CN106341895A - 一种电力无线专网中上行业务的资源调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力无线专网中上行业务的资源调度方法及系统，方法在电力无线专网中接收各业务的上行无线通信请求；将所述业务划分至不同的优先级业务库；获取不同优先级业务库中的最优业务及所述最优业务的上行可调度信道资源；将所述上行可调度信道资源分配至各所述业务；系统中设有请求接收模块、业务优先级划分模块、信道资源获取模块及资源发送模块。本发明实现了快速且准确的智能电网中业务的数据传输，成本低且可靠性高，提高了电力无线专网在智能电网中数据传输效率、智能性及时性。

Description

一种电力无线专网中上行业务的资源调度方法及系统

技术领域

本发明涉及电力无线专网中资源调度技术，具体涉及一种电力无线专网中上行业务的资源调度方法及系统。

背景技术

随着智能配电网的发展以及电网对于应急通信的需求，新一代无线宽带技术在配电网中的应用成为目前电力系统通信研究的热点。时分技术下的长期演进(TD-LTE)是目前主流的无线宽带技术，智能电网中采用TD-LTE技术体制建设电力无线宽带专网，将是未来配电网通信的重要方式，而上行业务的传输是电力无线宽带专网中的研究重点，。因此，研究TD-LTE电力无线宽带专网技术中上行业务在电网中的传输应用具有重要意义。

目前现有的基于智能电网上行业务资源分配的调度方法一般为加入未划分类型的上行业务优先级并基上行于业务优先级的带宽分配方式，但其无法满足不同类型的业务对时延及速率要求，因此严重影响了电力无线宽带专网技术中上行业务在电网中的传输效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种电力无线专网中上行业务的资源调度方法及系统，实现了快速且准确的智能电网中业务的数据传输，成本低且可靠性高，提高了电力无线专网在智能电网中数据传输效率、智能性及时性。

一方面，本发明提供了一种电力无线专网中上行业务的资源调度方法，包括：

在电力无线专网中接收各业务的上行无线通信请求，所述上行无线通信请求中包括所述业务的业务信息；

根据所述上行无线通信请求中的业务信息，将所述业务划分至不同的优先级业务库中，所述优先级业务库中的优先级预先根据服务质量要求制定完成；

获取不同优先级业务库中的最优业务及所述最优业务的上行可调度信道资源；

将所述上行可调度信道资源分配至各所述业务。

进一步的，所述根据所述上行无线通信请求中的业务信息，将所述业务划分至不同的优先级业务库中，包括：

提取所述业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息；

根据所述业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息，将所述业务划分至不同的优先级业务库中。

进一步的，获取不同优先级业务库中的最优业务及所述最优业务的上行可调度信道资源包括：

根据优先级最高的高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率进行最优化调度，获取最优一级业务及所述最优一级业务的上行可调度信道资源；

根据优先级别位于最高与最低之间的次优先级业务库中各业务的生命周期、等待时间门限及信道资源传输的信噪比的生命周期进行次优化调度，获取最优二级业务及所述最优二级业务的上行可调度信道资源；

根据优先级最低的低优先级业务库中各业务的信道资源传输的信噪比的生命周期进行普通调度，获取最优三级业务及所述最优三级业务的上行可调度信道资源。

进一步的，所述根据所述高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率进行最优化调度，获取最优一级业务及所述最优一级业务的上行可调度信道资源，包括：

根据所述高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率，获取所述高φ₁中的最优一级业务k₁：

式(1)中，k为所述高优先级业务库φ₁中全部业务中的某一个；T_k为所述高优先级业务库φ₁中第k个业务的生命周期；S_k为所述高优先级业务库φ₁中第k个业务的容量值；

根据所述最优一级业务k₁的生命周期容量及传输速率获取所述最优一级业务k₁的上行可调度信道资源n₁：

$\left\{\begin{array}{c}{n}_1={\min }_{n\∈\mathrm{\Ω}}\{T_{k_1}-S_{k_1}/C_{k_1,n}\}\\ T_{k_1}-S_{k_1}/C_{k_1,n}>0\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，Ω为全部上行可调度信道资源集合。

进一步的，所述根据优先级别位于最高与最低之间的次优先级业务库中各业务的生命周期、等待时间门限及信道资源传输的信噪比的生命周期进行次优化调度，获取最优二级业务及所述最优二级业务的上行可调度信道资源，包括：

