CN108012307B - 无线异构网络选择方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统中的无线异构网络选择方法及装置，该方法包括：接收待接入网络的业务的业务请求；提取业务请求的业务特征参数；根据业务特征参数选择接入电力无线专网或无线公网；根据业务特征参数对接入网络的业务进行网络资源分配。本发明考虑到了电力不同业务的QoS(业务服务质量Quality of Services)要求，根据业务特征选取最适宜的网络进行承载，同时，为保证安全隔离要求，提出资源分区的概念，为精控类业务、一般控制类业务和其他类业务分别赋予了不同的物理隔离的资源池，有效保证了业务的隔离性，且提高业务服务质量，对提升电力无线网络的精益化服务水平具有重要意义。

Description

无线异构网络选择方法、装置、设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种无线异构网络选择方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术

目前电力系统可用的无线网络主要包括三种类型网络：第一种是租用无线公网，包括移动、联通、电信的无线网络，在无线网络覆盖的区域内实现接入，但该种网络是公共网络，无法承载电力系统的控制类业务，第二种是自建LTE230无线专网，主要利用电力专用的230MHz离散频点资源，利用频点聚合的方式，实现宽带传输，但聚合后的带宽为1MHz，传输大流量业务能力有限，第三种是自建LTE1800无线专网，与其他行业共享使用1785-1805MHz范围的频段，实行谁先申请谁先使用的原则，目前申请的频率范围为5MHz，个别地区有10MHz。根据实际网络部署情况，公网覆盖范围最大，在城市地区基本实现100％覆盖，在郊区及农村地区实现90％以上的覆盖，而自建电力无线专网，根据电力业务部署情况，主要实现重点业务覆盖，也既公网和专网存在信号覆盖重叠的区域，电力业务终端进行通信网络选择时，存在公网和专网两种选择，特殊情况下，面临三种类型网络的选择，在不同业务需求的背景下，选择何种网络将直接影响业务承载的质量，网络承载容量等，对发挥网络最大效能、提高业务服务质量等都具有重要影响。

传统的异构网络选择算法大致分为三类：第一类是基于单一网络属性的判决算法，判决因素单一，容易实现，但考虑因素少，有效性低，且容易造成“乒乓效应”。第二类为基于多属性的判决算法，一定程度上降低了“乒乓效应”的影响，但算法本身复杂度高，需要进一步优化。第三类是通过动态规划或者人工智能来进行切换判断，有效性和复杂度都高，对设备计算能力要求较高，导致应用范围受限。另外，还有不少学者提出了基于主观和客观权重相结合的网络选择算法。以上这些算法都是考虑LTE、WLAN、WiMAX等网络的融合，且算法复杂度都比较高，而对于电力应用场景，异构网络类型较为简单，且对网络选择算法的复杂度要求尽可能低，否则影响业务接入时延，进而影响业务服务质量。

发明内容

因此，本发明提供一种电力系统中基于业务特征感知的无线异构网络选择方法，根据业务特征选取最适宜的网络进行承载，为保证安全隔离要求，为不同类型业务分配了不同的物理隔离的资源池，提高网络利用效率和业务服务质量。

本发明提供的一种电力系统中基于业务特征感知的无线异构网络选择方法，包括如下步骤：接收待接入网络的业务的业务请求；提取所述业务请求的业务特征参数；根据所述业务特征参数选择接入电力无线专网或无线公网；根据所述业务特征参数对接入网络的业务进行网络资源分配。

优选地，所述业务特征参数包括：业务类型、业务时延、业务带宽，根据所述业务特征参数选择接入电力无线专网或无线公网，包括：依次判断所述待接入网络的业务是否满足以下的任一个接入条件：所述业务类型为控制类业务、所述业务时延处于预设时间范围、所述业务带宽超过第一预设带宽；当所述待接入网络的业务满足任一所述接入条件时，则选择将所述待接入网络的业务接入电力无线专网；否则，选择将所述待接入网络的业务接入无线公网。

优选地，所述电力无线专网包括：第一无线专网和第二无线专网；所述根据所述业务特征参数对接入网络的业务进行网络资源分配，包括：判断所述业务带宽是否超过第二预设带宽；如果所述业务带宽超过所述第二预设带宽，则将所述待接入网络的业务接入所述第二无线专网；否则，将所述待接入网络的业务接入所述第一无线专网或所述第二无线专网；根据所述业务特征参数对接入网络的业务分配所述第一无线专网或第二无线专网的网络资源。

