CN104853366B - 一种电力无线专网中的站址选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力无线专网中的站址选择方法，该方法是在电力无线专网中为远端射频单元选择建站地址的一种有效和可靠的方法，该方法将分枝与淘汰两类操作结合起来，兼顾了操作的复杂度与方案的最优性，特别的，该方法引入了淘汰比例参数，可以用来调节方法的计算复杂度，在性能提高与减小复杂度之间实现优化。

Description

一种电力无线专网中的站址选择方法
技术领域
本发明涉及一种电力无线专网中的站址选择方法，属于电力信息通信技术领域。
背景技术
在智能电网中的配用电环节，有配电网开关站、配电室、环网柜、柱上开关、配电变压器、分布式能源站点、电动汽车充电站、配电线路、用户小区集中器等多种中低压配用电设施。这些设施的“三遥”、集抄、远程抄表、视频监控、语音调度等业务将源源不断地产生各种不同类型的信息数据。为了实现配电自动化与用电信息采集，需要将这些信息数据及时、准确、安全地传输至主站。
为了实现该类电力信息通信需求，根据实际情况的不同，可以考虑采用铺设通信光缆、载波通信、利用无线公网、建设无线专网等不同方法。这些技术方法各自具有不同的特点与优缺点。其中，建设无线专网具有覆盖面广、施工难度相对较低、实施周期相对较短、组网灵活等优势，已成为实现配用电通信的重要技术手段。
如图1所示，为电力无线专网的架构，在电力无线专网中，主要有远端射频单元(RRU)与基带单元(BBU)两类设备需要被安置，其中远端射频单元被安置在目标覆盖区域内，以保障目标区域的无线信号覆盖与业务数据承载；而基带单元则通常被安置在中心机房中。这两类设备通常通过光纤相连，且一个基带单元通常可以支持多个远端射频单元。
如图2所示，图中示出的是电力无线专网中的远端射频单元选址问题的一个例子。在电力无线专网的覆盖范围101内，散布了若干配用电设备102，为了支持这些配用电设备的数据传输需求，需要在覆盖范围101内安置一些远端射频单元，由于受约束条件的限制，在专网覆盖区域内可供选择的远端射频单元放置候选地点通常是有限的，只能在由十字交叉103所指示的位置上进行安装，那么如何选择合适地点放置远端射频单元是一个重要的实际问题。
在选择远端射频单元站址的过程中，通常有以下三类约束条件需要被考虑。首先，从需求的角度看，必须保证无线信号能够覆盖目标区域中的所有配电自动化与用电信息采集设施，并且能够满足这些设施所产生的电力信息数据对无线传输容量的需求。第二，从成本的角度看，由于无线设备的价格都比较昂贵，且维护需要投入人力，应该使得所需要安装的远端射频单元的数目尽可能地少。第三，从候选地点的角度看，由于受无线信号质量、是否合适安装、附近居民是否支持等条件的限制，在专网覆盖区域内可供选择的远端射频单元放置候选地点通常是有限的。
由于上述三类约束条件，使得电力无线专网中的远端射频单元选址是一个比较困难的问题，即难以通过手工尝试的方法在短时间内寻找到各方面都比较合适的折中方案，尤其当电力无线专网的规模较大(即覆盖范围较大)的时候。因此，必须设计一种能够系统解决电力无线专网中的远端射频单元选址问题的方法，能够在短时间内自动找到合适的选址方案。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电力无线专网中的站址选择方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种电力无线专网中的站址选择方法，包括以下步骤，
步骤一，通过实地勘察，在无线专网覆盖区域内确定m个候选地址；
步骤二，将m个候选地址构建成候选地址集合A；
步骤三，构建候选地址方案集合M，M中包括m个元素，每个元素为一个候选地址方案，并且每个元素均不相同，每个候选地址方案中包括n个候选地址，每个候选地址为A的子集；
步骤四，初始化M；
定义n＝1，即每个候选地址方案中包括1个候选地址；
步骤五，对M中的每个元素进行分枝操作；
所述分枝操作为，以候选地址方案中的每个候选地址为圆心，以R为半径做圆，统计所有位于圆外的候选地址，将位于圆外的候选地址加入该候选地址方案中；