根据所述次优先级业务库φ₂中各业务的生命周期及等待时间门限，选取所述次优先级业务库φ₂中的最优二级业务L₁：

式(3)中，L为所述次优先级业务库φ₂中全部业务中某一个；T_L为所述次优先级业务库φ₂中第L个业务的生命周期；为第m个信道资源上的等待时间门限值；

选择所述最优二级业务L₁的上行可调度信道资源m₁：

$m_1={\max }_{m\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\γ}}_{L_1,m}---\left(4\right)$

式(4)中，为所述最优二级业务L₁在第m个信道资源传输的信噪比的生命周期；Ω为全部可分配得信道资源集合。

进一步的，所述根据所述低优先级业务库中各业务的信道资源传输的信噪比的生命周期进行普通调度，获取最优三级业务及所述最优三级业务的上行可调度信道资源，包括：

根据所述低优先级业务库中各业务的传输速率选取所述低优先级业务库φ₃中的最优三级业务J₁：

$J_1=\arg {\max }_{J\∈{\mathrm{\φ}}_3}{r}_J\left(t\right)/{\stackrel{\‾}{r}}_J\left(t\right)---\left(5\right)$

式(5)中，J为所述低优先级业务库φ₃中全部业务中某一个；r_J(t)为第J个业务在t时刻的传输速率；为所述低优先级业务库φ₃中的全部业务在t时刻的平均传输速率；

选择所述最优三级业务J₁的上行可调度信道资源o₁：

$o_1={\max }_{o\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\γ}}_{J_1,o}---\left(6\right)$

式(6)中，为所述最优三级业务J₁在第o个信道资源传输的信噪比的生命周期；Ω为全部所述上行可调度信道资源的集合。

另一方面，本发明还提供了一种电力无线专网中上行业务的资源调度系统，其特征在于，包括：

请求接收模块，用于在电力无线专网中接收各业务的上行无线通信请求，所述上行无线通信请求中包括所述业务的业务信息；

业务优先级划分模块，用于根据所述上行无线通信请求中的业务信息，将所述业务划分至不同的优先级业务库中，所述优先级业务库中的优先级预先根据服务质量要求制定完成；

信道资源获取模块，用于获取不同优先级业务库中的最优业务及所述最优业务的上行可调度信道资源；

资源发送模块，用于将所述上行可调度信道资源分配至各所述业务。

进一步的，所述业务优先级划分模块，包括：

信息提取单元，用于提取所述业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息；

优先级划分单元，用于根据所述业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息，将所述业务划分至不同的优先级业务库中。

进一步的，所述信道资源获取模块包括：

最优一级业务信道资源获取单元，用于根据所述高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率进行最优化调度，获取最优一级业务及所述最优一级业务的上行可调度信道资源；

最优二级业务信道资源获取单元，用于根据优先级别位于最高与最低之间的次优先级业务库中各业务的生命周期、等待时间门限及信道资源传输的信噪比的生命周期进行次优化调度，获取最优二级业务及所述最优二级业务的上行可调度信道资源；

最优三级业务信道资源获取单元，用于根据所述低优先级业务库中各业务的信道资源传输的信噪比的生命周期进行普通调度，获取最优三级业务及所述最优三级业务的上行可调度信道资源。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种电力无线专网中上行业务的资源调度方法及系统，智能电网中上行业务的资源调度方法，从业务层角度对数据包进行调度分配，并针对不同的业务类型，使用不同的数据调度算法；结合LTE系统的自身特性，以时隙作为资源分配的基本单元，成本低且可靠性高，实现了快速且准确的智能电网中业务的数据传输；提高了智能电网中数据传输效率、智能性及时性；考虑到电网中的业务特点，更能快速的完成电网中业务的数据传输需求；成本低且可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种智能电网中上行业务的资源调度方法的流程图；

图2为本发明的方法中的步骤101的流程示意图；

图3为本发明的方法中的步骤102的流程示意图；

图4为本发明的方法中的步骤300的流程示意图；

图5为本发明的方法中的步骤301的流程示意图；

图6为本发明的方法中的步骤303的流程示意图；

图7为本发明的一种智能电网中上行业务的资源调度系统的示意图；

图8为本发明的系统中的业务优先级划分模块11的示意图；

图9为本发明的系统中的信道资源获取模块12的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种智能电网中上行业务的资源调度方法，具体步骤如下：

