CN107682862A - 一种td‑lte230电力系统通信网络基站的选址方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是涉及一种TD‑LTE230电力系统通信网络基站的选址方法。技术方案是：在规划区域地图中使用两种网格进行网格划分，计算不同网格内的需求流量密度ρ，建立需求流量密度地图；将待选的基站建造位置标注在需求流量密度地图上，选择电力系统大楼作为主要基站建造位置，将通信微波铁塔和铁塔公司铁塔作为补充基站建造位置，使用评价参数δ判定基站选址的优劣。本发明的有益效果是：用一种简单的规划区域网格划分方法和评价参数公式解决了LTE230电力系统通信网络最优化基站选址的问题，可以充分满足智能电网的业务需求。

Description

一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法。
背景技术
智能电网是当今世界电力控制系统的发展方向与趋势，在配用电无线通信方面，我国主要采用公网通信，存在组网能力弱、实时性差、数据的安全性较差等缺点，随着建设智能电网时代的到来，建设电力无线专网符合电力系统的发展方向。无线通信技术中，我国拥有TD-LTE技术体系的知识产权，电力LTE230网络可以满足电力系统当前及未来一定时期的业务发展需求，未来还可以向5G演进，极具发展潜力。
中国专利公告号CN 105336145 A，公开日2016年2月17日，公开了一种TD-LTE 系统基站的选址方法和装置，所述方法包括如下步骤：将已有基站的位置点信息映射成平面上的全基站点集；将所述的全基站点集处理成剖分三角网格；计算三角网格上任一基站点与其他基站点之间的干扰三角形面积和层次间隔的比例值，对三角网格上基站点进行干扰优先级排序；将基站点按照干扰优先级顺序以其干扰控制范围对待规划基站区域进行切割，在该切割区域进行基站选址。本发明通过将基站位置点信息生成剖分三角网格，利用三角网格上的干扰三角形面积和层次间隔的比例值来确定基站点的干扰优先级，得出的干扰优先级是在平面中进行计算，不用考虑地形地貌的影响，无需进行复杂的数据统计。但是，该TD-LTE 系统基站的选址方法在电力系统TD-LTE230网络中不是最佳的选址方法，无法充分利用电力系统的有效资源，本发明提供了一种基于230MHz频段TD-LTE无线网络基站的选址方法，用一种简单的规划区域网格划分方法和评价参数公式解决了LTE230电力系统通信网络最优化基站选址的问题，可以充分满足智能电网的业务需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为LTE230电力系统通信网络提供基站最佳选址的方法，提出了一种简单的需求流量密度公式、规划区域网格划分方法和评价参数公式。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法，其特征在于，包括：在规划区域地图中使用两种网格进行网格划分，计算不同网格内的需求流量密度ρ，建立需求流量密度地图；将待选的基站建造位置标注在需求流量密度地图上，选择电力系统大楼作为主要基站建造位置，将通信微波铁塔和铁塔公司铁塔作为补充基站建造位置，使用评价参数δ判定基站选址的优劣。先是在规划地图中进行网格划分，划分完成后对网格内的需求流量密度进行计算，从而建立需求流量密度地图，并在地图上标出预选基站建造位置。使用现有的电力系统大楼会减少成本，同时在数据安全性和系统维护上较通信微波铁塔和铁塔公司铁塔有优势，将电力系统大楼作为主要基站建造位置，将通信微波铁塔和铁塔公司铁塔作为补充基站建造位置，最后通过计算评价参数δ选择最优的基站建造位置。
作为优选，所述的使用两种网格进行网格划分，第一种网格为正六边形网格，这种正六边形的边长为500m，第二种网格为正三角形网格，这种正三角形的边长为500m，网格划分包括如下步骤：将规划区域使用正六边形网格进行初次划分，并计算每个网格的需求流量密度ρ；当网格内需求流量密度ρ小于5 kbps/km2时无需进行再次划分；当网格内需求流量密度ρ大于或者等于5 kbps/km2时需要进行再次进行网格划分，使用正三角形网格对正六边形网格进行划分。网格的划分是为了简化需求流量密度ρ和评价参数δ的计算，在计算需求流量密度ρ的时候，增加网格的划分，可以更加精准的反映业务需求，从而为基站的选址提供参数；在计算评价参数δ的时候，正六边形网格和正三角形网格的中心到基站选址处的距离r可以很容易计算，这也是利用这两种网格来划分规划区域的原因。再者，利用正六边形和正三角形网格可以实现划分规划区域时没有盲区。
