CN115865781A - 一种配电网台区双模混合数据传输控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种配电网台区双模混合数据传输控制方法及装置，该方法步骤包括：S01.获取配电网台区中终端间各条链路的通信参数信息，台区中终端之间各条链路采用电力线载波与微功率无线双模通信模式；S02.根据获取的各条链路所述通信参数信息，计算配电网台区终端间各条链路的通信服务质量因子；S03.根据各条链路的所述通信服务质量因子，选择出当前周期使用的所有数据传输可用链路；S04.从选择的所述数据传输可用链路中选取出最优通信路径；S05.控制配电网台区中终端间按照所述最优通信路径进行数据传输。本发明能够实现配电网台区双模混合数据传输控制，提高配电网台区数据传输的可靠性。

Description

一种配电网台区双模混合数据传输控制方法及装置

技术领域

本发明涉及配电网台区数据通信，尤其涉及一种配电网台区双模混合数据传输控制方法及装置。

背景技术

电力配电网台区通过电力终端实现计量类业务，主要包括采集类、控制类业务，上述业务对通信的服务质量要求较高，例如对时延、丢包率等通信指标有严格的要求。电力接入通信网本地通信技术主要包含电力线载波、微功率无线通信等。现有技术中本地通信较广泛地均是使用电力线载波和微功率无线这两种单模通信方式实现计量类业务数据传输，即要么采用电力线载波通信方式，要么采用微功率无线通信方式，但是电力线载波和微功率无线方式均有各自的缺陷：电力线载波信号衰减大，受电力线负荷与电网结构影响大，传输距离短，而微功率无线信号易受障碍物影响，信号衰减大，单模通信方式难以完全满足不同场景下计量类业务的通信质量要求，在支撑台区业务应用方面存在很大局限性，特别是通信可靠性难以满足配电台区数据实时传输与交互的要求。

为解决上述问题，有从业者提出在配电网台区同时使用电力线载波与微功率无线通信双模方式，但是该类方式通常是直接将整个台区的网络均配置为双模方式，即台区内所有通信链路均同时使用电力线载波与微功率无线两种通信方式。而在实际通信过程中，将所有的链路均采用电力线载波与微功率无线通信双模式方式，会造成整体实现代价大、成本高，对于不必要采用双模式的场景会存在资源浪费、利用率低等问题，且不同数据链路的通信状态、传输可靠性是不同的，部分通信链路的信噪比、丢包率可能较低，传输可靠性差，直接通过所有通信链路进行数据传输仍然无法确保数据传输的可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、控制效率以及可靠性高、灵活性强的配电网台区双模混合数据传输控制方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种配电网台区双模混合数据传输控制方法，步骤包括：

S01.获取配电网台区中终端间各条链路的通信参数信息，台区中终端之间各条链路配置有电力线载波与微功率无线双模式；

S02.根据获取的各条链路所述通信参数信息，计算配电网台区终端间各条链路的通信服务质量因子；

S03.根据各条链路的所述通信服务质量因子，选择出当前周期使用的所有数据传输可用链路；

S04.从选择的所述数据传输可用链路中选取出最优通信路径；

S05.控制配电网台区中终端间按照所述最优通信路径进行数据传输。

进一步的，所述通信参数信息包括电力线载波链路的通信参数以及微功率无线链路的通信参数，所述电力线载波链路的通信参数包括信噪比和/或丢包率，所述微功率无线链路的通信参数包括发射功率、丢包率、时延中任意一种或多种。

进一步的，所述通信参数信息包括电力线载波链路的通信参数以及微功率无线链路的通信参数，所述步骤S02中，具体按照公式

计算电力线载波链路的传输可靠因子p_i,j，按照公式/>

计算微功率无线链路的传输可靠因子q_i,j；按照公式/>

计算混合冗余链路的传输可靠因子r_i,j，所述混合冗余链路为同时使用电力线载波链路与微功率无线链路，其中/>

为电力线载波链路的归一化信噪比，/>

为电力线载波链路的归一化丢包率，γ为预设系数值，i、i分别为链路的起止节点，/>

为微功率无线链路归一化发射功率，/>

为微功率无线链路归一化丢包率。

进一步的，所述步骤S03中，按照优先级顺序依次选取电力线载波通信、微功率无线链路、双模链路的原则，进行所述数据传输可用链路的选择，得到可用链路集合uselinkSet。