100、在电力无线专网中接收各业务的上行无线通信请求，上行无线通信请求中包括业务的业务信息。

智能电网中的处理中心接收业务数据传输请求，同时读取该请求中的上行无线通信的业务服务质量要求，同业务流相对应的业务分类、排队和调度机制，根据对实时性和传输业务速率的要求不同，把所有业务分成三种业务类型进行排队，然后不同的队列采用不用的调度算法，从而满足不同业务的QoS要求；在合理高效地利用LTE上行频谱资源，保障智能电网中重要控制类信息传输质量的同时，为其他业务提供了相对高质量的服务。

101、根据上行无线通信请求中的业务信息，将业务划分至不同的优先级业务库中，优先级业务库中的优先级预先根据服务质量要求制定完成；

优先级别最高的高优先级业务库中的业务的数据传输速率且时延要求均高于其他优先级业务库中的业务；优先级别最低的低优先级业务库中的业务的数传输速率且时延要求均低于其他优先级别的优先级业务库中的业务，且低优先级业务库中的业务的数据量大于其他优先级别的优先级业务库中的业务；具体业务类型的划分实现了快速且准确的智能电网中业务的数据传输；提高了智能电网中数据传输效率、智能性及时性。

102、获取不同优先级业务库中的最优业务及最优业务的上行可调度信道资源；

通过获取步骤101中的不同优先级业务库中的最优业务，根据实时性要求及安全性级别对不同优先级的业务用不同的调度方法进行资源分配，实现了估算可降低的运维成本，和提高的网络容量及吞吐率的效果，满足了电力通信网目前亟需研究适应于电力异频TD-LTE专网下的用户控制和流量均衡技术。另一方面，为了终端能根据无线环境及与不同TD-LTE基站的信令交互，自动调整传输间隔和时段，实现了结合TD-LTE智能天线技术来研究电力通信网下避免网络拥塞的效果。

103、将上行可调度信道资源分配至各业务。

将步骤102中获取的各优先级业务库中的最优业务及最优业务的上行可调度信道资源分配至各业务，则分配过程结束。

如图2所示，步骤101中的、根据上行无线通信请求中的业务信息，将业务划分至不同的优先级业务库中，具体如下：

200、提取业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息；

201、根据业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息，将业务划分至不同的优先级业务库中。

由于各业务的数据传输速率、时延要求及数据量信息均不相同，因此，将数据传输速率、时延要求最高的业务划分至不同的优先级业务库中；

配电自动化业务、用电信息采集类业务及视频管理类业务的优先级别依次降低，配电自动化业务的时延要求高于用电信息采集类业务及视频管理类业务的时延要求，视频管理类业务的数据量高于配电自动化业务及用电信息采集类业务的数据量。

其中，配电自动化业务中的业务按优先级从高到低依次包括：

二遥配网自动化业务及三遥配网自动化业务。

其中，视频管理类业务中的业务按优先级从高到低依次包括：负荷控制业务、10kV分布式电源业务、电动汽车充换电桩业务、图像采集业务、输电线路监测业务、应急抢修业务、视频监控业务及移动办公业务。

如图3所示，步骤102、获取不同优先级业务库中的最优业务及最优业务的上行可调度信道资源，具体步骤如下：

300、根据优先级最高的高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率进行最优化调度，获取最优一级业务及最优一级业务的上行可调度信道资源；

301、根据优先级别位于最高与最低之间的次优先级业务库中各业务的生命周期、等待时间门限及信道资源传输的信噪比的生命周期进行次优化调度，获取最优二级业务及最优二级业务的上行可调度信道资源；

302、根据优先级最低的低优先级业务库中各业务的信道资源传输的信噪比的生命周期进行普通调度，获取最优三级业务及最优三级业务的上行可调度信道资源。

其中，在对个业务进行信道资源传输之前，确认LTE帧结构上行时隙所占比最大为75％的帧结构配置；

且每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧；

每个半帧包括4个数据子帧和1个特殊子帧；

每个特殊子帧包括3个特殊时隙：Dw PTS，GP和Up PTS。

如图4所示，步骤300、根据优先级最高的高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率进行最优化调度，获取最优一级业务及最优一级业务的上行可调度信道资源，具体如下：

