(wǎng)頻譜分配問題必成會受到廣泛關注，已有的研究主要側(cè)重于均勻電力通信業(yè)務分布場景，包括運用協(xié)作式的博弈論和非協(xié)作式的博弈論來進行帶寬分配。也有考慮到了不同類型的業(yè)務請求，提出了通過頻譜感知技術輔助進行帶寬分配。動態(tài)頻譜重用技術以及層次分析算法，都被用于考慮電力通信業(yè)務公平性和服務質(zhì)量保證的帶寬分配算法當中。

目前的異構(gòu)網(wǎng)絡由不同覆蓋范圍的基站構(gòu)成，以往技術無法解決異構(gòu)網(wǎng)絡中不同層基站服務的覆蓋區(qū)域不同所帶來的制約，以及異構(gòu)網(wǎng)絡中不同層基站服務的電力通信業(yè)務差異的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供的一種智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配方法及裝置，解決了目前的異構(gòu)網(wǎng)絡由不同覆蓋范圍的基站構(gòu)成，以往技術無法解決異構(gòu)網(wǎng)絡中不同層基站服務的覆蓋區(qū)域不同所帶來的制約，以及異構(gòu)網(wǎng)絡中不同層基站服務的電力通信業(yè)務差異的技術問題。

本發(fā)明實施例提供的一種智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配方法，包括：

根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率計算出宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；

使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例，以及控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例；

根據(jù)所述第一比例和第二比例計算宏基站最優(yōu)帶寬和微基站最優(yōu)帶寬。

可選地，宏基站位置服從密度λ_M的泊松分布，發(fā)射功率為微基站層，基站位置服從密度λ_m的泊松分布，高頻段發(fā)射功率為低頻段發(fā)射功率為

可選地，宏基站和微基站在低頻段為470～510MHz上進行頻率復用，宏基站使用的正交頻段帶寬為|B_M|，微基站使用的正交頻段帶寬為|B_m|，宏基站和微基站共同使用的共享頻段帶寬為|B_s|，高頻段為1785～1805MHz是微基站專用頻段，其帶寬為且低頻段的路損因子為α_l，高頻段的路損因子為α_h。

可選地，根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率計算出宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站具體包括：

根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率為

計算出微基站在高頻的傳輸速率為

計算出在低頻段上的正交頻率上宏基站、微基站的速率為

得到宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率為

可選地，使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例，以及控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例具體包括：

通過使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例為

確定控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例為

可選地，根據(jù)第一比例和第二比例計算宏基站最優(yōu)帶寬和微基站最優(yōu)帶寬具體包括：

對第一比例和第二比例進行優(yōu)化得到優(yōu)化函數(shù)

對優(yōu)化函數(shù)進行化簡得到

對|B_M|求導，得到宏基站的最優(yōu)帶寬為以及微基站的最優(yōu)帶寬為

本發(fā)明實施例提供的一種智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配裝置，包括以下單元：

第一計算單元，用于根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率計算出宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；

第二計算單元，用于使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例，以及控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例；

第三計算單元，用于根據(jù)所述第一比例和第二比例計算宏基站最優(yōu)帶寬和微基站最優(yōu)帶寬。

可選地，第一計算單元，具體用于根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率為計算出微基站在高頻的傳輸速率為計算出在低頻段上的正交頻率上宏基站、微基站的速率為得到宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率為

可選地，第二計算單元，具體用于通過使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例為確定控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例為

可選地，所述第二獲取單元，具體用于對第一比例和第二比例進行優(yōu)化得到優(yōu)化函數(shù)對優(yōu)化函數(shù)進行化簡得到對|B_M|求導，得到宏基站的最優(yōu)帶寬為以及微基站的最優(yōu)帶寬為

從以上技術方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供的一種智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配方法及裝置，智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配方法包括：根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率計算出宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例，以及控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例；根據(jù)所述第一比例和第二比例計算宏基站最優(yōu)帶寬和微基站最優(yōu)帶寬。本實施例中，通過根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率計算出宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例，以及控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例；根據(jù)所述第一比例和第二比例計算宏基站最優(yōu)帶寬和微基站最優(yōu)帶寬，解決了目前的異構(gòu)網(wǎng)絡由不同覆蓋范圍的基站構(gòu)成，以往技術無法解決異構(gòu)網(wǎng)絡中不同層基站服務的覆蓋區(qū)域不同所帶來的制約，以及異構(gòu)網(wǎng)絡中不同層基站服務的電力通信業(yè)務差異的技術問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配方法的一個實施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供的一種智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配方法及裝置，解決了目前的異構(gòu)網(wǎng)絡由不同覆蓋范圍的基站構(gòu)成，以往技術無法解決異構(gòu)網(wǎng)絡中不同層基站服務的覆蓋區(qū)域不同所帶來的制約，以及異構(gòu)網(wǎng)絡中不同層基站服務的電力通信業(yè)務差異的技術問題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的一種智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配方法的一個實施例包括：

步驟S101：根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率計算出宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；

步驟S102：使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例，以及控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例；

步驟S103：根據(jù)所述第一比例和第二比例計算宏基站最優(yōu)帶寬和微基站最優(yōu)帶寬。

可選地，宏基站位置服從密度λ_M的泊松分布，發(fā)射功率為微基站層，基站位置服從密度λ_m的泊松分布，高頻段發(fā)射功率為低頻段發(fā)射功率為

可選地，宏基站和微基站在低頻段為470～510MHz上進行頻率復用，宏基站使用的正交頻段帶寬為|B_M|，微基站使用的正交頻段帶寬為|B_m|，宏基站和微基站共同使用的共享頻段帶寬為|B_s|，高頻段為1785～1805MHz是微基站專用頻段，其帶寬為且低頻段的路損因子為α_l，高頻段的路損因子為α_h。