进一步的，所述步骤S03中，按照以下公式选取当前周期内使用的所述数据传输可用链路：

其中，Com(R_i,j)表示R_i,j链路使用的传输方式，i、i分别为链路的起止节点，PLC为电力线载波链路，PLC为微功率无线链路，DualMode表示混合冗余链路，即同时使用电力线载波链路与微功率无线链路，α表示电力线载波链路的通信可靠性阈值，β表示无线微功率链路的可靠性阈值。

进一步的，所述步骤S03中，按照平均路由链路可靠性最大准则选取所述最优通信路径，在可用链路集合uselinkSet中，以平均路由链路可靠性C最大为优化目标，且所选路径满足预设延迟上限阈值H_t和丢包率上限阈值H_l条件下，采用最短路径法搜索获取源节点为S和目标节点D的最佳数据传输路径P_opt，即得到所述最优通信路径。

进一步的，按照公式

计算所述平均路由链路可靠性函数C，其中P为所选链路集合，k为电力线载波链路数目标识，n为微功率无线链路数目标识，m为混合链路数目标识，W_i,j为路径的链路可靠性，i、i分别为链路的起止节点，且计算公式为：

其中，Com(R_i,j)表示R_i,j链路使用的传输方式，PLC为电力线载波链路，PLC为微功率无线链路，DualMode表示混合冗余链路，p_i,j表示电力线载波链路的传输可靠因子，q_i,j表示微功率无线链路的传输可靠因子，r_i,j表示混合冗余链路的传输可靠因子。

一种配电网台区双模混合数据传输控制装置，包括：

通信参数获取模块，用于获取配电网台区中终端间各条链路的通信参数信息，台区中终端之间各条链路配置有电力线载波与微功率无线双模式；

质量因子计算模块，用于根据获取的各条链路所述通信参数信息，计算配电网台区终端间各条链路的通信服务质量因子；

可用路径选取模块，用于根据各条链路的所述通信服务质量因子，选择出当前周期使用的所有数据传输可用链路；

最优路径确定模块，从选择的所述数据传输可用链路中选取出最优通信路径；

数据传输控制模块，用于控制配电网台区中终端间按照所述最优通信路径进行数据传输。

一种计算机装置，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如上述方法。

一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序执行时实现如上述方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过获取配电网台区双模终端间链路的通信参数信息，计算配电网台区双模终端间链路通信服务质量因子以评估链路的可靠性，然后根据该通信服务质量因子选择用于配电网台区计量类业务的数据传输可用链路，最终从各数据传输可用链路中选取出最优通信路径，以按照最优通信路径进行电力计量业务数据传输，可以有效弥补电力线载波与微功率无线通信的弊端，提升配电网台区中数据传输的通信质量，同时确保数据传输的可靠性。

2、本实发明进一步通过按照通信可靠性原则选择配电网台区计量类业务的数据传输可用链路，结合平均路由链路可靠性最大准则选取最优链路，能够快速筛选出通信可靠性高的链路同时确保平均路由链路可靠性最大，可以大大提高台区数据传输的通信可靠性以及通信质量。

附图说明

图1是本实施例配电网台区双模混合数据传输控制方法的实现流程示意图。

图2是本发明在具体应用实施例中所适用的应用场景中通信链路示意图。

图3是本发明在具体应用实施例中得到的可用链路选择结果示意图。

图4是本发明在具体应用实施例中搜索最优通信路径的结果示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例配电网台区双模混合数据传输控制方法的步骤包括：

