CN113938944B - 一种配电网5g通信技术适配性评估方法 - Google Patents

一种配电网5g通信技术适配性评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网5G通信技术适配性评估方法,包括以下步骤:(1)基于5G场景偏好度,利用比例标度法计算配电网业务通信性能指标第一权重;(2)根据配电网业务对不同通信性能指标的需求差异性,利用熵权法计算配电网业务通信性能指标第二权重;(3)对配电网业务通信性能指标进行映射与量化;(4)对配电网业务通信性能指标进行正向化、归一化,并确定正负理想解;(5)利用所述的第一权重和第二权重计算5G通信技术与配电网业务的适配性。本发明评估方法克服了小跨度高权值带来的区分度过低问题,解决了配电网业务与5G通信技术适配性的科学、有效量化问题。

Description

一种配电网5G通信技术适配性评估方法
技术领域
本发明属于配电网通信技术领域,具体涉及一种配电网5G通信技术适配性评估方法。
背景技术
随着能源互联网的发展和“双碳”目标的提出,大量分布式电源接入配电系统,配电自动化将是电力系统自动化发展的重点,但是当前配电网存在节点多、覆盖面广、建设难度大等问题,目前的通信技术难以实现对配电网业务经济、有效地传输和服务,限制了配电网精益化地管控和智能化水平提升,配电网亟需构建安全、可靠、高效、灵活的通信技术支持。由于5G通信技术具有大带宽、低时延、高可靠、广连接等特点,可根据用户的需求进行定制,其建设方向与能源互联网发展战略需求高度吻合。但是目前5G网络的建设仅限于公网通信领域,针对电力行业的建设模式尚未开展。若将5G通信技术引入配电网,需要针对配电网业务特点,开展5G通信技术对配电网业务的适应性研究,为后期5G通信网络共建共享,以及在配电网中的规模化应用提供依据,助力能源互联网发展。因此,研究一种5G通信技术与配电网业务适配性的评估方法是目前急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种配电网5G通信技术适配性评估方法。该评估方法利用配电网业务通信性能指标第一权重和配电网业务通信性能指标第二权重计算5G通信技术与配电网业务的适配性,实现对配电网业务与5G通信技术的适配性科学评估。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种配电网5G通信技术适配性评估方法,主要包括以下步骤:
(1)基于5G场景偏好度,利用比例标度法计算配电网业务通信性能指标第一权重;
(2)根据配电网业务对不同通信性能指标的需求差异性,利用熵权法计算配电网业务通信性能指标第二权重;
(3)对配电网业务通信性能指标进行映射与量化;
(4)对配电网业务通信性能指标进行正向化、归一化处理,并确定正负理想解;将5G通信技术的最优性能指标值对应的正向化、归一化指标值作为正理想解,将0性能对应的归一化、正向化指标值设定为负理想解;
(5)利用步骤(1)中的配电网业务通信性能指标第一权重和步骤(2)中的配电网业务通信性能指标第二权重计算5G通信技术与配电网业务的适配性。
进一步的,所述步骤(1)中利用比例标度法计算配电网业务通信性能指标第一权重的过程为:5G网络以eMBB(Enhanced Mobile Broadband,增强移动宽带)、mMTC(MassiveMachine Type Communication,大规模机器通信)、uRLLC(Ultra Reliable&Low LatencyCommunication,超高可靠超低时延通信)三个场景作为典型应用场景,所述每个场景将提供不同的通信性能;基于5G场景偏好度的赋权法(Weighting method based on 5G scenepreference degree,WBS),将所述5G通信技术三大典型应用场景所能提供的不同通信性能视为三种不同的通信性能指标偏好性,根据所述偏好性通过比例标度法计算所述5G三大典型应用场景对配电网业务通信性能指标的偏好度进而得到配电网业务通信性能指标第一权重。
