智能配電網(wǎng)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的通信方式接入選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能配電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及智能配電網(wǎng)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的通 信方式接入選擇算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能配電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)具有通信終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、節(jié)點(diǎn)較分散、通信距離較短、業(yè) 務(wù)種類多、信息量大等特點(diǎn)，且在可靠性等方面具有工業(yè)級(jí)要求，這將使通信方式的接入選 擇十分嚴(yán)格。無線通信技術(shù)具有組網(wǎng)靈活、接入成本低、運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用較多的 有6?1?、1^￡、36、微功率無線、1正1等。目前，日漸成熟的無線通信技術(shù)已成為解決配電系 統(tǒng)分散業(yè)務(wù)終端接入的重要技術(shù)。
[0003] 智能配電網(wǎng)的無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和業(yè)務(wù)類型是動(dòng)態(tài)變化的，需要科學(xué)合理的選擇接入 通信方式，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)可靠地傳輸。如果通信方式選擇不合理，可能會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)業(yè)務(wù)阻塞或 通信資源浪費(fèi)等問題。并且，多數(shù)智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)都具有一定的實(shí)時(shí)性要求，這就需要通信 方式接入選擇方法不能太復(fù)雜，避免在接入選擇過程中造成較大的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)?，F(xiàn)有的通信 方式接入選擇方法一般的是基于以下幾類：1)業(yè)務(wù)類型；2)效用函數(shù)；3)負(fù)載；4)智能化 理論。這些方法雖然在一定程度上改善了通信方式接入的性能，但仍然存在主觀性強(qiáng)、計(jì)算 復(fù)雜等問題，并且這些方法大多是基于靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，沒有考慮網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化趨 勢(shì)。目前，尚未有一種針對(duì)智能配電網(wǎng)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化的業(yè)務(wù)類型和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的通 信方式接入選擇方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種有效改善智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)阻塞率、有助于智能 配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡、改善智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃灾悄芘潆娋W(wǎng)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的 通信方式接入選擇方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種智能配電網(wǎng)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的通信方 式接入選擇方法，其包括以下步驟：
[0005] 步驟S1、獲取通信行業(yè)與電力行業(yè)專家填寫的指標(biāo)調(diào)查表以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研表，選取 配電網(wǎng)的性能指標(biāo)，包括接收信號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包率；
[0006] 步驟S2、獲取GPRS、LTE、3G、微功率無線、WIFI通信方式的接收信號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)帶 寬、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包率的指標(biāo)值，構(gòu)建初始決策矩陣A;
[0007] 步驟S3、對(duì)步驟S2構(gòu)建的初始決策矩陣A采用無量綱化處理得到無量綱矩陣B;
[0008] 步驟S4、對(duì)步驟S3得到的無量綱矩陣B采用熵權(quán)法處理得到指標(biāo)接收信號(hào)強(qiáng)度、 網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包率所組成的第一權(quán)值向量a:;
[0009] 步驟S5、對(duì)步驟S3得到的無量綱矩陣B根據(jù)粗糙集理論處理得到各指標(biāo)接收信號(hào) 強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包率所組成的第二權(quán)值向量a2;
[0010] 步驟S6、綜合&1與a2得到各指標(biāo)的最終權(quán)值向量a;
[0011] 步驟S7、對(duì)無量綱矩陣B采用灰色關(guān)聯(lián)法得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣C;
[0012] 步驟S8、步驟S7得到的關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣C乘以步驟S6得到的最終權(quán)值向量a，得到 各通信方式的灰色關(guān)聯(lián)度向量b;灰色關(guān)聯(lián)度向量b中各元素就為對(duì)應(yīng)通信方式的性能值； 對(duì)各通信方式的性能值排序，選出當(dāng)前性能最佳的通信方式，并采用該通信方式進(jìn)行異構(gòu) 無線網(wǎng)絡(luò)的接入。