S01.获取配电网台区中终端间各条链路的通信参数信息，台区中终端之间各条链路采用电力线载波与微功率无线双模通信模式；

S02.根据获取的各条链路通信参数信息，计算配电网台区终端间各条链路的通信服务质量因子；

S03.根据各条链路的通信服务质量因子，选择出当前周期使用的所有数据传输可用链路；

S04.从选择的数据传输可用链路中选取出最优通信路径；

S05.控制配电网台区中终端间按照最优通信路径进行数据传输。

本实施例通过获取配电网台区双模终端间链路的通信参数信息，计算配电网台区双模终端间链路通信服务质量因子以评估链路的可靠性，然后根据该通信服务质量因子选择用于配电网台区计量类业务的数据传输可用链路，最终从各数据传输可用链路中选取出最优通信路径，以按照最优通信路径进行电力计量业务数据传输，可以有效弥补电力线载波与微功率无线通信的弊端，提升配电网台区中数据传输的通信质量，同时确保数据传输的可靠性。

本实施例中，通信参数信息具体包括电力线载波链路的通信参数以及微功率无线链路的通信参数，电力线载波链路的通信参数包括信噪比、丢包率等，微功率无线链路的通信参数包括发射功率、丢包率、时延等，以综合考虑多种评价因素评估链路的通信质量。

本实施例步骤S02中，链路的传输可靠因子具体按照下式计算得到：

其中，p_i,j为计算电力线载波链路的传输可靠因子，q_i,j为微功率无线链路的传输可靠因子，r_i,j为混合冗余链路的传输可靠因子，混合冗余链路即为同时使用电力线载波链路与微功率无线链路，

为电力线载波链路的归一化信噪比，/>

为电力线载波链路的归一化丢包率，γ为预设系数值，i、i分别为链路的起止节点，/>

为微功率无线链路归一化发射功率，/>

为微功率无线链路归一化丢包率。

假设标识双模通信网络节点总数为N，双模终端通信节点i和节点j之间的双模通信链路包含电力线载波链路和微功率无线链路。设当前周期为T_k，其中k为周期序号，T_k的取值范围具体可以为10分钟～20分钟；在当前周期T_k内，对于每个由节点i和节点j构成的双模通信链路R_i,j(1≤i,j≤N,i≠j)，具体按照以下步骤计算各链路的传输可靠因子：

统计获取R_i,j电力线载波链路的信噪比均值

和丢包率均值/>

以及统计获取微功率无线链路的发射功率均值/>

丢包率均值/>

时延均值/>

假设双模通信网络电力线载波链路的信噪比阈值/>

丢包率阈值/>

以及微功率无线链路的发射功率阈值/>

丢包率阈值/>

按照公式

计算得到电力线载波链路归一化信噪比/>

按照公式

计算得到电力线载波链路归一化丢包率/>

按照公式/>

计算得到微功率无线链路归一化发射功率/>

按照公式/>

计算得到微功率无线链路归一化丢包率/>

对于每对相邻节点i和节点j构成的通信链路R_i,j，按照公式

计算电力线载波链路的传输可靠因子p_i,j，按照公式

计算微功率无线链路的传输可靠因子q_i,j，以及按照公式

计算混合冗余链路的传输可靠因子r_i,j，即可以得到电力线载波链路、微功率无线链路与混合冗余链路所对应的传输可靠因子。

本实施例，步骤S03中具体按照优先级顺序依次选取电力线载波通信、微功率无线链路、双模链路(混合冗余链路)的原则，进行所述数据传输可用链路的选择，得到可用链路集合uselinkSet。即按照首选电力线载波通信、次选微功率无线链路、最后选双模链路的原则，选择得到可用链路集合uselinkSet。

本实施例具体可按照以下公式选取当前周期内使用的数据传输可用链路：

其中，Com(R_i,j)表示R_i,j链路使用的传输方式，i、i分别为链路的起止节点，R_i,j为当前周期T_k内由节点i和节点j构成的通信链路，PLC为电力线载波链路，PLC为微功率无线链路，DualMode表示混合冗余链路，即同时使用电力线载波链路与微功率无线链路，α表示电力线载波链路的通信可靠性阈值，β表示无线微功率链路的可靠性阈值。上述电力线载波链路的通信可靠性阈值α的取值范围为0.5～1，无线微功率链路的可靠性阈值β的取值范围为0.5～1。