400、根据高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率，获取高φ₁中的最优一级业务k₁；

式(1)中，k为高优先级业务库φ₁中全部业务中的某一个；T_k为高优先级业务库φ₁中第k个业务的生命周期；S_k为高优先级业务库φ₁中第k个业务的容量值；

401、根据最优一级业务k₁的生命周期容量及传输速率获取最优一级业务k₁的上行可调度信道资源n₁；

$\left\{\begin{array}{c}{n}_1={\min }_{n\∈\mathrm{\Ω}}\{T_{k_1}-S_{k_1}/C_{k_1,n}\}\\ T_{k_1}-S_{k_1}/C_{k_1,n}>0\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，Ω为全部上行可调度信道资源集合；

将高优先级业务库φ₁更新为φ₁＝φ₁/k₁，且更新最优一级业务k₁的标记值为上述参数值中k₁及n₁的初始值均为0。

如图5所示，步骤301、根据优先级别位于最高与最低之间的次优先级业务库中各业务的生命周期、等待时间门限及信道资源传输的信噪比的生命周期进行次优化调度，获取最优二级业务及最优二级业务的上行可调度信道资源，具体如下：

500、根据次优先级业务库φ₂中各业务的生命周期及等待时间门限，选取次优先级业务库φ₂中的最优二级业务L₁：

式(3)中，L为次优先级业务库φ₂中全部业务中某一个；T_L为次优先级业务库φ₂中第L个业务的生命周期；为第m个信道资源上的等待时间门限值；

501、选择最优二级业务L₁的上行可调度信道资源m₁：

$m_1={\max }_{m\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\γ}}_{L_1,m}---\left(4\right)$

式(4)中，为最优二级业务L₁在第m个信道资源传输的信噪比的生命周期；Ω为全部可分配得信道资源集合；

将次优先级业务库φ₂更新为φ2＝φ2/L₁，且更新最优二级业务L₁的标记值为

如图6所示，步骤302、根据低优先级业务库中各业务的信道资源传输的信噪比的生命周期进行普通调度，获取最优三级业务及最优三级业务的上行可调度信道资源，具体如下：

600、根据低优先级业务库中各业务的传输速率选取低优先级业务库φ₃中的最优三级业务J₁：

$J_1=\arg {\max }_{J\∈{\mathrm{\φ}}_3}{r}_J\left(t\right)/{\stackrel{\‾}{r}}_J\left(t\right)---\left(5\right)$

式(5)中，J为低优先级业务库φ₃中全部业务中某一个；r_J(t)为第J个业务在t时刻的传输速率；为低优先级业务库φ₃中的全部业务在t时刻的平均传输速率；

601、选择最优三级业务J₁的上行可调度信道资源o₁：

$o_1={\max }_{o\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\γ}}_{J_1,o}---\left(6\right)$

式(6)中，为最优三级业务J₁在第o个信道资源传输的信噪比的生命周期；Ω为全部上行可调度信道资源的集合；

将低优先级业务库φ₃更新为φ₃＝φ₃/J₁，且更新最优三级业务J₁的标记值为

如图7所示，本发明还提供一种智能电网中上行业务的资源调度系统，系统中设有：请求接收模块10、业务优先级划分模块11、信道资源获取模块12及资源发送模块13；

请求接收模块10，用于在电力无线专网中接收各业务的上行无线通信请求，上行无线通信请求中包括业务的业务信息；

业务优先级划分模块11，用于根据请求接收模块10接收到的上行无线通信请求中的业务信息，将业务划分至不同的优先级业务库中，优先级业务库中的优先级预先根据服务质量要求制定完成；

信道资源获取模块12，用于在业务优先级划分模块11中获取不同优先级业务库中的最优业务及最优业务的上行可调度信道资源；

资源发送模块13，用于将信道资源获取模块12中的上行可调度信道资源分配至各业务。

上述模块分别对应上述方法中图1中各步骤，具体见上述方法说明，此处不再赘述。

该系统从业务层角度对数据包进行调度分配，并针对不同的业务类型，使用不同的数据调度算法；结合LTE系统的自身特性，以时隙作为资源分配的基本单元，成本低且可靠性高，实现了快速且准确的智能电网中业务的数据传输；提高了智能电网中数据传输效率、智能性及时性；考虑到电网中的业务特点，更能快速的完成电网中业务的数据传输需求；成本低且可靠性高。