作为优选，所述的需求流量密度ρ的计算步骤为：计算不同电力业务终端的总业务需求量NxTx，其中x为终端类型编号，Nx为x型终端的数目，Tx为一个x型终端的平均业务需求；根据不同电力业务的使用频率与时长计算不同电力业务终端的比例因子λx；需求流量密度ρ等于计算区域内总业务需求量除以区域面积S，即。电力业务终端包括配电自动化终端、Ⅰ型集中器终端、Ⅱ型集中器终端、负荷控制终端、配变监测终端、故障指示器终端、应急语音通信终端、应急视频通信终端、汽车充电桩终端和路灯控制终端，不同的业务终端的平均业务需求Tx是不同的，所以在计算总业务需求量的时候分别求解，另外不同电力业务终端的使用频率和时长也是不一致的，所以在计算需求流量密度ρ的时候加入比例因子，比例因子的加入可以使得需求流量密度的计算更加精准。
作为优选，所述的评价参数δ，计算公式为，基站覆盖区域包含m个网格，式中A为归一化参数，r为网格中心到基站选址处的距离，Pm为基站在第m个网格的功率，ρm为第m个网格的需求流量密度，Sm为第m个网格的面积，Sm有两个取值，一个是正六边形面积，一个是正三角形面积，为高度比例系数，H为规划区域内最高建筑高度，h为基站选址处建筑高度，评价参数δ最大值为1，δ越大代表基站选址位置越适宜。基站在第m个网格的功率Pm越大，在相同网格大小时，基站在网格内的数据吞吐量就越大，此时评价参数δ就会越大，这个基站选址地点就越适宜。第m个网格的需求流量密度ρm越大的时候，就代表这个网格的业务需求量越大，在网格中心到基站选址处的距离r越小的时候，基站向网格内不同终端传输数据的效率越高，此时评价参数δ就会越大，这个基站选址地点就越适宜。评价参数δ公式分子中还含有高度比例系数，其中H为规划区域内最高建筑高度，建基站时基站所在位置越高，基站覆盖范围越大，当基站所选位置的建筑越高时，比例参数越大，评价参数δ越大，这个基站选址位置就越适宜。
作为优选，还包括边缘区域的网格划分，所述的边缘区域为正六边形网格划分不到的规划区域，使用正三角形网格对边缘区域进行填充，使得规划区域内的网格覆盖率提高。
作为优选，所述的基站选址方法，包括如下步骤：计算电力系统大楼的评价参数δ，在评价参数δ大于0.8的电力系统大楼中选择主要基站建造位置，使得网络覆盖区域重叠尽可能少，电力系统大楼基站网络覆盖区域大于规划区域的85%；计算通信微波铁塔和铁塔公司铁塔的评价参数，在评价参数δ大于0.6的通信微波铁塔和铁塔公司铁塔中选择补充基站建造位置，使得网络覆盖区域重叠尽可能少，通信微波铁塔和铁塔公司铁塔基站网络覆盖剩余未覆盖区域；将所有实现规划区域全覆盖的基站选择项罗列出来，计算总评价参数δ总，，式中k1为主要基站建造位置的权重，k2为补充基站建造位置的权重，δ主要为主要基站建造位置的评价参数，δ补充为补充基站建造位置的评价参数，n为基站总数。总评价参数δ总中主要基站建造位置权重k1要大于补充基站建造位置权重k2，主要基站建造位置的个数占基站总数的比例要尽可能的多，同时使得基站总数n尽可能较小，此时总评价参数δ总会达到最大值，此时获得最优化基站选址。
本发明的实质性效果是：本发明所述的一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法用一种简单的规划区域网格划分方法和评价参数公式解决了LTE230电力系统通信网络最优化基站选址的问题，可以充分满足智能电网的业务需求。
附图说明
图1是LTE230电力系统通信网络规划区域的网格划分示意图。
图中：1、规划区域，2、初次划分的正六边形网格，3、再次划分的正三角形网格，4、边缘区域的正三角形网格。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
实施例：
一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法，其特征在于，包括：步骤一，在规划区域1地图中使用两种网格进行网格划分。使用正六边形和正三角形两种网格对规划区域1进行网格划分，正六边形和正三角形的边长都为500m，这样可以实现规划1区域的无间隙划分，网格划分包括如下步骤：首先将规划区域1使用正六边形网格进行初次划分，将规划区域1用尽可能多的正六边形进行填充；然后计算每个正六边形网格的需求流量密度ρ，当网格内需求流量密度ρ小于5 kbps/km2时无需进行再次划分，当网格内需求流量密度ρ大于或者等于5 kbps/km2时需要进行再次进行网格划分，一个正六边形可以包含六个正三角形，如图1所示，初次划分的正六边形网格2包含六个再次划分的正三角形网格3；最后，使用边缘区域的正三角形网格4对已划分网格以外的规划区域1进行填充，这样可以使得尽可能多的规划区域1在网格之中。划分网格也可以使用大小不同正方形进行划分，或者使用大小不同的长方形进行划分，可以起到同样的划分效果。电力业务需求通常情况是一种静态的，在变化的时候也是某个网格内的需求有变化，网格之间互不影响，这个时候只需考虑此网格即可，而不需要对其它网格进行调整。
步骤二，计算不同网格内的需求流量密度ρ，首先对业务进行编号，将配电自动化终端、Ⅰ型集中器终端、Ⅱ型集中器终端、负荷控制终端、配变监测终端、故障指示器终端、应急语音通信终端、应急视频通信终端、汽车充电桩终端和路灯控制终端分别编号为1、2、…、10，Nx为x型终端的数目，Tx为一个x型终端的平均业务需求，根据不同电力业务的使用频率与时长计算不同电力业务终端的比例因子λx，配电自动化终端比例因子λ1最大，应急语音通信终端和应急视频通信终端的比例因子λ7和λ8最小，需求流量密度ρ等于计算区域内总业务需求量除以区域面积S，即。