[0013] 進(jìn)一步的，步驟S2構(gòu)建初始決策矩陣A具體為：A1、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)或者網(wǎng)絡(luò)需求發(fā)生 變化，需要進(jìn)行接入選擇時(shí)，提取前一時(shí)刻即t-1時(shí)刻的指標(biāo)值構(gòu)建矩陣AtS提取當(dāng)前時(shí) 刻即t時(shí)刻的指標(biāo)值構(gòu)建矩陣At;矩陣At1與矩陣A#，行i表示6?1?、1^、36、微功率無 線、WIFI通信方式，列j表示性能指標(biāo)接收信號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包率，通信方 式總共m種，性能指標(biāo)總共4個(gè)；1彡i彡m，l彡j彡4;
[0014] A2、構(gòu)建增長(zhǎng)矩陣A#，A#=A^At \即矩陣，的每個(gè)元素值減去矩陣A1 1中對(duì)應(yīng)的 每個(gè)元素值；
[0015] A3、利用公式A=CtAVM'得到初始決策矩陣A，其中 0彡€(彡1，〇彡|3彡1，€[+|3=1，€[的值表示網(wǎng)絡(luò)參數(shù)當(dāng)前好壞程度所占的權(quán)重；|3的 值表示網(wǎng)絡(luò)參數(shù)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)所占的權(quán)重。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟S3對(duì)構(gòu)建的初始決策矩陣A采用無量綱化處理得到無量綱矩陣B 具體為：
[0017] 選用公式（1)對(duì)初始決策矩陣A作無量綱化處理，得到無量綱矩陣B，
[0019] 式中，Cllj為矩陣B的元素，eu為矩陣A的元素，m:;n ~為矩陣A中第j個(gè)指標(biāo)下的 最小值，max~為矩陣A中第j個(gè)指標(biāo)下的最大值。
[0020] 進(jìn)一步的，步驟S4中對(duì)得到的無量綱矩陣B采用熵權(quán)法處理得到指標(biāo)接收信號(hào)強(qiáng) 度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包率所組成的第一權(quán)值向量的具體步驟為：
[0021] 4. 1計(jì)算矩陣B中Xlj對(duì)于j指標(biāo)的權(quán)重plj;
[0022] 4. 2根據(jù)公式⑵計(jì)算j指標(biāo)的熵值e];
[0025] 4. 3利用公式g]= 1-e,，由j指標(biāo)的熵值計(jì)算j指標(biāo)的差異性系數(shù)g];
[0026] 4. 4由各指標(biāo)的差異性系數(shù)得到該組指標(biāo)的熵權(quán)；接收信號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò) 時(shí)延、丟包率4個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)構(gòu)成第一權(quán)值向量a:= [eIe2e3e4]。
[0027] 進(jìn)一步的，步驟S5中根據(jù)粗糙集理論處理得到指標(biāo)接收信號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng) 絡(luò)時(shí)延、丟包率所組成的第二權(quán)值向量a2的具體步驟為：
[0028] 5. 1初始決策矩陣A作為條件屬性集E;解析業(yè)務(wù)類型，獲得業(yè)務(wù)對(duì)通信性能指標(biāo) 的需求，確定決策屬性集F;
[0029] 5. 2由條件屬性集E和決策屬性集F，構(gòu)建決策表，其中，決策表的行對(duì)應(yīng)于GPRS、 LTE、3G、微功率無線、WIFI等通信方式，列對(duì)應(yīng)于每種通信方式的性能指標(biāo)；
[0030] 5. 3數(shù)據(jù)預(yù)處理，依據(jù)粗糙集理論的屬性精簡(jiǎn)原則，刪除冗余信息；
[0031] 5. 4計(jì)算決策屬性集F對(duì)整個(gè)條件屬性集E的依賴度k，其中，0彡k彡1，當(dāng)k= 0時(shí)，表示F不依賴于E;當(dāng)0 <k< 1時(shí)，表示F部分依賴于E;當(dāng)k= 1時(shí)，表示F完全依 賴于E;
[0032] 5. 5計(jì)算決策屬性集F對(duì)條件屬性集E中刪去某一項(xiàng)的依賴度；
[0033] 5. 6根據(jù)步驟5. 5中計(jì)算的依賴度，得到各個(gè)條件屬性的重要性，最后由各條件屬 性的重要性得到各指標(biāo)的權(quán)值，每個(gè)指標(biāo)的權(quán)值構(gòu)成第二權(quán)值向量&2=[丫1y3y4]。
[0034] 進(jìn)一步的，步驟S6得到各指標(biāo)的最終權(quán)值向量a的步驟為：通過公式（3)綜合第 一權(quán)值向量a:和第二權(quán)值向量82，得到指標(biāo)最終權(quán)值向量a=IiA1A2 入J。
[0036] 其中，Aj表示第j個(gè)指標(biāo)的最終權(quán)值，ej表示第j個(gè)指標(biāo)的第一權(quán)值，yj表示 第j個(gè)指標(biāo)的第二權(quán)值。
[0037] 進(jìn)一步的，步驟S7中采用灰色關(guān)聯(lián)法，由無量綱矩陣B得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣C的步 驟具體為：
[0038] 選出指標(biāo)的最優(yōu)指標(biāo)集，得到參考數(shù)列E(O)'=Iietn'e。/e03'e。/ ]，各通 信方式的指標(biāo)值E=[eilel2el3el4]作為比較數(shù)列，由公式（4)計(jì)算第i個(gè)通信方式的第 j個(gè)指標(biāo)與第j個(gè)最優(yōu)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，
[0040] 其中，P為分辨系數(shù)，PG[0, 1]，e。/為參考數(shù)列E(O)'中的元素，&為無量 綱矩陣B中的元素。
[0041] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：