优选地，所述根将所述待接入网络的业务接入所述第一无线专网或所述第二无线专网，包括：判断是否存在两种所述电力无线专网进行接入；当存在两种可接入无线专网时，通过异构专网选择公式选择接入所述第一无线专网或第二无线专网。

优选地，所述异构专网选择公式为：

其中，R₁和R₂分别表示第一无线专网和第二无线专网的接收信号强度；η_1j表示第一无线专网的第j个资源池的空闲度，j取1时，表示精控业务资源池的空闲度，j取2时，表示一般控制业务资源池的空闲度，j取3时，表示其他普通业务资源池的空闲度；Index()函数输出下标，当输出为1时，表示选择第一无线专网接入，输出为2时，表示选择第二无线专网接入。

优选地，所述根据所述业务特征参数对接入网络的业务分配所述第一无线专网或第二无线专网的网络资源，包括：将第一无线专网或第二无线专网按照频率范围进行资源划分，生成多个资源分区；根据所述业务特征参数判断所述业务的类型；根据所述类型分配至不同的资源分区。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如上述的电力系统中的无线异构网络选择方法。

本发明还提供一种电力系统中的无线异构网络选择设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述的电力系统中的无线异构网络选择方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的电力系统中的无线异构网络选择方法，接收待接入网络的业务的业务请求；提取所述业务请求的业务特征参数；根据所述业务特征参数选择接入电力无线专网或无线公网；根据所述业务特征参数对接入网络的业务进行网络资源分配，考虑到了电力不同业务的QoS(业务服务质量Quality of Services)要求，同时遵守了电力二次系统安全防护管理规定，利用业务特征感知的方法识别了不同的业务类型，根据业务特征选取最适宜的网络进行承载，同时，为保证安全隔离要求，提出资源分区的概念，为精控类业务、一般控制类业务和其他类业务分别赋予了不同的物理隔离的资源池，有效保证了业务的隔离性，且提高业务服务质量，对提升电力无线网络的精益化服务水平具有重要意义。

现有的异构网络选择算法存在实操性和复杂度不足的问题，本发明提出的面向电力应用场景的异构网络选择算法，考虑了网络特性和业务特征，而且算法计算简单，复杂度低，有利于降低网络处理时延，对电力应用具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例1中电力系统中的无线异构网络选择方法的一个具体示例的流程图；

图2为本发明实施例1中选择接入电力无线专网或无线公网的一个具体示例的流程图；

图3为本发明实施例1中对接入网络的业务进行网络资源分配的一个具体示例的流程图；

图4为本发明实施例1中选择接入第一无线专网或第二无线专网的一个具体示例的流程图；

图5为本发明实施例1中分配第一无线专网或第二无线专网的网络资源的一个具体示例的流程图；

图6本为发明实施例1中频率资源分区的示意图；

图7为本发明实施例1中资源分区的多用户RB分配示意图；

图8为本发明实施例2中电力系统中的无线异构网络选择装置的一个具体示例的原理框图；

图9为本发明实施例4电力系统中的无线异构网络选择设备的一个具体示例的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第一”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种电力系统中的无线异构网络选择方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S1：接收待接入网络的业务的业务请求。

步骤S2：提取业务请求的业务特征参数；业务特征参数包括：业务类型、业务时延、业务带宽，其中业务类型可以分为控制类业务和非控制类业务。

步骤S3：根据业务特征参数选择接入电力无线专网或无线公网。

如图2所示，该步骤S3，根据业务特征参数选择接入电力无线专网或无线公网的过程具体包括：

步骤S31：依次判断待接入网络的业务是否满足以下的任一个接入条件：业务类型为控制类业务、业务时延处于预设时间范围、业务带宽超过第一预设带宽。

步骤S32：当待接入网络的业务满足任一接入条件时，则选择将待接入网络的业务接入电力无线专网；否则，选择将待接入网络的业务接入无线公网。即，首先进行业务类别的判别，如果是控制类业务，则直接向电力无线专网发送接入请求，否则进行业务时延的判别，如果时延要求比较小(例如是小于10S)则向电力无线专网发出接入请求，否则进行业务带宽判别，如果业务带宽要求较大(例如是大于0.5M)，则向电力无线专网发出接入请求；对于时延性要求低、带宽要求低的非控制类业务，则由无线公网进行承载，否则使用电力无线专网进行承载。