进一步的,所述比例标度法计算配电网业务通信性能指标第一权重的具体过程为:首先,设定配电网业务通信性能指标间的相互关系:5G典型应用场景提供的高性能指标在该场景下其标度值高于中性能指标,中性能指标其标度值高于低性能指标,并以此进行标度赋值,依据三个5G典型应用场景分别生成JeMBB、JmMTC、JuRLLC三个n维标度判断矩阵,以JeMBB为例标度判断矩阵具体结构如下所示:
JeMBB=(eju)n×n
其中,n为配电网业务通信性能指标个数;eju为标度系数表示第j个配电网业务通信性能指标相对于第u个配电网业务通信性能指标的重要程度;其次,分别计算三大典型应用场景的偏好度:对于eMBB场景,计算矩阵JeMBB第j行标度系数的几何平均数作为eMBB场景对j个配电网业务通信性能指标的初始偏好度ej’:
Figure BDA0003329331560000031
其中,n为判断矩阵的列数,即配电网业务通信性能指标的个数;对初始偏好度归一化得到eMBB场景对第j个配电网业务通信性能指标的偏好度wj eMBB
Figure BDA0003329331560000041
同理可得,mMTC场景对第j个配电网业务通信性能指标的偏好度wj mMTC以及uRLLC场景对第j个配电网业务通信性能指标的偏好度wj uRLLC;最后,将所述三个场景的偏好度求算数平均数,即得到第j个配电网业务通信性能指标第一权重wj’:
Figure BDA0003329331560000042
进一步的,所述步骤(2)中利用熵权法计算配电网业务通信性能指标第二权重的具体过程为:熵权法(the entropy weight method,EWM)关注的重点是取值差异大的配电网业务通信性能指标,差异越大,越能区分评价对象的优劣,引入变异系数衡量各项配电网业务通信性能指标的差异程度,消除量纲不同带来的不良影响;设有m个配电网业务,n个配电网业务通信性能指标,则第j个配电网业务通信性能指标的变异系数vj为:
Figure BDA0003329331560000043
其中,sta(xj)是第j个配电网业务通信性能指标xj的标准差;ave(xj)是第j个配电网业务通信性能指标xj的算数平均值,j=1,2,…,n,n为配电网业务通信性能指标个数,则第j个配电网业务通信性能指标第二权重wj *为:
Figure BDA0003329331560000044
进一步的,所述步骤(3)中配电网业务通信性能指标映射与量化的具体方法为:将配电网业务通信性能指标分为四类:非数值型指标、低区分度型指标、大跨度型指标和正常数值型指标,对所述非数值型指标、低区分度型指标和大跨度型指标根据以下规则进行映射:
1)非数值型指标映射成数值型指标:采用f1映射规则进行映射,K表示配电网业务通信性能指标集,B表示配电网业务集,该映射规则是根据配电网业务b∈B对配电网业务通信性能指标k∈K要求的高低程度对配电网业务进行排序,要求程度相同的业务排序顺序随机,然后根据排序将指标要求映射到正整数域
Figure BDA0003329331560000051
具体映射公式为:
Figure BDA0003329331560000052
Figure BDA0003329331560000053
其中,q(k,b)表示指配电网业务b在配电网业务通信性能指标k下的排序序号;b(k,q)表示指标k下序号q对应的配电网业务。符号表示左侧配电网业务比右侧配电网业务对配电网业务通信性能指标的要求高,符号表示两侧配电网业务对配电网业务通信性能指标的要求程度相同;
2)低区分度型指标映射成高区分度型指标:采用f2映射规则将低区分度型指标值映射到区间[X0,1]上,具体映射公式为:
Figure BDA0003329331560000054
其中,x表示配电网业务指标要求在该低区分度型指标下的原始数值,xmin表示该低区分度型指标下所有配电网业务指标要求的最小值,xmax表示该低区分度型指标下5G通信技术所能提供的最优性能大小;