可選地，根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率計算出宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站具體包括：

根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率為

計算出微基站在高頻的傳輸速率為

計算出在低頻段上的正交頻率上宏基站、微基站的速率為

得到宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率為

可選地，使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例，以及控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例具體包括：

通過使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例為

確定控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例為

可選地，根據(jù)第一比例和第二比例計算宏基站最優(yōu)帶寬和微基站最優(yōu)帶寬具體包括：

對第一比例和第二比例進行優(yōu)化得到優(yōu)化函數(shù)

對優(yōu)化函數(shù)進行化簡得到

對|B_M|求導，得到宏基站的最優(yōu)帶寬為以及微基站的最優(yōu)帶寬為

我們假設異構(gòu)網(wǎng)絡有兩層基站組成，基站架設在智能電網(wǎng)的變電站上。第一層為宏基站層，宏基站位置服從密度λ_M的泊松分布，發(fā)射功率為第二層為微基站層，基站位置服從密度λ_m的泊松分布，高頻段發(fā)射功率為低頻段發(fā)射功率為在頻段配置上，我們假設，宏基站和微基站可以在低頻段(470～510MHz)上進行部分頻率復用,宏基站使用的正交頻段帶寬為|B_M|，微基站使用的正交頻段帶寬為|B_m|，宏基站和微基站共同使用的共享頻段帶寬為|B_s|。高頻段(1785～1805MHz)為微基站專用頻段，其帶寬為假設低頻段的路損因子為α_l，高頻段的路損因子為α_h。

運用隨機幾何理論，可以得到電力通信業(yè)務處于任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率

然后，微基站在高頻的傳輸速率為

在低頻段上的正交頻率上宏、微基站的速率為：

在低頻段的共享帶寬上，由于宏基站和微基站共用頻段，兩個基站層會互相干擾，導致傳輸速率的計算變得更加復雜，運用隨機幾何理論，我們可以得到宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率為：

使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，提供廣域覆蓋。用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，提供高速率支持。因此我們可以把控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例表達為：

并且可以把控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例表達為

針對網(wǎng)絡中電力通信業(yè)務分布不均勻的場景，對異構(gòu)網(wǎng)絡中的微基站，宏基站在高頻段、低頻段的帶寬進行的最優(yōu)化配置，使得異構(gòu)網(wǎng)絡的能效達到最優(yōu)值，同時滿足網(wǎng)絡中電力通信業(yè)務不均勻性的特征。

正交頻譜的帶寬配置策略

第一種是在業(yè)務需求比較低的情況下，低頻帶的帶寬有富余，這個時候宏基站和微基站可以采用完全正交頻譜的帶寬資源配置方式。我們對異構(gòu)網(wǎng)絡頻譜進行優(yōu)化，目標是最大化網(wǎng)絡能效，限制條件是滿足控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的比例，和控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的比例，由此給出優(yōu)化問題：

通過對目標函數(shù)進行化簡，可以得到能效表達式：

然后對|B_M|求導，可以得到宏基站的最優(yōu)帶寬為：

以及微基站的最優(yōu)帶寬：

本實施例中，通過根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率計算出宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例，以及控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例；根據(jù)所述第一比例和第二比例計算宏基站最優(yōu)帶寬和微基站最優(yōu)帶寬，解決了目前的異構(gòu)網(wǎng)絡由不同覆蓋范圍的基站構(gòu)成，以往技術無法解決異構(gòu)網(wǎng)絡中不同層基站服務的覆蓋區(qū)域不同所帶來的制約，以及異構(gòu)網(wǎng)絡中不同層基站服務的電力通信業(yè)務差異的技術問題。

參見圖2所示，為本發(fā)明的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例中的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡高能效帶寬分配裝置包括：

第一計算單元201，用于根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率計算出宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率，所述基站包括：所述宏基站和所述微基站；

第二計算單元202，用于使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例，以及控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例；

第三計算單元203，用于根據(jù)所述第一比例和第二比例計算宏基站最優(yōu)帶寬和微基站最優(yōu)帶寬。

可選地，第一計算單元201，具體用于根據(jù)獲取到的智能電網(wǎng)中無線異構(gòu)網(wǎng)絡的任意一層基站覆蓋范圍內(nèi)的速率為計算出微基站在高頻的傳輸速率為計算出在低頻段上的正交頻率上宏基站、微基站的速率為得到宏基站和微基站在共享帶寬上的傳輸速率為

可選地，第二計算單元202，具體用于通過使用宏基站對非控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，并用微基站對控制類業(yè)務區(qū)域進行覆蓋，確定控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量和非控制類業(yè)務區(qū)域單位面積業(yè)務量的第一比例為確定控制類業(yè)務區(qū)域面積和非控制類業(yè)務區(qū)域面積的第二比例為

可選地，所述第二獲取單元203，具體用于對第一比例和第二比例進行優(yōu)化得到優(yōu)化函數(shù)對優(yōu)化函數(shù)進行化簡得到對|B_M|求導，得到宏基站的最優(yōu)帶寬為以及微基站的最優(yōu)帶寬為

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。