本实施例步骤S03中，按照平均路由链路可靠性最大准则选取最优通信路径，在可用链路集合uselinkSet中，以平均路由链路可靠性C最大为优化目标，且所选路径满足预设延迟上限阈值H_t和丢包率上限阈值H_l条件下，采用最短路径法搜索获取源节点为S和目标节点D的最佳数据传输路径P_opt，即得到最优通信路径。

设待传输的业务计量类业务通信服务质量的延迟上限和丢包率上限分别为H_t和H_l，数据传输源节点和目标节点分别为S和D，在可用链路集合uselinkSet中，源节点S和目标节点D间选择多条链路构成数据传输路径，包含的电力线载波链路数目标识为k，微功率无线链路数目标识为n，混合链路数目标识为m，本实施例中平均路由链路可靠性函数C具体按照以下公式计算得到：

其中P为所选链路集合，W_i,j为路径的链路可靠性，计算公式为：

根据当前电力线载波链路数、微功率无线链路数，按照公式(5)计算平均路由链路可靠性函数C、式(6)计算构成路径的链路可靠性W_i,j，在可用的链路集合uselinkSet中，以平均路由链路可靠性C最大为优化目标，在所选路径满足延迟上限H_t和丢包率上限H_l条件下，采用最短路径法搜索获取源节点为S和目标节点D的最佳数据传输路径P_opt。

本实施例通过按照通信可靠性原则选择配电网台区计量类业务的数据传输可用链路，结合平均路由链路可靠性最大准则选取最优链路，能够快速筛选出通信可靠性高的链路同时确保平均路由链路可靠性最大，可以大大提高台区数据传输的通信可靠性以及通信质量。

以下以在具体应用实施例中采用本发明上述方法实现配电网台区双模混合数据传输控制为例，对本发明进行进一步说明，实现配电网台区双模混合数据传输控制的详细步骤为：

S1.获取配电网台区双模终端间链路通信参数信息

标识双模通信网络节点总数为N＝4，双模终端通信节点i和节点j之间的双模通信链路包含电力线载波链路和微功率无线链路；设当前周期为T_k，其中k为周期序号，T_k的取值为10分钟；在当前周期T_k内，对于每个由节点i和节点j构成的双模通信链路R_i,j(i≠j)，统计获取R_i,j电力线载波链路的信噪比均值

和丢包率均值/>

统计获取微功率无线链路的发射功率均值/>

丢包率均值/>

统计结果如表1所示。

表1链路统计数据

设定双模通信网络电力线载波链路的信噪比阈值

丢包率阈值

设微功率无线链路的发射功率阈值/>

丢包率阈值

按照公式/>

计算电力线载波链路归一化信噪比/>

按照公式

计算电力线载波链路归一化丢包率/>

按照公式/>

计算微功率无线链路归一化发射功率/>

按照公式/>

计算微功率无线链路归一化丢包率/>

计算结果如表2所示。

表2链路统计数据归一化

S2.计算配电网台区双模终端间链路通信服务质量因子

在双模通信网络中，对于每对相邻节点i和节点j构成的通信链路R_i,j，按照公式

计算电力线载波链路的传输可靠因子p_i,j；按照公式

计算微功率无线链路的传输可靠因子q_i,j；按照公式

计算混合冗余链路(含电力线载波链路与微功率无线链路)的传输可靠因子r_i,j，其中，γ的取值为0.5。计算结果如表3所示。

表3链路可靠性因子计算结果

	p<sub>i,j</sub>	q<sub>i,j</sub>	r<sub>i,j</sub>
				R<sub>1,2</sub>	0.3	0.75	0.68
R<sub>1,3</sub>	0.2	0.9	0.75
				R<sub>2,3</sub>	0.9	0.3	0.54
R<sub>2,4</sub>	0.2	0.05	0.75
				R<sub>3,4</sub>	0.8	0.3	0.59