步骤六，对进行分枝操作后的所有候选地址方案中的候选地址进行重新划分，划分成m个新的候选地址方案集合，第i个新的候选地址方案集合用Mni表示；其中1≤i≤m，Mni中的所有元素共同包含在分枝操作中加入的第i个候选地址；
步骤七，对每个新的候选地址方案集合进行淘汰操作；
对Mni进行淘汰操作的具体过程如下：
A1)对每个元素中的所有候选地址进行分析，确定每个元素所对应的无线传输容量；
A2)对每个元素所对应的无线传输容量进行打分并排序；所打的分数为无线传输容量与传输速率要求的比值；
A3)将分数排在后面的Z个元素淘汰；其中Z为淘汰比例参数；
A4)剩余的元素构成新的候选地址方案集合Sni；
步骤八，构建集合Sn＝{Sn1，…，Sni…，Snm}；
步骤九，判断是否已经没有位于圆外的候选地址了，如果是，则转至步骤十，如果不是，则n＝n+1，即M的每个元素中包括n个候选地址，转至步骤五；
步骤十，构建集合S，S＝{S1，…，Sn}，根据判断原则选择集合S中最优的一个候选地址方案。
所述半径R是根据无线电波传播的实地环境条件给出的经验取值。
所述排序为从高到低排序。
所述淘汰比例参数根据试探法确定。
所述判断原则为，在能够满足所有配用电设施的通信需求的前提下，选择需要远端射频单元数量最少的候选地址方案。
判断满足所有配用电设施的通信需求的原则为，候选地址方案的无线传输容量大于所有配用电设备的通信速率要求的和。
本发明所达到的有益效果：1、本发明所提出的站址选择方法是在电力无线专网中为远端射频单元选择建站地址的一种有效和可靠的方法，该方法将分枝与淘汰两类操作结合起来，兼顾了操作的复杂度与方案的最优性，特别的，该方法引入了淘汰比例参数，可以用来调节方法的计算复杂度，在性能提高与减小复杂度之间实现优化；2、本发明针对电力无线专网的特点，即用户设施的位置是静止不动的，并且各类用户设施产生业务数据流量的通信需求也是近似固定不变的，从而有助于简化迭代过程中分枝与淘汰操作的计算复杂度；3、本发明考虑了电力无线专网中远端射频单元安置地点受限这一实际情况，从而适合在实际系统中使用。
附图说明
图1为电力无线专网构成示意图。
图2为电力无线专网中的远端射频单元选址问题示意图。
图3为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图3所示，一种电力无线专网中的站址选择方法，包括以下步骤：
步骤一，通过实地勘察，在无线专网覆盖区域内确定m个候选地址。
步骤二，将m个候选地址构建成候选地址集合A。
步骤三，构建候选地址方案集合M，M中包括m个元素，每个元素为一个候选地址方案，并且每个元素均不相同，每个候选地址方案中包括n个候选地址，每个候选地址为A的子集。
步骤四，初始化M；
定义n＝1，即每个候选地址方案中包括1个候选地址。
步骤五，对M中的每个元素进行分枝操作。
分枝操作为，以候选地址方案中的每个候选地址为圆心，以R为半径做圆，统计所有位于圆外的候选地址，将位于圆外的候选地址加入该候选地址方案中；这里的半径R是根据无线电波传播的实地环境条件给出的经验取值。
步骤六，对进行分枝操作后的所有候选地址方案中的候选地址进行重新划分，划分成m个新的候选地址方案集合，第i个新的候选地址方案集合用Mni表示；其中1≤i≤m，Mni中的所有元素共同包含在分枝操作中加入的第i个候选地址。
步骤七，对每个新的候选地址方案集合进行淘汰操作。
对Mni进行淘汰操作的具体过程如下：
A1)对每个元素中的所有候选地址进行分析，确定每个元素所对应的无线传输容量；分析的方法可以按照文献Optimizing Small Cell Deployment in ArbitraryWireless Networks with Minimum Service Rate Constraints(IEEE Transactions onMobile Computing,Vol.13,No.8,pp.1801-1814)中第4节中的方法进行；
A2)对每个元素所对应的无线传输容量进行打分并排序；所打的分数为无线传输容量与传输速率要求的比值，排序为从高到低排序；
