CN105227491A - 一种配用电无线接入网中的资源调度方法 - Google Patents

一种配用电无线接入网中的资源调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配用电无线接入网中的资源调度方法,针对各类配用电业务数据承载于同一无线接入网络的业务通信系统,进行不同承载网络适配及资源优化分配,兼顾了操作的复杂度与方案的最优性,并且适用于所有体制的配用电无线通信接入网络;特别地,本发明从机制上改变原有的QoS尽力而为服务模式,通过资源调度策略对网络带宽、数据队列进行管理以优化网络资源利用率。

Description

一种配用电无线接入网中的资源调度方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种配用电无线接入网中的资源调度方法,属于电力信息通信技术领 域。
背景技术
[0002] 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、语音调度等业务将产生各种不同类型 的信息数据。
[0003] 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。
[0004] 同时,无线通信的频谱资源十分宝贵。对于无线专网,国家无线电频谱委员会分配 给电力系统的带宽为20MHz,将承载未来众多高带宽需求的智能配用电业务;对于无线公 网,可供租用的频带也比较有限。因此,如何提高频谱利用率,保证各类配用电业务数据准 确、及时传送的同时增加系统的有效容量,避免系统拥塞或频带浪费,是配用电无线接入网 系统必须解决的问题。
[0005] 所谓无线资源管理,就是无线通信在现有的约束条件下对其有限的无线资源进行 合理分配,加强整个系统的协作,最大化系统资源的利用效率,来增加用户的满意度。其中, 为不同应用提供有区分的服务质量(Quality of Service,QoS) -直是网络资源调度的核 心目标。当前配用电系统采用的无线通信方式主要是公网无线通信,承载业务较单一,且 QoS不可控。而目前领域内的无线资源管理也是主要着眼于公网移动通信,应用于配用电系 统的无线资源管理方案及QoS策略尚为空白。
发明内容
[0006] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种配用电无线接入网中的资源调度方 法。
[0007] 为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
[0008] -种配用电无线接入网中的资源调度方法,包括以下步骤,
[0009] 步骤一,根据调度优先级函数计算出调度器中所有用户待传分组队列的优先级, 然后将分组队列按照优先级高低排序;
[0010] 步骤二,根据当前调度周期内调度缓冲区剩余分组用户数,从排序后的队列中,根 据优先级从高到低选取η个用户的队列分组进入调度缓冲区,参与当前资源分配周期内的 信道分配;
[0011] 步骤三,若调度缓冲区内剩余分组用户中包含有重传分组,则优先为重传用户分 配信道,然后执行步骤四;若不含重传分组,则直接执行步骤四;
[0012] 步骤四,采用传输时延保证的信道分配准则,为调度缓冲区内剩余分组用户分配 信道,若有信道剩余则执行步骤五,否则执行步骤六;
[0013] 步骤五,根据用户信道条件为准则,根据信道容量从高到低为用户分组分配剩余 信道,直至将剩余信道分配完毕,用户分组进入所分配信道开始传输;
[0014] 步骤六,分组传输完成后更新调度缓冲区数据,此时若调度缓冲区内剩余分组用 户数大于调度缓冲区最少用户门限S,则返回步骤三,否则返回步骤一。
[0015] 优先级排序以传输时延为第一准则,以分组信道容量为第二准则。
[0016] 依据不同业务对时延的敏感程度,配用电无线接入网中的业务分为4类:对话类, 流类,交互类和背景类。
[0017] 配用电无线接入网中的承载网络包括以下情况;
[0018] 1)只有无线专网通道资源;
[0019] 2)只有无线公网通道资源;
[0020] 3)既有无线专网通道资源,又有无线公网通道资源。
[0021] 对不同承载网络的适配方法为,
[0022] A)只有无线专网通道资源:
[0023] 由无线网络基站内部的算法实现资源分配,进行资源调度和数据传输;
[0024] B)只有无线公网通道资源:
[0025] 首次利用无线公网通道时,接入网关随机选择某一通道;若资源请求响应超过时 限,则自动切换其他无线公网接入通道;下一次传输数据时,优先选择前一次使用的无线公 网通道;