步骤三，计算电力系统大楼的评价参数δ，计算公式为，基站覆盖区域包含m个网格，式中A为归一化参数，r为网格中心到基站选址处的距离，Pm为基站在第m个网格的功率，ρm为第m个网格的需求流量密度，Sm为第m个网格的面积，Sm有两个取值，一个是正六边形面积，一个是正三角形面积，为高度比例系数，H为规划区域1内最高建筑高度，h为基站选址处建筑高度，评价参数δ最大值为1，δ越大代表基站选址位置越适宜。在评价参数δ大于0.8的电力系统大楼中选择主要基站建造位置，使得网络覆盖区域重叠尽可能少，电力系统大楼基站网络覆盖区域大于规划区域1的85%；计算通信微波铁塔和铁塔公司铁塔的评价参数，在评价参数δ大于0.6的通信微波铁塔和铁塔公司铁塔中选择补充基站建造位置，使得网络覆盖区域重叠尽可能少，通信微波铁塔和铁塔公司铁塔基站网络覆盖剩余未覆盖区域；将所有实现规划区域1全覆盖的基站选择项罗列出来，计算总评价参数δ总，，式中k1为主要基站建造位置的权重，k2为补充基站建造位置的权重，δ主要为主要基站建造位置的评价参数，δ补充为补充基站建造位置的评价参数，n为基站总数。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法，其特征在于，包括：
在规划区域地图中使用两种网格进行网格划分，计算不同网格内的需求流量密度ρ，建立需求流量密度地图；
将待选的基站建造位置标注在需求流量密度地图上，选择电力系统大楼作为主要基站建造位置，将通信微波铁塔和铁塔公司铁塔作为补充基站建造位置，使用评价参数δ判定基站选址的优劣。
2.根据权利要求1所述的一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法，其特征在于：所述的使用两种网格进行网格划分，第一种网格为正六边形网格，这种正六边形的边长为500m，第二种网格为正三角形网格，这种正三角形的边长为500m，网格划分包括如下步骤：
将规划区域使用正六边形网格进行初次划分，并计算每个网格的需求流量密度ρ；
当网格内需求流量密度ρ小于5 kbps/km2时无需进行再次划分；
当网格内需求流量密度ρ大于或者等于5 kbps/km2时需要进行再次进行网格划分，使用正三角形网格对正六边形网格进行划分。
3.根据权利要求1所述的一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法，其特征在于：所述的需求流量密度ρ的计算步骤为：
计算不同电力业务终端的总业务需求量NxTx，其中x为终端类型编号，Nx为x型终端的数目，Tx为一个x型终端的平均业务需求；
根据不同电力业务的使用频率与时长计算不同电力业务终端的比例因子λx；
需求流量密度ρ等于计算区域内总业务需求量除以区域面积S，即。
4.根据权利要求1所述的一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法，其特征在于：所述的评价参数δ，计算公式为，基站覆盖区域包含m个网格，式中A为归一化参数，r为网格中心到基站选址处的距离，Pm为基站在第m个网格的功率，ρm为第m个网格的需求流量密度，Sm为第m个网格的面积，Sm有两个取值，一个是正六边形面积，一个是正三角形面积，为高度比例系数，H为规划区域内最高建筑高度，h为基站选址处建筑高度，评价参数δ最大值为1，δ越大代表基站选址位置越适宜。
5.根据权利要求1或2所述的一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法，其特征在于：还包括边缘区域的网格划分，所述的边缘区域为正六边形网格划分不到的规划区域，使用正三角形网格对边缘区域进行填充，使得规划区域内的网格覆盖率提高。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种TD-LTE230电力系统通信网络基站的选址方法，其特征在于：所述的基站选址方法，包括如下步骤：
计算电力系统大楼的评价参数δ，在评价参数δ大于0.8的电力系统大楼中选择主要基站建造位置，使得网络覆盖区域重叠尽可能少，电力系统大楼基站网络覆盖区域大于规划区域的85%；
计算通信微波铁塔和铁塔公司铁塔的评价参数，在评价参数δ大于0.6的通信微波铁塔和铁塔公司铁塔中选择补充基站建造位置，使得网络覆盖区域重叠尽可能少，通信微波铁塔和铁塔公司铁塔基站网络覆盖剩余未覆盖区域；
将所有实现规划区域全覆盖的基站选择项罗列出来，计算总评价参数δ总，，式中k1为主要基站建造位置的权重，k2为补充基站建造位置的权重，δ主要为主要基站建造位置的评价参数，δ补充为补充基站建造位置的评价参数，n为基站总数。
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