A3)将分数排在后面的Z个元素淘汰；其中Z为淘汰比例参数，淘汰比例参数根据试探法确定，即先从较大的取值开始试验，逐步减小；
A4)剩余的元素构成新的候选地址方案集合Sni。
步骤八，构建集合Sn＝{Sn1，…，Sni…，Snm}。
步骤九，判断是否已经没有位于圆外的候选地址了，如果是，则转至步骤十，如果不是，则n＝n+1，即M的每个元素中包括n个候选地址，转至步骤五。
步骤十，构建集合S，S＝{S1，…，Sn}，根据判断原则选择集合S中最优的一个候选地址方案；
判断原则为，在能够满足所有配用电设施的通信需求的前提下，选择需要远端射频单元数量最少的候选地址方案。
判断满足所有配用电设施的通信需求的原则为，候选地址方案的无线传输容量大于所有配用电设备的通信速率要求的和。
上述的站址选择方法是在电力无线专网中为远端射频单元选择建站地址的一种有效和可靠的方法，该方法将分枝与淘汰两类操作结合起来，兼顾了操作的复杂度与方案的最优性，特别的，该方法引入了淘汰比例参数，可以用来调节方法的计算复杂度，在性能提高与减小复杂度之间实现优化；该方法针对电力无线专网的特点，即用户设施的位置是静止不动的，并且各类用户设施产生业务数据流量的通信需求也是近似固定不变的，从而有助于简化迭代过程中分枝与淘汰操作的计算复杂度；该方法考虑了电力无线专网中远端射频单元安置地点受限这一实际情况，从而适合在实际系统中使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电力无线专网中的站址选择方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，通过实地勘察，在无线专网覆盖区域内确定m个候选地址；
步骤二，将m个候选地址构建成候选地址集合A；
步骤三，构建候选地址方案集合M，M中包括m个元素，每个元素为一个候选地址方案，并且每个元素均不相同，每个候选地址方案中包括n个候选地址，每个候选地址为A的子集；
步骤四，初始化M；
定义n=1，即每个候选地址方案中包括1个候选地址；
步骤五，对M中的每个元素进行分枝操作；
所述分枝操作为，以候选地址方案中的每个候选地址为圆心，以R为半径做圆，统计所有位于圆外的候选地址，将位于圆外的候选地址加入该候选地址方案中；
步骤六，对进行分枝操作后的所有候选地址方案中的候选地址进行重新划分，划分成m个新的候选地址方案集合，第i个新的候选地址方案集合用Mni表示；其中1≤i≤m，Mni中的所有元素共同包含在分枝操作中加入的第i个候选地址；
步骤七，对每个新的候选地址方案集合进行淘汰操作；
对Mni进行淘汰操作的具体过程如下：
A1）对每个元素中的所有候选地址进行分析，确定每个元素所对应的无线传输容量；
A2）对每个元素所对应的无线传输容量进行打分并排序；所打的分数为无线传输容量与传输速率要求的比值；
A3）将分数排在后面的Z个元素淘汰；其中Z为淘汰比例参数；
A4）剩余的元素构成新的候选地址方案集合Sni；
步骤八，构建集合Sn={Sn1，…，Sni…，Snm }；
步骤九，判断是否已经没有位于圆外的候选地址了，如果是，则转至步骤十，如果不是，则n=n+1，即M的每个元素中包括n个候选地址，转至步骤五；
步骤十，构建集合S，S={S1，…，Sn}，根据判断原则选择集合S中最优的一个候选地址方案；所述判断原则为，在能够满足所有配用电设施的通信需求的前提下，选择需要远端射频单元数量最少的候选地址方案。
2.根据权利要求1所述的一种电力无线专网中的站址选择方法，其特征在于：所述半径R是根据无线电波传播的实地环境条件给出的经验取值。
3.根据权利要求1所述的一种电力无线专网中的站址选择方法，其特征在于：所述排序为从高到低排序。
4.根据权利要求1所述的一种电力无线专网中的站址选择方法，其特征在于：所述淘汰比例参数根据试探法确定。
5.根据权利要求1所述的一种电力无线专网中的站址选择方法，其特征在于：判断满足所有配用电设施的通信需求的原则为，候选地址方案的无线传输容量大于所有配用电设备的通信速率要求的和。
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