[0026] C)既有无线专网通道资源,又有无线公网通道资源:
[0027] 接入网关先通过无线专网申请传输资源;若申请成功,则按照A的流程完成资源 调度和数据传输;若无法申请到传输资源,则按照B执行。
[0028] 本发明所达到的有益效果:本发明针对各类配用电业务数据承载于同一无线接入 网络的业务通信系统,进行不同承载网络适配及资源优化分配,兼顾了操作的复杂度与方 案的最优性,并且适用于所有体制的配用电无线通信接入网络;特别地,本发明从机制上改 变原有的QoS尽力而为服务模式,通过资源调度策略对网络带宽、数据队列进行管理以优 化网络资源利用率。
附图说明
[0029] 图1为本发明的算法处理流程图。
[0030] 图2为本发明的算法框图。
[0031] 图3为本发明基于的系统网络架构。
[0032] 图4为系统网络的数据收发流程图。
具体实施方式
[0033] 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。
[0034] 如图1和2所示,一种配用电无线接入网中的资源调度方法,包括以下步骤:
[0035] 步骤一,根据调度优先级函数计算出调度器中所有用户待传分组队列的优先级, 然后将分组队列按照优先级高低排序。
[0036] 优先级排序以传输时延为第一准则。例如对时延敏感的报文优先传输,即使在网 关设备重载的情况下,也要保证高优先级的报文优先传递。
[0037] 优先级排序以分组信道容量为第二准则。例如对与端口突发的大流量,网关设备 能够在突发过程中优先传送,防止超出缓冲区,出现丢包的现象。
[0038] 步骤二,根据当前调度周期内调度缓冲区剩余分组用户数,从排序后的队列中,根 据优先级从高到低选取η个用户的队列分组进入调度缓冲区,参与当前资源分配周期内的 信道分配。
[0039] 步骤三,若调度缓冲区内剩余分组用户中包含有重传分组,则优先为重传用户分 配信道,然后执行步骤四;若不含重传分组,则直接执行步骤四。
[0040] 步骤四,采用传输时延保证的信道分配准则,为调度缓冲区内剩余分组用户分配 信道,若有信道剩余则执行步骤五,否则执行步骤六。
[0041] 步骤五,根据用户信道条件为准则,根据信道容量从高到低为用户分组分配剩余 信道,直至将剩余信道分配完毕,用户分组进入所分配信道开始传输。
[0042] 步骤六,分组传输完成后更新调度缓冲区数据,此时若调度缓冲区内剩余分组用 户数大于调度缓冲区最少用户门限S,则返回步骤三,否则返回步骤一。
[0043] 如图3所示为配用电无线接入网,是一种独立于既有无线网络、以承载资源方式 存在的接入网络,并承担必要的资源调度与管理,主要由现场终端、接入网关、承载网络和 接入服务器、网管服务器、应用服务器构成。其中,现场终端和接入网关部署在覆盖区域的 各个接入节点上;接入服务器和网管服务器部署在配电网的调度、控制、营销和管理中心; 承载网络位于电力现场设备(包括:配电、用电和配用电等同设备)与中心系统(包括:调 度、控制、营销和管理系统)之间,架构在各种无线通信网络之上(包括:公用移动网、专用 无线网等)。
[0044] 接入网中涉及资源调度与QoS实现的装置有现场终端、接入网关和接入服务器。
[0045] 现场终端:无线接入网络通信终端;
[0046] 接入网关:连接终端侧与承载网络侧,将电力业务数据适配到承载网络。提供承载 网络资源管理,协助承载网络资源调度;
[0047] 承载网络:各种体制的无线通信网络,可抽象成被管理的无线网络资源;
[0048] 接入服务器:连接承载网络侧与企业主站侧,将将企业内外网的业务数据适配到 承载网络。资源调度策略与算法在本装置处承载与实现。
[0049] 上述的配用电无线接入网中的承载网络包括以下情况:
[0050] 1)只有无线专网通道资源;
[0051] 2)只有无线公网通道资源;
[0052] 3)既有无线专网通道资源,又有无线公网通道资源。
[0053] 对不同承载网络的适配方法为:
[0054] A)只有无线专网通道资源:
[0055] 由无线网络基站内部的算法实现资源分配,进行资源调度和数据传输;
[0056] B)只有无线公网通道资源:
[0057] 首次利用无线公网通道时,接入网关随机选择某一通道;若资源请求响应超过时 限,则自动切换其他无线公网接入通道;下一次传输数据时,优先选择前一次使用的无线公 网通道;
[0058] C)既有无线专网通道资源,又有无线公网通道资源:
[0059] 接入网关先通过无线专网申请传输资源;若申请成功,则按照A的流程完成资源 调度和数据传输;若无法申请到传输资源,则按照B执行。