3)大跨度型指标映射成合理跨度指标:采用f3规则进行映射,具体映射公式为:
f3(x)=log x
其中,x表示配电网业务在该大跨度型指标下指标要求的原始数值。
进一步的,所述步骤(4)中配电网业务通信性能指标正向化、归一化的具体方法为:首先,设存在m个配电网业务,n个配电网业务通信性能指标,则构成m×n维评价指标矩阵R;rij为第i个配电网业务的第j个配电网业务通信性能指标量化后的值;为了方便分析和计算,将配电网业务通信性能指标中的逆向指标先做正向化处理,然后再将已处理的逆向指标和正向指标进行标归一化处理,所述逆向通信性能指标进行正向化处理的具体公式如下:
Figure BDA0003329331560000061
其中,r*ij表示i个配电网业务的第j个逆向通信性能指标正向化值;maxj(rij)表示在第j个配电网业务通信性能指标下5G通信技术所提供的最优性能量化值,j∈Kcontrary,Kcontrary表示配电网业务通信性能指标中逆向指标集;其次,将正向化处理后的逆向通信性能指标和正向通信性能指标进行归一化处理,极值法作为一种无量纲化方法可将每一个指标数值映射到[r0,1],具体归一化公式为:
Figure BDA0003329331560000062
其中,r* minj表示第j个配电网业务通信性能指标下所有配电网业务正向化后指标数值的最小,r* maxj表示第j个配电网业务通信性能指标下的5G通信技术所能提供的最优性能正向化值,zij表示第i个配电网业务的第j个通信性能指标正向化、归一化值。
进一步的,所述步骤(5)中5G通信技术与配电网业务的适配性评估过程具体为:
首先,通过使用融合公式将配电网业务通信性能指标第一权重和配电网业务通信性能指标第二权重进行融合,得到配电网业务通信性能指标组合权重,融合公式具体如下:
Figure BDA0003329331560000071
其中wj’是配电网业务通信性能指标中第j个指标的第一权重,wj *是配电网业务通信性能指标中第j个指标的第二权重,wj是配电网业务通信性能指标中第j个指标的组合权重,α、β分为别配电网业务通信性能指标第一权重和配电网业务通信性能指标第二权重的融合系数;
其次,计算第i类配电网业务的通信性能指标要求的正向化、归一化数值与正理想解的距离di +和第i类配电网业务的通信性能指标与负理想解的距离di -,计算公式分别具体如下:
Figure BDA0003329331560000072
Figure BDA0003329331560000073
其中,zij表示第i类配电网业务的第j个通信性能指标要求正向化、归一化后的数值,wj是配电网业务通信性能指标中第j个指标的组合权重;
最后,计算5G通信技术与配电网业务适配性,第i类配电网业务的适配性Si的计算公式为:
Figure BDA0003329331560000081
其中,di +和di -分别为第i类配电网业务的通信性能指标与正理想解的距离和第i类配电网业务的通信性能指标与负理想解的距离;配电网业务的通信性能指标要求的正向化、归一化数值到正理想解的距离过小,则其通信需求距离5G所能提供的最高性能过于接近,说明5G通信技术对该类业务承载能力裕度过小,适配度不高;配电网业务的通信性能指标要求的正向化、归一化数值到负理想解的距离过小,该类业务对通信性能要求过低,用5G通信技术承载该类业务属于资源浪费,适配度不高;当配电网业务的通信性能指标要求的正向化、归一化数值趋于正负理想解中值时,5G通信技术对其承载,在性能上具有充足的裕度,同时不会造成资源浪费,适配度较高。
与现有技术相比,本发明具备的有益效果在于:
本发明将基于5G场景偏好度的配电网业务通信性能指标第一权重与基于配电网业务对不同通信性能指标需求差异性的配电网业务通信性能指标第二权重进行融合,体现了5G通信技术对配电网业务的承载能力,同时克服了小跨度高权值带来的区分度过低问题,通过计算电网业务通信性能指标要求在正向化、归一化并加权后与正、负理想解的距离,解决了配电网业务与5G通信技术适配性的科学、有效量化问题