在通过步骤S3选择相应的接入网络的类型后，执行步骤S4：根据业务特征参数对接入网络的业务进行网络资源分配。电力无线专网包括：第一无线专网和第二无线专网，本发明实施例中，第一无线专网和第二无线专网分别为LTE230系统和LTE1800系统，但也仅是为了举例说明，而并非用以限制本发明。

如图3所示，该步骤S4，根据业务特征参数对接入网络的业务进行网络资源分配的过程具体包括：

步骤S41：判断业务带宽是否超过第二预设带宽。

步骤S42：如果业务带宽超过第二预设带宽，则将待接入网络的业务接入第二无线专网；

步骤S43：否则，将待接入网络的业务接入第一无线专网或第二无线专网。

进入异构专网网络选择阶段，判断电力无线专网是否允许接入，判断的依据是网络的负载情况，负载较大时，对高带宽(例如是大于1M)业务进行暂缓接入。当网络允许接入，根据网络类型，判断是否存在多种网络可供接入，根据目前电力无线专网建设现状，主要是LTE230和LTE1800两种电力无线专网。当存在多种可接入的电力无线专网时，执行异构专网选择算法公式，选择其中一种网络接入；只有一种可接入的电力无线专网时，则直接接入该网络。

如果识别为高带宽(例如是大于1M)业务，则将业务请求发送给LTE1800网络，这是因为LTE230网络在当前频率分配条件下，只有1M带宽频段，难以支撑高带宽业务传输。

如果识别为低带宽业务，则两种电力无线专网都能承载，则进行业务类型特征的识别，如果识别为控制类业务(包括精控类业务和一般控制类业务)，则进一步基于异构网络的接收信号强度和相应业务资源分区的资源空闲率进行选择，具体来说，当两种网络的接收信号强度相差不大，则由对应业务的资源空闲率决定网络接入对象；如果接收信号强度相差较大，选择信号强度大的网络接入，这是因为无线信号强度直接影响传输链路质量，进而影响丢包率、时延等参数，而对于控制类业务，需要保证传输质量，因此需要选择信号场强大的网络接入。

如图4所示，步骤S43，将待接入网络的业务接入第一无线专网或第二无线专网的过程具体包括：

步骤S431：判断是否存在两种所述电力无线专网进行接入；

步骤S432：当存在两种可接入无线专网时，通过异构专网选择公式选择接入第一无线专网或第二无线专网。异构专网选择公式为：

其中，R₁和R₂分别表示LTE230和LTE1800的接收信号强度；η_1j表示LTE230网络的第j个资源池的空闲度，j取1时，表示精控业务资源池的空闲度，j取2时，表示一般控制业务资源池的空闲度，j取3时，表示其他普通业务资源池的空闲度；Index()函数输出下标，当输出为1时，表示选择LTE230网络接入，输出为2时，表示选择LTE1800网络接入。所以在同样环境下，R1大于R2，又因为信号强度都是负数表示，比如-60dbm，所以R1/R2的比值不会大于1。选取0.8的比值是因为达到这个比值时，两个网络的接收信号强度差值在10dbm左右，已经差了一个量级，说明网络质量相差很大，这种情况就要考虑信号强度为网络选择的判别依据。

该异构网络选择算法的合理性在于LTE230系统和LTE1800系统都是基于LTE技术体制，两种网络最大的区别是工作频率和可用带宽不同，而这仅直接影响信号强度和传输速率，而在安全性、可靠性、时延等方面，两种网络差别不大，选择网络时不需考虑太多参数，故该算法计算过程简单，但具有实际应用价值。

在通过步骤S43确定接入的电力专线网络后，执行步骤S44：根据业务特征参数对接入网络的业务分配第一无线专网或第二无线专网的网络资源。

如图5所示，具体包括：

步骤S441：将第一无线专网或第二无线专网按照频率范围进行资源划分，生成多个资源分区；

步骤S442：根据业务特征参数判断业务的类型；

步骤S443：根据类型分配至不同的资源分区。

当业务接入网络后，进行网络资源分配，根据不同业务类型，分配不同的网络资源，首先判断是否是精控类业务(时延要求小于50ms)，如果是，分配专线网络资源，如果不是，再进行是否一般控制类业务判断(时延要求小于2S)，如果是，分配控制业务的共享资源，如果否，分配其他普通业务的共享资源。