[0060] 依据不同业务对时延的敏感程度,配用电无线接入网中的业务分为4类:对话类, 流类,交互类和背景类,其基本特征与应用范围如表一所示。
Figure CN105227491AD00061
[0063] 配用电无线接入网能对话音、数据和多媒体等提供端到端QoS支持,由于各类业 务的特征有明显差异,因此它们要求的承载特性也不同,网络应采用相应的控制机制来满 足不同业务的QoS要求。
[0064] 如图4所示为配用电无线接入网数据收发流程。业务数据下行时,接入网关接收 各类电力业务的现场终端发送的业务数据,进行加密与地址转换处理,然后对数据进行网 络资源调度算法处理;首先识别业务报文类型,将时延敏感性高的业务数据优先传输;对 流量突发的业务类型进行优先传输,防止该类型业务数据丢包;对于对应多个物理承载网 络的配用电无线接入系统,接入网关将接收到与承载网络数量相同的数据拷贝,并按照相 应策略进行去重处理与承载网络适配;资源调度处理完毕后将业务数据写入对应承载网接 □ 〇
[0065] 去重处理方法如下:
[0066] 1、网关设备接收端接收一个承载网络的数据,根据承载网络的传输质量,直接切 换到另一个承载网,切换过程中允许丢包。
[0067] 2、网关设备通过接收二个(可以多于二个)承载网的数据,根据以太网帧中的帧 序号去掉相同的数据码流,这个可以保证某通道质量下降时数据实现无缝切换。
[0068] 业务数据下行时,业务数据由主站侧应用服务器发出,相应资源调度流程在接入 服务器处完成。
[0069] 上述资源调度方法针对各类配用电业务数据承载于同一无线接入网络的业务通 信系统,进行不同承载网络适配及资源优化分配,兼顾了操作的复杂度与方案的最优性,并 且适用于所有体制的配用电无线通信接入网络;特别地,从机制上改变原有的QoS尽力而 为服务模式,通过资源调度策略对网络带宽、数据队列进行管理以优化网络资源利用率。
[0070] 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. 一种配用电无线接入网中的资源调度方法,其特征在于:包括以下步骤, 步骤一,根据调度优先级函数计算出调度器中所有用户待传分组队列的优先级,然后 将分组队列按照优先级高低排序; 步骤二,根据当前调度周期内调度缓冲区剩余分组用户数,从排序后的队列中,根据优 先级从高到低选取n个用户的队列分组进入调度缓冲区,参与当前资源分配周期内的信道 分配; 步骤三,若调度缓冲区内剩余分组用户中包含有重传分组,则优先为重传用户分配信 道,然后执行步骤四;若不含重传分组,则直接执行步骤四; 步骤四,采用传输时延保证的信道分配准则,为调度缓冲区内剩余分组用户分配信道, 若有信道剩余则执行步骤五,否则执行步骤六; 步骤五,根据用户信道条件为准则,根据信道容量从高到低为用户分组分配剩余信道, 直至将剩余信道分配完毕,用户分组进入所分配信道开始传输; 步骤六,分组传输完成后更新调度缓冲区数据,此时若调度缓冲区内剩余分组用户数 大于调度缓冲区最少用户门限S,则返回步骤三,否则返回步骤一。
2. 根据权利要求1所述的一种配用电无线接入网中的资源调度方法,其特征在于:优 先级排序以传输时延为第一准则,以分组信道容量为第二准则。
3. 根据权利要求1所述的一种配用电无线接入网中的资源调度方法,其特征在于:依 据不同业务对时延的敏感程度,配用电无线接入网中的业务分为4类:对话类,流类,交互 类和背景类。
4. 根据权利要求1或3所述的一种配用电无线接入网中的资源调度方法,其特征在于: 配用电无线接入网中的承载网络包括以下情况; 1) 只有无线专网通道资源; 2) 只有无线公网通道资源; 3) 既有无线专网通道资源,又有无线公网通道资源。
5. 根据权利要求4所述的一种配用电无线接入网中的资源调度方法,其特征在于:对 不同承载网络的适配方法为, A) 只有无线专网通道资源: 由无线网络基站内部的算法实现资源分配,进行资源调度和数据传输; B) 只有无线公网通道资源: 首次利用无线公网通道时,接入网关随机选择某一通道;若资源请求响应超过时限,则 自动切换其他无线公网接入通道;下一次传输数据时,优先选择前一次使用的无线公网通 道; C) 既有无线专网通道资源,又有无线公网通道资源: 接入网关先通过无线专网申请传输资源;若申请成功,则按照A的流程完成资源调度 和数据传输;若无法申请到传输资源,则按照B执行。
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