附图说明
图1是本发明实施例中距离因子与配电网业务适配性计算结果图;
图2是本发明实施例中配电网业务正向化、归一化数据图;
图3是本发明评估方法与其他评估方法的配电网业务通信性能指标权重对比图;
图4是本发明评估方法与其他评估方法的配电网业务适配性对比图。
具体实施方式
以下将根据具体实施例对本发明作进一步的描述,需要说明的是,本实施例以本技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例
一种配电网5G通信技术适配性评估方法,具体包括以下步骤:
(1)选取端到端时延、用户体验速率、峰值速率、连接数密度、误码率、可靠性及安全区7个指标构成本发明配电网业务通信性能指标体系,详见表所示;选取配电网业务具体通信性能指标数据以及5G通信技术最优性能指标数据如表2所示;
表1本发明配电网业务通信性能指标体系及其含义
Figure BDA0003329331560000091
Figure BDA0003329331560000101
表2本发明配电网业务具体通信性能指标和5G通信技术最优性能指标数据
Figure BDA0003329331560000102
(2)将步骤(1)中选取的配电网业务通信性能指标进行映射与量化:指标体系中端到端时延、用户体验速率、峰值速率、连接数密度属于大跨度数据,对其采用f3进行映射;误码率指标属于低区分度型数据,采用f2进行映射,其中X0=0.1;可靠性、安全区指标属于非数值型数据,采用f1进行映射,然后再采用f2映射处理,上述指标所得结果具体如表3所示;所述f1、f2、f3对应的映射公式分别如下所示:
Figure BDA0003329331560000111
Figure BDA0003329331560000112
Figure BDA0003329331560000113
f3(x)=log x
其中,q(k,b)表示指配电网业务b在配电网业务通信性能指标k下的排序序号;b(k,q)表示k下序号q对应的配电网业务。符号>表示左侧配电网业务比右侧配电网业务对配电网业务通信性能指标的要求高,符号<>表示两侧配电网业务对配电网业务通信性能指标的要求程度相同;x表示配电网业务在各跨度指标下指标要求的原始数值;
表3本发明配电网业务具体通信性能指标映射与量化的结果
Figure BDA0003329331560000114
(3)将步骤(2)中已量化处理的配电网业务通信性能指标再进行正向化、归一化:指标体系中,端到端时延、误码率为逆向指标进行正向化、归一化处理,用户体验速率、峰值速率、连接数密度、可靠性及安全区为正向指标进行归一化处理,本发明r0=0.1,所述配电网业务通信性能指标正向化、归一化分析结果如表4所示,所述逆向通信性能指标进行正向化处理的具体公式如下:
Figure BDA0003329331560000121
其中,r*ij表示i个配电网业务的第j个逆向通信性能指标正向化值;maxj(rij)表示在第j个配电网业务通信性能指标下5G通信技术所提供的最优性能量化值,j∈Kcontrary,Kcontrary表示配电网业务通信性能指标中逆向指标集;其次,将正向化处理后的逆向通信性能指标和其他正向通信性能指标进行归一化处理,极值法作为一种无量纲化方法可将每一个指标数值映射到[r0,1],具体归一化公式为:
Figure BDA0003329331560000122
其中,r*minj表示第j个配电网业务通信性能指标下所有配电网业务正向化后指标数值的最小,r*maxj表示第j个配电网业务通信性能指标下的5G通信技术所能提供的最优性能正向化值,zij表示第i个配电网业务的第j个通信性能指标正向化、归一化值;
表4本发明配电网业务具体通信性能指标正向化、归一化的结果
Figure BDA0003329331560000123
(4)选取步骤(3)中已正向化、归一化处理的配电网业务通信性能指标的正、负理想解:选取5G通信技术最高指标标准对应的配电网业务通信性能指标正向化、归一化后数值为正理想解,以0性能对应的正向化、归一化后数值为负理想解,配电网业务通信性能指标正、负理想解结果如表5所示:
表5本发明配电网业务具体通信性能指标正、负理想解结果
理想解 端到端时延 用户体验速率 峰值速率 连接数密度 误码率 可靠性 安全区
正理想解Z+ 1 1 1 1 1 1 1
负理想解Z- 0 0 0 0 0 0 0
(5)计算配电网业务通信性能指标失误组合权重:首先利用比例标度法计算配电网业务通信性能指标的第一权重:根据设定的配电网业务通信性能指标间的相互关系进行标度赋值,依据三个5G典型应用场景分别生成JeMBB,JmMTC和JuRLLC三个n维标度判断矩阵,以JeMBB为例标度判断矩阵具体结构如下式所示,以及本发明采用的比例标度如表6所示;
JeMBB=(eju)n×n
其中,n为配电网业务通信性能指标个数;eju为标度系数表示第j个配电网业务通信性能指标相对于第u个配电网业务通信性能指标的重要程度;其次,分别计算所述三大典型应用场景的偏好度wj eMBB、wj mMTC和wj uRLLC,并由此计算配电网业务通信性能指标第一权重wj’,具体结果如表7所示;对于eMBB场景,计算矩阵JeMBB第j行标度系数的几何平均数作为eMBB场景对j个配电网业务通信性能指标的初始偏好度ej’,计算公式如下:
Figure BDA0003329331560000141
其中,n为判断矩阵的列数,即配电网业务通信性能指标的个数。对初始偏好度归一化得到eMBB场景对第j个配电网业务通信性能指标的偏好度wj eMBB,计算公式如下:
Figure BDA0003329331560000142
同理可得,mMTC场景对第j个配电网业务通信性能指标的偏好度wj mMTC以及uRLLC场景对第j个配电网业务通信性能指标的偏好度wj uRLLC;对上述三个场景偏好度求算数平均值得到第j个配电网业务通信性能指标第一权重wj’,计算公式如下:
Figure BDA0003329331560000143
然后,再利用熵权法计算配电网业务通信性能指标第二权重:根据各个配电网业务通信性能指标平均数ave(xj)以及标准差sta(xj)得到变异系数vj,归一化得到配电网业务通信性能指标第二权重wj*,具体结果表8所示;设有m个配电网业务,n个配电网业务通信性能指标,则第j个配电网业务通信性能指标的变异系数vj计算公式如下:
Figure BDA0003329331560000144
其中,sta(xj)是第j个配电网业务通信性能指标xj的标准差;ave(xj)是第j个配电网业务通信性能指标xj的算数平均值,j=1,2,…,n,n为配电网业务通信性能指标个数。则第j个配电网业务通信性能指标第二权重wj*计算公式为:
Figure BDA0003329331560000151
最后,通过使用融合公式将配电网业务通信性能指标第一权重和配电网业务通信性能指标第二权重进行融合,得到配电网业务通信性能指标组合权重,本发明采用的融合系数为α=β=0.5,表示两者在这个评价中具有相同的话语权,组合权重计算结果如表9所示,所述融合公式具体如下:
Figure BDA0003329331560000152
其中Wj’是配电网业务通信性能指标中第j个指标的第一权重,Wj*是配电网业务通信性能指标中第j个指标的第二权重,Wj是配电网业务通信性能指标中第j个指标的组合权重,α、β分为别配电网业务通信性能指标第一权重和配电网业务通信性能指标第二权重的融合系数;
表6本发明采用的比例标度表
标度取值含义 标度值pju
因素j比因素u同样重要 3/3
因素j比因素u较为重要 3/2
因素j比因素u很重要 3/1
因素j比因素u重要性相反 Puj=1/pju
表7本发明5G三大典型应用场景的偏好度以及配电网业务通信性能指标第一权重计算结果
Figure BDA0003329331560000153
Figure BDA0003329331560000161
表8各个配电网业务通信性能指标平均数ave(xj)、标准差sta(xj)、变异系数vj和第二权重