为保证不同业务的传输质量以及电力业务的特殊安全防护需求，将可用无线网络承载的业务分为三个大类，分别为精准控制类业务(简称精控类业务)、一般控制类业务(包括配电自动化“三遥”、负荷控制等业务)和其他普通类业务(包括抄表、视频监控、移动作业等业务)，不同业务在时延、带宽等方面具有不同的网络通信需求(比如，根据安全管理规定、控制类业务必须使用电力专用网络进行承载)，需要针对不同业务提供不同类型的服务。

针对以上问题，本发明提出频率资源分区的概念，如图6所示，分为精控业务资源池、一般控制业务资源池、其他普通业务资源池，根据当前时刻的业务类型的业务量分配不同的资源池，一般控制类业务之间共享控制业务专用网络资源，其他普通业务共享其他普通业务专用网络资源，实现不同类别的业务隔离。如图7所示，在同一资源池的同一子载波中，在不同的时隙里，可以服务该类型业务的不同用户，在同一时隙里，不同的子载波上，也可以支持多个用户接入。具体每种业务的带宽是根据业务需求通过调整资源块RB(Resource Block)的数目来进行动态调整。一个RB是由12*7＝84个RE(Resource Element)组成，一个RE对应图7中的一个小方格，每个带宽为15kHz，7个RE组成一个时隙，共0.5ms。

本发明实施例提供的方法将精控类业务、一般控制类业务和其他类业务分别赋予了不同的物理隔离的资源池，保证不同类型业务之间资源隔离，保证服务质量且符合电力安全管理要求，继而实现精准控制类业务享用专用资源，保障服务质量，对提升电力无线网络的精益化服务水平具有重要意义。

实施例2

本发明实施例提供一种电力系统中的无线异构网络选择装置，如图8所示，该无线异构网络选择装置主要包括：业务请求接收模块1、业务特征参数提取模块2、接入网络选择模块3及网络资源分配模块4等。

其中，上述的业务请求接收模块1，用于接收待接入网络的业务的业务请求。具体地，可用于执行上述实施例1的步骤S1，具体过程在实施例1中已进行详细描述，在此不再赘述。

业务特征参数提取模块2，用于提取业务请求的业务特征参数；本发明实施例中提取的业务特征参数为：业务类型、业务时延、业务带宽，其中业务类型可以分为控制类业务和非控制类业务。具体地，可用于执行上述实施例1的步骤S2，具体过程在实施例1中已进行详细描述，在此不再赘述。

接入网络选择模块3，用于根据业务特征参数选择接入电力无线专网或无线公网；首先进行业务类别的判别，如果是控制类业务，则直接向电力无线专网发送接入请求，否则进行业务时延的判别，如果时延要求比较小(小于10S)则向无线专网发出接入请求，否则进入带宽判别，如果带宽要求大(大于0.5M)，则向无线专网发出接入请求，对于时延性要求低、带宽要求低的非控制类业务，则由无线公网进行承载，否则使用无线专网进行承载。具体地，可用于执行上述实施例1的步骤S3，具体过程在实施例1中已进行详细描述，在此不再赘述。

网络资源分配模块4，用于根据业务特征参数对接入网络的业务进行网络资源分配。当业务接入网络后，进行网络资源分配，根据不同业务类型，分配不同的网络资源，首先判断是否是精控类业务(时延要求小于50ms)，如果是，分配专线网络资源，如果不是，再进行是否一般控制类业务判断(时延要求小于2S)，如果是，分配控制业务的共享资源，如果否，分配其他普通业务的共享资源。具体地，可用于执行上述实施例1的步骤S4，具体过程在实施例1中已进行详细描述，在此不再赘述。

实施例3

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1中的电力系统中的无线异构网络选择方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

实施例4

本发明实施例还提供一种电力系统中的无线异构网络选择设备，如图9所示，包括：至少一个处理器210，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，以及与至少一个处理器通信连接的存储器220；图9中以一个处理器210为例。

处理器210、存储器220可以通过总线200或者其他方式连接，图9中以通过总线200连接为例。

其中，存储器220存储有可被处理器210执行的指令，处理器210通过运行存储在存储器220中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现实施例1中的方法。

一个或者多个模块存储在存储器220中，当被一个或者多个处理器210执行时，执行如图1所示的方法。

上述产品可执行本发明实施例1所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本发明实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图1所示的实施例中的相关描述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种电力系统中的无线异构网络选择方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收待接入网络的业务的业务请求；