[0042] 本發(fā)明提供了智能配電網(wǎng)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的通信方式接入選擇方法。該方法首先 需要確定對(duì)無線通信方式接入選擇影響較大的多個(gè)性能指標(biāo)，通過獲取各通信方式的指標(biāo) 值，構(gòu)建初始決策矩陣。由于各指標(biāo)單位不同，不能直接把矩陣代入算法中，所以需要先對(duì) 初始決策矩陣無量綱化處理得到無量綱矩陣。采用熵權(quán)法對(duì)無量綱矩陣進(jìn)行處理，得到各 指標(biāo)的第一權(quán)值；采用粗糙集理論對(duì)無量綱矩陣進(jìn)行處理，得到各指標(biāo)的第二權(quán)值。為了充 分結(jié)合熵權(quán)法與粗糙集理論的優(yōu)勢(shì)，需要求得與第一權(quán)值和第二權(quán)值最接近的一組權(quán)值， 得到這樣一組權(quán)值作為各指標(biāo)的最終權(quán)值。同時(shí)，結(jié)合采用灰色關(guān)聯(lián)法，對(duì)無量綱矩陣中每 個(gè)元素求取它的關(guān)聯(lián)系數(shù)，得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣。最后，對(duì)灰色關(guān)聯(lián)矩陣和最終權(quán)值進(jìn)行處 理，得到一個(gè)相對(duì)客觀的各通信方式的性能值排序，從而選出當(dāng)前性能最佳的無線通信方 式接入。整個(gè)通信方式接入選擇過程從服務(wù)質(zhì)量（QoS)和業(yè)務(wù)類型兩個(gè)方面出發(fā)，充分考 慮網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，并結(jié)合了熵權(quán)法和粗糙集理論的優(yōu)勢(shì)，可以更加科學(xué)合理的 選擇無線通信方式的接入，有效改善智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)阻塞率，有助于智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò) 負(fù)載均衡，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和業(yè)務(wù)類型的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，改善智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃??！靖綀D說明】
[0043] 圖1是本發(fā)明提供實(shí)施例智能配電網(wǎng)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的通信方式接入選擇方法流 程圖；
[0044] 圖2為初始決策矩陣構(gòu)建流程圖；
[0045] 圖3為熵權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)值流程圖；
[0046] 圖4為粗糙集理論計(jì)算各指標(biāo)權(quán)值流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0048] 本發(fā)明是智能配電網(wǎng)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的通信方式接入選擇方法，當(dāng)前接入通信方式 在t時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)或網(wǎng)絡(luò)需求發(fā)生變化時(shí)，獲取GPRS、LTE、3G、微功率無線、WIFI等通信 方式前一時(shí)刻（t_l時(shí)刻）與當(dāng)前時(shí)刻（t時(shí)刻）的指標(biāo)值，包括接收信號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包率，構(gòu)建初始決策矩陣，對(duì)初始決策矩陣無量綱化處理得到無量綱矩陣，采 用熵權(quán)法得到指標(biāo)的第一權(quán)值向量％，采用粗糙集理論得到指標(biāo)的第二權(quán)值向量a2，綜合 第一權(quán)值向量aJP第二權(quán)值向量a2得到最終指標(biāo)權(quán)值向量a，再由無量綱矩陣構(gòu)建關(guān)聯(lián)系 數(shù)矩陣，結(jié)合最終指標(biāo)權(quán)值，決策出t時(shí)刻性能最佳的通信方式，實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)異構(gòu)無線 網(wǎng)絡(luò)的通信方式接入選擇。下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0049] 如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖包括如下：
[0050] 步驟1，結(jié)合通信行業(yè)與電力行業(yè)專家填寫的指標(biāo)調(diào)查表以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，選取性能 指標(biāo)，性能指標(biāo)包括接收彳目號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包率。
[0051] 步驟2,獲取各通信方式的接收信號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包率的指標(biāo)值， 構(gòu)建初始決策矩陣A。
[0052] 參照?qǐng)D2,本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下：
[0053] 2. 1獲取各通信方式的性能指標(biāo)值，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)或者網(wǎng)絡(luò)需求發(fā)生變化，需要進(jìn)行 接入選擇時(shí)，提取前一時(shí)刻即t-1時(shí)刻的指標(biāo)值構(gòu)建矩陣AtS提取當(dāng)前時(shí)刻即t時(shí)刻的指 標(biāo)值構(gòu)建矩陣V。
[0054] 需要說明的是，矩陣At1與矩陣At*，行i(l彡i彡m)表示6?1?、1^￡、36、微功率 無線、WIFI等通信方式，列j(I<j< 4)表示性能指標(biāo)接收信號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、 丟包率；通彳目方式總共m種，指標(biāo)總共4個(gè)；
[0055] 2. 2構(gòu)建增長(zhǎng)矩陣A'A#=A^At \即矩陣每個(gè)元素值減去矩陣A1 1中對(duì)應(yīng) 的每個(gè)元素值。
[0056] 2.3利用公式A=aAt+PA%得到初始決策