Figure BDA0003329331560000162
表9本发明配电网业务通信性能指标组合权重计算结果
Figure BDA0003329331560000163
(5)5G通信技术与配电网业务适配性评估过程:首先计算配电网业务通信性能指标要求正向化、归一化的数值与正理想解的距离di +和配电网业务通信性能指标要求正向化、归一化的数值与负理想解的距离di -;然后计算5G通信技术与配电网业务适配性Si,具体计算公式分别如下:
Figure BDA0003329331560000164
Figure BDA0003329331560000165
Figure BDA0003329331560000171
其中,zij表示第i类配电网业务的第j个通信性能指标要求正向化、归一化后的数值,wj是配电网业务通信性能指标中第j个指标的组合权重;根据上述公式计算得到5G通信技术与配电网业务适配性Si结果按照降序进行排列,具体结果如图1所示。在图1中,横坐标为各配电网业务指标,按适配性大小排列;左纵坐标表示各配电网业务指标的适配性,右纵坐标表示各配电网业务通信性能指标要求正向化、归一化的数值与正负理想解的距离。各配电网业务到正理想解的距离都很大且差距较小,由原始数据可知配电网业务对通信指标的需求相比5G通信技术性能要小得多,此时适配性主要由配电网业务到负理想解的距离因子决定,如图1所示,两者趋势基本一致。
各配电网业务按照适配性排序之后的各配电网业务通信性能指标正向化、归一化的数据对比,如图2所示。在图2中,横坐标代表配电网业务,纵坐标代表各配电网业务通信性能指标正向化、归一化的数据。由图2可以看出,遥测,遥控和遥信三种业务适配性较高,三者的端到端时延在所有配电网业务中处于最高水准,除去终端流量(用户体验速率)这一指标,其余指标都较为接近5G通信技术标准,具有较大优势;电力设备运行状态监测是所有可匹配配电网业务中适配性最低的,与其他配电网业务相比,其端到端时延要求与5G通信技术相差最远,终端流量(用户体验速率)、数据传输速率(峰值速率)、连接数密度等指标都与5G通信技术标准距离较远,因此使用5G通信技术传输该配电网业务较不合适,适配性低。
为了突出本发明评估方法的优势,将本发明评估方法与分别与单独使用WBS赋权法和EWM赋权法的适配性结果进行对比,结果如图3和图4所示。权重计算中,在WBS赋权法中可靠性指标的权重与其他指标相差不多,而在EWM赋权法中可靠性指标下各配电网业务的数值差异程度较小,在评价中所起的作用较小;使用本发明评估方法组合权重能较好地反映可靠性指标在适配性评价中的重要性,较能客观地利用指标的重要性和数据之间差异性,从而科学衡量指标权重。通过不同赋权法得到的权重对比如图3所示,由图3可以看出,在EWM赋权法中可靠性以及安全区指标下的配电网业务差异性较低导致占比很小,而本发明方法综合考虑了各指标在三大场景下的指标相对重要度,也考虑了在各指标下配电网业务的差异程度,既保证了指标间重要性评估的权威性,又从数据本身出发更好地区分配电网业务。
如图4所示,WBS赋权法、EWM赋权法以及本发明的评估方法得到的适配性大小对比趋势上大体是一样的,WBS赋权法的适配性大小基本上比发明的评估方法要大,而EWM赋权法则相对要小。尤其是配变视频监控上面的适配性判别有较大的分歧。可知,配变视频监控通信需求上有两个比较突出的指标,一是误码率指标,相较遥测,遥控和遥信三种配电网业务的指标需求要小得多,二是用户体验速率,占据优势;但是适配性是在充分考虑指标权重下的评估结果,尽管配变视频监控业务在用户体验速率中占据优势,但是在误码率、可靠性以及安全区的要求上面也远小于遥测,遥控和遥信三种业务,因此并不能如EWM赋权法所示与遥测,遥控和遥信三种业务持平;5G同时考虑其在连接数密度以及峰值速率上所占的优势,配变视频监控业务的适配性应当高于电力设备运行监测,可见本发明方法比WBS赋权法更能反映实际。通过以上分析,本发明方法能够对配电网业务与5G通信技术的适配性科学评估。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种配电网5G通信技术适配性评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)基于5G场景偏好度,利用比例标度法计算配电网业务通信性能指标第一权重;