S3.按照通信可靠性原则选择当前周期使用的所有数据传输可用链路

在双模通信网络中，设定电力线载波链路的通信可靠性阈值为α＝0.7，无线微功率链路的可靠性阈值为β＝0.7；在当前周期T_k内，对于每个由节点i和节点j构成的通信链路R_i,j，按照首选电力线载波通信、次选微功率无线链路、最后选双模链路的原则，进行可用链路的选择，具体按公式

选取当前周期内使用的通信链路，其中，Com(R_i,j)表示链路使用的传输方式，PLC为电力线载波链路，MR为微功率无线链路，DualMode表示混合冗余链路，即同时使用电力线载波链路与微功率无线链路；所有可用链路构成链路集合uselinkSet。可用链路选择的结果如图3所示，其中虚线表示选择了无线微功率链路，实线表示选择了电力线载波通信链路，虚线和实线同时存在代表选择了双模链路。

S4.按照平均路由链路可靠性最大准则选取最优通信路径

设定待传输的业务计量类业务通信服务质量的延迟上限和丢包率上限分别为H_t＝10和H_t＝10，以及设数据传输源节点和目标节点分别为S和D，S和D分别为节点1和节点4；在可用链路集合uselinkSet中，源节点S和目标节点D间选择多条链路构成数据传输路径，包含的电力线载波链路数目标识为k，微功率无线链路数目标识为n，混合链路数目标识为m；按照公式

计算平均路由链路可靠性函数C，其中P为所选链路集合，按照公式

计算构成路径的链路可靠性W_i,j，得到链路可靠性计算结果如表4所示。

表4链路可靠性计算结果

R<sub>1,2</sub>	R<sub>1,3</sub>	R<sub>2,3</sub>	R<sub>2,4</sub>	R<sub>3,4</sub>
					0.75	0.9	0.9	0.75	0.8

在可用的链路集合uselinkSet中，以平均路由链路可靠性C最大为优化目标，在所选路径满足延迟上限H_t和丢包率上限H_l条件下，采用最短路径法搜索获取源节点为S和目标节点D的最佳数据传输路径P_opt(即最优通信路径)；搜索得到的最佳传输路径如图4所示，其中加粗部分表示最佳数据传输路径。

S5.按照最优通信路径进行电力计量业务数据传输

对于给定的电力计量业务，按照步骤S4中搜索得到的最佳数据传输路径P_opt进行传输，其中选择混合冗余链路的接收节点需进行去冗余处理。

最佳传输路径如图4所示，对于给定的电力计量业务，按照步骤S4中搜索得到的最佳数据传输路径P_opt进行传输，传输路径为：1→3→4，其中1→3选择微功率无线链路，3→4选择电力线载波链路。

本实施例配电网台区双模混合数据传输控制装置包括：

通信参数获取模块，用于获取配电网台区中终端间各条链路的通信参数信息，台区中终端之间各条链路采用电力线载波与微功率无线双模通信模式；

质量因子计算模块，用于根据获取的各条链路通信参数信息，计算配电网台区终端间各条链路的通信服务质量因子；

可用路径选取模块，用于根据各条链路的通信服务质量因子，选择出当前周期使用的所有数据传输可用链路；

最优路径确定模块，从选择的数据传输可用链路中选取出最优通信路径；

数据传输控制模块，用于控制配电网台区中终端间按照最优通信路径进行数据传输。

本实施例配电网台区双模混合数据传输控制装置与上述配电网台区双模混合数据传输控制方法为一一对应，在此不再一一赘述。

本实施例还提供计算机装置，包括处理器以及存储器，存储器用于存储计算机程序，其特征在于，处理器用于执行计算机程序以执行如上述方法。

本实施例还提供存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序执行时实现如上述的方法。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种配电网台区双模混合数据传输控制方法，其特征在于，步骤包括：