提取所述业务请求的业务特征参数，所述业务特征参数包括：业务类型、业务时延、业务带宽；

根据所述业务特征参数选择接入电力无线专网或无线公网，所述电力无线专网包括：第一无线专网和第二无线专网，所述第一无线专网和第二无线专网的工作频率和可用宽带不同；

根据所述业务特征参数对接入网络的业务进行网络资源分配，包括：

判断所述业务带宽是否超过第二预设带宽；

如果所述业务带宽超过所述第二预设带宽，则将所述待接入网络的业务接入所述第二无线专网；

否则，将所述待接入网络的业务接入所述第一无线专网或所述第二无线专网；

根据所述业务特征参数对接入网络的业务分配所述第一无线专网或第二无线专网的网络资源；

所述将所述待接入网络的业务接入所述第一无线专网或所述第二无线专网，包括：

判断是否存在两种所述电力无线专网进行接入；

当存在两种可接入无线专网时，通过异构专网选择公式选择接入所述第一无线专网或第二无线专网，所述异构专网选择公式为：

其中，R₁和R₂分别表示第一无线专网和第二无线专网的接收信号强度；η_1j表示第一无线专网的第j个资源池的空闲度，j取1时，表示精控业务资源池的空闲度，j取2时，表示一般控制业务资源池的空闲度，j取3时，表示其他普通业务资源池的空闲度；Index()函数输出下标，当输出为1时，表示选择第一无线专网接入，输出为2时，表示选择第二无线专网接入。

2.根据权利要求1所述的电力系统中的无线异构网络选择方法，其特征在于，

根据所述业务特征参数选择接入电力无线专网或无线公网，包括：

依次判断所述待接入网络的业务是否满足以下的任一个接入条件：

所述业务类型为控制类业务、所述业务时延处于预设时间范围、所述业务带宽超过第一预设带宽；

当所述待接入网络的业务满足任一所述接入条件时，则选择将所述待接入网络的业务接入电力无线专网；

否则，选择将所述待接入网络的业务接入无线公网。

3.根据权利要求1所述的电力系统中的无线异构网络选择方法,其特征在于，所述根据所述业务特征参数对接入网络的业务分配所述第一无线专网或第二无线专网的网络资源，包括：

将第一无线专网或第二无线专网按照频率范围进行资源划分，生成多个资源分区；

根据所述业务特征参数判断所述业务的类型；

根据所述类型分配至不同的资源分区。

4.一种电力系统中的无线异构网络选择装置，其特征在于，包括：

业务请求接收模块，用于接收待接入网络的业务的业务请求；

业务特征参数提取模块，用于提取所述业务请求的业务特征参数，所述业务特征参数包括：业务类型、业务时延、业务带宽；

接入网络选择模块，用于根据所述业务特征参数选择接入电力无线专网或无线公网，所述电力无线专网包括：第一无线专网和第二无线专网，所述第一无线专网和第二无线专网的工作频率和可用宽带不同；

网络资源分配模块，用于根据所述业务特征参数对接入网络的业务进行网络资源分配，包括：

判断所述业务带宽是否超过第二预设带宽；

如果所述业务带宽超过所述第二预设带宽，则将所述待接入网络的业务接入所述第二无线专网；

否则，将所述待接入网络的业务接入所述第一无线专网或所述第二无线专网；

根据所述业务特征参数对接入网络的业务分配所述第一无线专网或第二无线专网的网络资源；

所述将所述待接入网络的业务接入所述第一无线专网或所述第二无线专网，包括：

判断是否存在两种所述电力无线专网进行接入；

当存在两种可接入无线专网时，通过异构专网选择公式选择接入所述第一无线专网或第二无线专网，所述异构专网选择公式为：

其中，R₁和R₂分别表示第一无线专网和第二无线专网的接收信号强度；η_1j表示第一无线专网的第j个资源池的空闲度，j取1时，表示精控业务资源池的空闲度，j取2时，表示一般控制业务资源池的空闲度，j取3时，表示其他普通业务资源池的空闲度；Index()函数输出下标，当输出为1时，表示选择第一无线专网接入，输出为2时，表示选择第二无线专网接入。

5.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任一所述的电力系统中的无线异构网络选择方法。

6.一种电力系统中的无线异构网络选择设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-3中任一项所述的电力系统中的无线异构网络选择方法。

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