(2)根据配电网业务对不同通信性能指标的需求差异性,利用熵权法计算配电网业务通信性能指标第二权重;
(3)对配电网业务通信性能指标进行映射与量化;
(4)对配电网业务通信性能指标进行正向化、归一化处理,并确定正负理想解;
(5)利用步骤(1)中的配电网业务通信性能指标第一权重和步骤(2)中的配电网业务通信性能指标第二权重计算5G通信技术与配电网业务的适配性;
所述步骤(1)中利用比例标度法计算配电网业务通信性能指标第一权重的过程为:5G网络以eMBB、mMTC和uRLLC三个场景作为典型应用场景,所述每个场景将提供不同的通信性能;基于5G场景偏好度的赋权法,将所述5G通信技术三大典型应用场景所能提供的不同通信性能视为三种不同的通信性能指标偏好性,根据所述偏好性通过比例标度法计算所述5G三大典型应用场景对配电网业务通信性能指标的偏好度进而得到配电网业务通信性能指标第一权重;
所述比例标度法计算配电网业务通信性能指标第一权重的具体过程为:首先,设定配电网业务通信性能指标间的相互关系:5G典型应用场景提供的高性能指标在该场景下其标度值高于中性能指标,中性能指标其标度值高于低性能指标,并以此进行标度赋值,依据三个5G典型应用场景分别生成JeMBB、JmMTC、JuRLLC三个n维标度判断矩阵,以JeMBB为例标度判断矩阵具体结构如下所示:
JeMBB=(eju)n×n
其中,n为配电网业务通信性能指标个数;eju为标度系数表示第j个配电网业务通信性能指标相对于第u个配电网业务通信性能指标的重要程度;其次,分别计算三大典型应用场景的偏好度:对于eMBB场景,计算矩阵JeMBB第j行标度系数的几何平均数作为eMBB场景对j个配电网业务通信性能指标的初始偏好度ej’:
Figure FDA0004214947520000021
其中,n为判断矩阵的列数,即配电网业务通信性能指标的个数;对初始偏好度归一化得到eMBB场景对第j个配电网业务通信性能指标的偏好度wj eMBB
Figure FDA0004214947520000022
同理可得,mMTC场景对第j个配电网业务通信性能指标的偏好度wj mMTC以及uRLLC场景对第j个配电网业务通信性能指标的偏好度wj uRLLC;最后,将所述三个场景的偏好度求算数平均数,即得到第j个配电网业务通信性能指标第一权重wj’:
Figure FDA0004214947520000023
所述步骤(2)中利用熵权法计算配电网业务通信性能指标第二权重的具体过程为:设有m个配电网业务,n个配电网业务通信性能指标,则第j个配电网业务通信性能指标的变异系数vj为:
Figure FDA0004214947520000031
其中,sta(xj)是第j个配电网业务通信性能指标xj的标准差;ave(xj)是第j个配电网业务通信性能指标xj的算数平均值,j=1,2,…,n,n为配电网业务通信性能指标个数,则第j个配电网业务通信性能指标第二权重wj *为:
Figure FDA0004214947520000032
所述步骤(3)中配电网业务通信性能指标映射与量化的具体方法为:将配电网业务通信性能指标分为四类:非数值型指标、低区分度型指标、大跨度型指标和正常数值型指标,对所述非数值型指标、低区分度型指标和大跨度型指标根据以下规则进行映射:
1)非数值型指标映射成数值型指标:采用f1映射规则进行映射,K表示配电网业务通信性能指标集,B表示配电网业务集,该映射规则是根据配电网业务b∈B对配电网业务通信性能指标k∈K要求的高低程度对配电网业务进行排序,要求程度相同的业务排序顺序随机,然后根据排序将指标要求映射到正整数域
Figure FDA0004214947520000033
具体映射公式为:
f1:
Figure FDA0004214947520000034
Figure FDA0004214947520000035
其中,q(k,b)表示指配电网业务b在配电网业务通信性能指标k下的排序序号;b(k,q)表示k下序号q对应的配电网业务;符号>表示左侧配电网业务比右侧配电网业务对配电网业务通信性能指标的要求高,符号
Figure FDA0004214947520000042
表示两侧配电网业务对配电网业务通信性能指标的要求程度相同;
2)低区分度型指标映射成高区分度型指标:采用f2映射规则将低区分度型指标值映射到区间[X0,1]上,具体映射公式为:
Figure FDA0004214947520000041
其中,x表示配电网业务指标要求在该低区分度型指标下的原始数值,xmin表示该低区分度型指标下所有配电网业务指标要求的最小值,xmax表示该低区分度型指标下5G通信技术所能提供的最优性能大小;
3)大跨度型指标映射成合理跨度指标:采用f3规则进行映射,具体映射公式为:
f3(x)=log x
其中,x表示配电网业务在该大跨度型指标下指标要求的原始数值;
所述步骤(4)中配电网业务通信性能指标正向化、归一化的具体方法为:首先,设存在m个配电网业务,n个配电网业务通信性能指标,则构成m×n维评价指标矩阵R;rij为第i个配电网业务的第j个配电网业务通信性能指标量化后的值;为了方便分析和计算,将配电网业务通信性能指标中的逆向指标先做正向化处理,然后再将已处理的逆向指标和正向指标进行标归一化处理,所述逆向通信性能指标进行正向化处理的具体公式如下:
Figure FDA0004214947520000051
其中,r*ij表示i个配电网业务的第j个逆向通信性能指标正向化值;maxj(rij)表示在第j个配电网业务通信性能指标下5G通信技术所提供的最优性能量化值,j∈Kcontrary,Kcontrary表示配电网业务通信性能指标中逆向指标集;其次,将正向化处理后的逆向通信性能指标和正向通信性能指标进行归一化处理,极值法作为一种无量纲化方法可将每一个指标数值映射到[r0,1],具体归一化公式为:
Figure FDA0004214947520000052
其中,r* minj表示第j个配电网业务通信性能指标下所有配电网业务正向化后指标数值的最小,r* maxj表示第j个配电网业务通信性能指标下的5G通信技术所能提供的最优性能正向化值,zij表示第i个配电网业务的第j个通信性能指标正向化、归一化值;
所述步骤(5)中5G通信技术与配电网业务的适配性评估过程具体为:
首先,通过使用融合公式将配电网业务通信性能指标第一权重和配电网业务通信性能指标第二权重进行融合,得到配电网业务通信性能指标组合权重,融合公式具体如下:
Figure FDA0004214947520000053
其中wj’是配电网业务通信性能指标中第j个指标的第一权重,wj *是配电网业务通信性能指标中第j个指标的第二权重,wj是配电网业务通信性能指标中第j个指标的组合权重,α、β分为别配电网业务通信性能指标第一权重和配电网业务通信性能指标第二权重的融合系数;
其次,计算第i类配电网业务的通信性能指标要求的正向化、归一化数值与正理想解的距离di +和第i类配电网业务的通信性能指标与负理想解的距离di -,计算公式分别具体如下:
Figure FDA0004214947520000061
Figure FDA0004214947520000062
其中,zij表示第i类配电网业务的第j个通信性能指标要求正向化、归一化后的数值,wj是配电网业务通信性能指标中第j个指标的组合权重;
最后,计算5G通信技术与配电网业务适配性,第i类配电网业务的适配性Si的计算公式为:
Figure FDA0004214947520000063
其中,di +和di -分别为第i类配电网业务的通信性能指标与正理想解的距离和第i类配电网业务的通信性能指标与负理想解的距离。
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