S01.获取配电网台区中终端间各条链路的通信参数信息，台区中终端之间各条链路配置有电力线载波与微功率无线双模式；

S02.根据获取的各条链路所述通信参数信息，计算配电网台区终端间各条链路的通信服务质量因子；

S03.根据各条链路的所述通信服务质量因子，选择出当前周期使用的所有数据传输可用链路；

S04.从选择的所述数据传输可用链路中选取出最优通信路径；

S05.控制配电网台区中终端间按照所述最优通信路径进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的配电网台区双模混合数据传输控制方法，其特征在于，所述通信参数信息包括电力线载波链路的通信参数以及微功率无线链路的通信参数，所述电力线载波链路的通信参数包括信噪比和/或丢包率，所述微功率无线链路的通信参数包括发射功率、丢包率、时延中任意一种或多种。

3.根据权利要求1所述的配电网台区双模混合数据传输控制方法，其特征在于，所述通信参数信息包括电力线载波链路的通信参数以及微功率无线链路的通信参数，所述步骤S02中，具体按照公式

计算电力线载波链路的传输可靠因子p_i,j，按照公式/>

计算微功率无线链路的传输可靠因子q_i,j；按照公式

计算混合冗余链路的传输可靠因子r_i,j，所述混合冗余链路为同时使用电力线载波链路与微功率无线链路，其中/>

为电力线载波链路的归一化信噪比，/>

为电力线载波链路的归一化丢包率，γ为预设系数值，i、i分别为链路的起止节点，/>

为微功率无线链路归一化发射功率，/>

为微功率无线链路归一化丢包率。

4.根据权利要求1所述的配电网台区双模混合数据传输控制方法，其特征在于，所述步骤S03中，按照优先级顺序依次选取电力线载波通信、微功率无线链路、双模链路的原则，进行所述数据传输可用链路的选择，得到可用链路集合uselinkSet。

5.根据权利要求4所述的配电网台区双模混合数据传输控制方法，其特征在于，所述步骤S03中，按照以下公式选取当前周期内使用的所述数据传输可用链路：

其中，Com(R_i,j)表示R_i,j链路使用的传输方式，i、i分别为链路的起止节点，PLC为电力线载波链路，PLC为微功率无线链路，DualMode表示混合冗余链路，即同时使用电力线载波链路与微功率无线链路，α表示电力线载波链路的通信可靠性阈值，β表示无线微功率链路的可靠性阈值。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的配电网台区双模混合数据传输控制方法，其特征在于，所述步骤S03中，按照平均路由链路可靠性最大准则选取所述最优通信路径，在可用链路集合uselinkSet中，以平均路由链路可靠性C最大为优化目标，且所选路径满足预设延迟上限阈值H_t和丢包率上限阈值H_l条件下，采用最短路径法搜索获取源节点为S和目标节点D的最佳数据传输路径P_opt，即得到所述最优通信路径。

7.根据权利要求6所述的配电网台区双模混合数据传输控制方法，其特征在于，按照公式

计算所述平均路由链路可靠性函数C，其中P为所选链路集合，k为电力线载波链路数目标识，n为微功率无线链路数目标识，m为混合链路数目标识，W_i,j为路径的链路可靠性，i、i分别为链路的起止节点，且计算公式为：

其中，Com(R_i,j)表示R_i,j链路使用的传输方式，PLC为电力线载波链路，PLC为微功率无线链路，DualMode表示混合冗余链路，p_i,j表示电力线载波链路的传输可靠因子，q_i,j表示微功率无线链路的传输可靠因子，r_i,j表示混合冗余链路的传输可靠因子。

8.一种配电网台区双模混合数据传输控制装置，其特征在于，包括：

通信参数获取模块，用于获取配电网台区中终端间各条链路的通信参数信息，台区中终端之间各条链路配置有电力线载波与微功率无线双模式；

质量因子计算模块，用于根据获取的各条链路所述通信参数信息，计算配电网台区终端间各条链路的通信服务质量因子；

可用路径选取模块，用于根据各条链路的所述通信服务质量因子，选择出当前周期使用的所有数据传输可用链路；

最优路径确定模块，从选择的所述数据传输可用链路中选取出最优通信路径；

数据传输控制模块，用于控制配电网台区中终端间按照所述最优通信路径进行数据传输。

9.一种计算机装置，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如权利要求1～7中任意一项所述方法。

10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如权利要求1～7中任意一项所述的方法。

Images