基于認(rèn)知無線電的智能配電網(wǎng)通信技術(shù)研究.pdf

1、智能配電網(wǎng)是國家智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的重要組成部分,是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、提高供電質(zhì)量和電網(wǎng)運行效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)智能配電的基礎(chǔ),信息采集、命令傳遞都需要高速可靠的通信網(wǎng)絡(luò)支持,因此建立安全可靠的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)配電智能化的第一步。智能配電通信網(wǎng)一般分為骨干層和接入層,薄弱環(huán)節(jié)在接入層部分,目前沒有一種單一網(wǎng)絡(luò)能夠滿足該部分通信業(yè)務(wù)對于服務(wù)質(zhì)量(QoS)的需求。隨著智能配電環(huán)節(jié)建設(shè)的推進(jìn),業(yè)務(wù)范圍的不斷擴大,

2、由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也將呈指數(shù)增長?，F(xiàn)有的通信模式難以滿足海量數(shù)據(jù)收集、傳輸、存儲對通信的需求,并且不同類型的數(shù)據(jù)對信道帶寬、容量、時延、安全性有著不同的要求,這些對傳統(tǒng)的配電通信網(wǎng)提出了巨大挑戰(zhàn)。
　　認(rèn)知無線電是一種具備動態(tài)頻譜接入能力的智能無線通信系統(tǒng),是下一代無線通信技術(shù)發(fā)展的方向。它采用授權(quán)用戶和認(rèn)知用戶頻譜共享的通信模式,提高已分配頻譜的利用率,顯著提高信息傳輸?shù)撵`活性、有效性和可靠性,非常適合于智能配電通信的接入層部分。

3、本文圍繞智能配電通信業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量需求,建立了一種面向智能配電網(wǎng)的認(rèn)知無線電通信架構(gòu),進(jìn)而對架構(gòu)中業(yè)務(wù)終端的頻譜分配、終端接入技術(shù)展開研究,旨在為構(gòu)建高效穩(wěn)定的智能配電通信網(wǎng)絡(luò)和可靠實時的業(yè)務(wù)服務(wù)機制提供一種新思路。
　　在對認(rèn)知無線電技術(shù)特點、智能配電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)分類及需求分析的基礎(chǔ)上,提出了一種面向智能配電網(wǎng)的認(rèn)知無線電通信架構(gòu)。該架構(gòu)中通信終端通過認(rèn)知無線電的認(rèn)知能力和重配置能力,支持多種無線通信技術(shù)覆蓋,實現(xiàn)頻譜資源的動態(tài)分

4、配,為智能配電通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸提供了更加安全可靠的保障。
　　針對架構(gòu)中業(yè)務(wù)終端頻譜分配的問題,在深入分析現(xiàn)有頻譜分配模型的基礎(chǔ)上,對基于博弈論的頻譜分配算法展開研究。不同業(yè)務(wù)終端有著不同QoS需求,包括時延、誤碼率、帶寬等,采用模糊綜合判決法得出終端QoS等級。設(shè)計收益函數(shù)實現(xiàn)不同QoS等級終端在博弈中獲得不同帶寬的頻譜資源。針對一個授權(quán)網(wǎng)絡(luò)的場景,各業(yè)務(wù)終端通過競爭頻譜資源以實現(xiàn)自身數(shù)據(jù)傳輸,分別采用靜態(tài)博弈算法、動態(tài)博弈算

5、法進(jìn)行頻譜競爭,利用數(shù)值分析法求解均衡結(jié)果。
　　在電力公司擁有一定數(shù)量頻譜資源的情況下,實時業(yè)務(wù)終端(RT)作為授權(quán)用戶,非實時業(yè)務(wù)終端(NRT)作為認(rèn)知用戶共享RT頻譜資源,從而提高頻譜資源利用率,降低電力企業(yè)生產(chǎn)成本。針對NRT接入問題采用基于馬爾科夫決策過程的接入控制算法,詳述了算法中的幾個部分:決策周期、狀態(tài)空間、策略空間、狀態(tài)轉(zhuǎn)移速率和系統(tǒng)收益,策略迭代算法求得系統(tǒng)收益最大值以及對應(yīng)的策略。在NRT吞吐量和經(jīng)濟效益兩種