如图8所示，业务优先级划分模块11中设有：信息提取单元20和优先级划分单元21；

信息提取单元20，用于在请求接收模块10中提取业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息；

优先级划分单元21，用于根据信息提取单元20中的业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息，将业务划分至不同的优先级业务库中。

如图9所示，信道资源获取模块12中具体设有：最优一级业务信道资源获取单元30、最优二级业务信道资源获取单元31及最优三级业务信道资源获取单元32；

最优一级业务信道资源获取单元30，用于根据业务优先级划分模块11中的高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率进行最优化调度，获取最优一级业务及最优一级业务的上行可调度信道资源；

最优二级业务信道资源获取单元31，用于根据业务优先级划分模块11中的优先级别位于最高与最低之间的次优先级业务库中各业务的生命周期、等待时间门限及信道资源传输的信噪比的生命周期进行次优化调度，获取最优二级业务及最优二级业务的上行可调度信道资源；

最优三级业务信道资源获取单元32，用于根据业务优先级划分模块11中的低优先级业务库中各业务的信道资源传输的信噪比的生命周期进行普通调度，获取最优三级业务及最优三级业务的上行可调度信道资源。

本发明提供一种电力无线专网中业务的信道分配方法的具体应用例，如下：

步骤1、根据智能电网的业务QoS，对电网业务进行分级。

步骤2、针对不同等级的业务，使用不同的调度方法进行资源分配。

步骤1中，同业务流相对应的业务分类、排队和调度机制，根据对实时性和传输业务速率的要求不同，把所有业务分成三种业务类型进行排队，然后不同的队列采用不用的调度算法，从而满足不同业务的QoS要求。

根据以上的业务QoS数据，将业务分为三类：:

第一类为配电自动化业务，此类业务时延要求高；

第二类为用电信息采集类业务，此类业务时延要求相对不高；

第三类为视频管理类信息，此类业务数据量较大；

其中，业务QoS指标的具体划分如表1所示：

表1

在步骤1之前，先选择适用于上行无线通信的LTE帧结构配置；将使用一种动态调度算法来针对每种不同类型业务进行资源调度。每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧包括4个数据子帧和1个特殊子帧。特殊子帧由3个特殊时隙组成：Dw PTS，GP和Up PTS。本方法中选择上行时隙所占比最大为75％的帧结构配置，其中，上下行配置如表2所示：

表2

步骤2中针对每一种业务类型设计不同的调度方法：

对于配电自动化业务，由于实时性要求比较强，并且安全性较高，所以需要确定数据包不能丢失，并且能按时到达目的地。显然，生命周期越短，数据包越大的数据包的优先级越高，选取配电自动化业务φ₁中的优先级最高的数据包k₁：

式(1)中，k为配电自动化业务φ₁中全部数据包中某一个；T_k为配电自动化业务φ₁中第k个数据包的生命周期；S_k为配电自动化业务φ₁中第k个数据包的大小；

选择数据包k₁的分配资源n₁：

$\left\{\begin{array}{c}{n}_1={\min }_{n\∈\mathrm{\Ω}}\{T_{k_1}-S_{k_1}/C_{k_1,n}\}\\ T_{k_1}-S_{k_1}/C_{k_1,n}>0\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，为数据包k₁的生命周期；为数据包k₁的大小；为数据包k₁的传输速率；Ω为全部可分配得信道资源集合；

将配电自动化业务φ₁更新为φ₁＝φ₁/k₁，且数据包k₁的传输功率值

对于用电信息采集业务，实时性要求并没有第一类业务那么高，选择优先级最高的业务数据包，即选取用电信息采集类业务φ₂中的优先级最高的数据包L₁：

式(3)中，L为配电自动化业务φ₂中全部数据包中某一个；T_L为配电自动化业务φ₂中第L个数据包的生命周期；为第m个信道资源上的等待时间门限值；

选择数据包L₁的分配资源m₁：

$m_1={\max }_{m\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\γ}}_{L_1,m}---\left(4\right)$

式(4)中，为数据包L₁在第m个信道资源传输的信噪比的生命周期；Ω为全部可分配得信道资源集合；

将配电自动化业务φ₂更新为φ2＝φ2/L₁，且数据包L₁的传输功率值

而对于第三种视频管理类业务，此类业务并无严格的实时性要求，需要尽力而为去完成，传送尽可能多的数据到达目的地。首先寻找最高优先级，即选取视频管理类业务φ₃中的优先级最高的数据包J₁：

$J_1=\arg {\max }_{J\∈{\mathrm{\φ}}_3}{r}_J\left(t\right)/{\stackrel{\‾}{r}}_J\left(t\right)---\left(5\right)$

式(5)中，J为配电自动化业务φ₃中全部数据包中某一个；r_J(t)为。。。；为。。。；

选择数据包J₁的分配资源o₁：

$o_1={\max }_{o\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\γ}}_{J_1,o}---\left(6\right)$

式(6)中，为数据包J₁在第o个信道资源传输的信噪比的生命周期；Ω为全部可分配得信道资源集合；

将配电自动化业务φ₃更新为φ₃＝φ₃/J₁，且数据包J₁的传输功率值

该技术方案从业务层角度对数据包进行调度分配，并针对不同的业务类型，使用不同的数据调度算法；结合LTE系统的自身特性，以时隙作为资源分配的基本单元；同时考虑到电网中上行通信较多的特点，设计针对上行链路的资源调度方案。

该应用例对电力网中的业务数据进行了模拟，会在每个LTE TTI随机产生不同种类型的业务数据包。

本发明是根据业务优先级来动态调度数据包的，为评价本发明算法的优劣性，将从系统吞吐量和不同业务数据包各自的传输总量来进行比较。

通过设置系统单位时间产生数据请求的个数，记录单位时间算法成功传输的业务数据量。与传统PF算法作比较，随着数据请求个数的增大，本发明算法的吞吐量会高于传统PF算法，尤其当数据包个数接近LTE单位帧最大负荷时，本算法的吞吐量与PF算法间差距最大。随着帧传输能力趋于饱和，两者差距最终减小，本发明算法在数据传输能力上具有更优的性能。

由于本发明关注于不同优先级的业务传输情况，所以记录下不同优先级的业务数据吞吐量。本发明将业务类型分成三个优先级，通过统计40个TTI的不同业务数据量，与传统PF算法作比较，可以从图中看出对于优先级高的第1类业务和第2类业务，本发明算法能保证两者以较高的速率传输(吞吐量高)，以牺牲部分低优先级的第3类业务为代价。这是满足优先高优先级业务传输的期望的，所以本发明在考虑提高系统吞吐量的同时，还兼顾到对高优先级业务的优先传输。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种电力无线专网中上行业务的资源调度方法，其特征在于，包括：

在电力无线专网中接收各业务的上行无线通信请求，所述上行无线通信请求中包括所述业务的业务信息；

根据所述上行无线通信请求中的业务信息，将所述业务划分至不同的优先级业务库中，所述优先级业务库中的优先级预先根据服务质量要求制定完成；

获取不同优先级业务库中的最优业务及所述最优业务的上行可调度信道资源；

将所述上行可调度信道资源分配至各所述业务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述上行无线通信请求中的业务信息，将所述业务划分至不同的优先级业务库中，包括：

提取所述业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息；

根据所述业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息，将所述业务划分至不同的优先级业务库中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取不同优先级业务库中的最优业务及所述最优业务的上行可调度信道资源包括：

根据优先级最高的高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率进行最优化调度，获取最优一级业务及所述最优一级业务的上行可调度信道资源；

根据优先级别位于最高与最低之间的次优先级业务库中各业务的生命周期、等待时间门限及信道资源传输的信噪比的生命周期进行次优化调度，获取最优二级业务及所述最优二级业务的上行可调度信道资源；

根据优先级最低的低优先级业务库中各业务的信道资源传输的信噪比的生命周期进行普通调度，获取最优三级业务及所述最优三级业务的上行可调度信道资源。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率进行最优化调度，获取最优一级业务及所述最优一级业务的上行可调度信道资源，包括：

根据所述高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率，获取所述高φ₁中的最优一级业务k₁：

式(1)中，k为所述高优先级业务库φ₁中全部业务中的某一个；T_k为所述高优先级业务库φ₁中第k个业务的生命周期；S_k为所述高优先级业务库φ₁中第k个业务的容量值；

根据所述最优一级业务k₁的生命周期容量及传输速率获取所述最优一级业务k₁的上行可调度信道资源n₁：

$\left\{\begin{array}{c}{n}_1={\min }_{n\∈\mathrm{\Ω}}\left\{T_{k_1}-S_{k_1}/C_{k_1,n}\right\}\\ T_{k_1}-S_{k_1}/C_{k_1,n}>0\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，Ω为全部上行可调度信道资源集合。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据优先级别位于最高与最低之间的次优先级业务库中各业务的生命周期、等待时间门限及信道资源传输的信噪比的生命周期进行次优化调度，获取最优二级业务及所述最优二级业务的上行可调度信道资源，包括：

根据所述次优先级业务库φ₂中各业务的生命周期及等待时间门限，选取所述次优先级业务库φ₂中的最优二级业务L₁：

式(3)中，L为所述次优先级业务库φ₂中全部业务中某一个；T_L为所述次优先级业务库φ₂中第L个业务的生命周期；为第m个信道资源上的等待时间门限值；

选择所述最优二级业务L₁的上行可调度信道资源m₁：

$m_1={\max }_{m\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\γ}}_{L_1,m}---\left(4\right)$

式(4)中，为所述最优二级业务L₁在第m个信道资源传输的信噪比的生命周期；Ω为全部可分配得信道资源集合。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述低优先级业务库中各业务的信道资源传输的信噪比的生命周期进行普通调度，获取最优三级业务及所述最优三级业务的上行可调度信道资源，包括：

根据所述低优先级业务库中各业务的传输速率选取所述低优先级业务库φ₃中的最优三级业务J₁：

$J_1=\arg {\max }_{J\∈{\mathrm{\φ}}_3}{r}_J\left(t\right)/{\stackrel{\‾}{r}}_J\left(t\right)---\left(5\right)$

式(5)中，J为所述低优先级业务库φ₃中全部业务中某一个；r_J(t)为第J个业务在t时刻的传输速率；为所述低优先级业务库φ₃中的全部业务在t时刻的平均传输速率；

选择所述最优三级业务J₁的上行可调度信道资源o₁：

$o_1={\max }_{o\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\γ}}_{J_1,o}---\left(6\right)$

式(6)中，为所述最优三级业务J₁在第o个信道资源传输的信噪比的生命周期；Ω为全部所述上行可调度信道资源的集合。

7.一种电力无线专网中上行业务的资源调度系统，其特征在于，包括：

请求接收模块，用于在电力无线专网中接收各业务的上行无线通信请求，所述上行无线通信请求中包括所述业务的业务信息；

业务优先级划分模块，用于根据所述上行无线通信请求中的业务信息，将所述业务划分至不同的优先级业务库中，所述优先级业务库中的优先级预先根据服务质量要求制定完成；

信道资源获取模块，用于获取不同优先级业务库中的最优业务及所述最优业务的上行可调度信道资源；

资源发送模块，用于将所述上行可调度信道资源分配至各所述业务。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述业务优先级划分模块，包括：

信息提取单元，用于提取所述业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息；

优先级划分单元，用于根据所述业务信息中数据传输速率、时延要求及数据量信息，将所述业务划分至不同的优先级业务库中。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述信道资源获取模块包括：

最优一级业务信道资源获取单元，用于根据所述高优先级业务库中各业务的生命周期、业务容量及传输速率进行最优化调度，获取最优一级业务及所述最优一级业务的上行可调度信道资源；

最优二级业务信道资源获取单元，用于根据优先级别位于最高与最低之间的次优先级业务库中各业务的生命周期、等待时间门限及信道资源传输的信噪比的生命周期进行次优化调度，获取最优二级业务及所述最优二级业务的上行可调度信道资源；

最优三级业务信道资源获取单元，用于根据所述低优先级业务库中各业务的信道资源传输的信噪比的生命周期进行普通调度，获取最优三级业务及所述最优三级业务的上行可调度信道资源。