面向智能配電的異構(gòu)融合網(wǎng)絡無線資源管理.pdf

1、高速、雙向、集成的通信系統(tǒng)是智能配電網(wǎng)實現(xiàn)動態(tài)、實時信息和電力交互的基礎(chǔ)。智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)在接入網(wǎng)部分，目前尚無一種單一網(wǎng)絡能夠滿足該部分通信業(yè)務對于服務質(zhì)量的工業(yè)化需求。異構(gòu)網(wǎng)絡的融合是新一代無線通信系統(tǒng)發(fā)展的主要特征，其通過多種無線接入技術(shù)重疊覆蓋的方式提供安全、可靠、實時的通信服務，非常適合應用在智能配電自動化系統(tǒng)的接入網(wǎng)部分。由于彼此之間資源形式和管控機制各異，異構(gòu)網(wǎng)絡間的協(xié)同和融合并不是對多種無線接入技術(shù)之間簡單的

2、疊加，而是對異構(gòu)網(wǎng)絡資源的高效整合和利用。因此，無線資源管理是實現(xiàn)異構(gòu)融合網(wǎng)絡有序組織和高效利用的關(guān)鍵。在上述背景下，本文緊緊圍繞智能配電通信業(yè)務的QoS需求，建立了一種面向智能配電的異構(gòu)融合網(wǎng)絡模型，進而對異構(gòu)模型中的無線資源管理關(guān)鍵技術(shù)展開研究，旨在為構(gòu)建高效穩(wěn)定的智能配電通信網(wǎng)絡和可靠實時的業(yè)務服務機制提供一種新思路。
　　在對異構(gòu)融合網(wǎng)絡互聯(lián)互通架構(gòu)、智能配電網(wǎng)對通信系統(tǒng)的要求以及智能配電通信業(yè)務分類及需求分析等研究的基礎(chǔ)

3、上，提出了一種面向智能配電的異構(gòu)融合網(wǎng)絡模型。該模型突破了傳統(tǒng)配電網(wǎng)接入層單一網(wǎng)絡覆蓋的現(xiàn)狀，支持多種無線接入技術(shù)重疊覆蓋，為智能配電通信業(yè)務的實現(xiàn)提供更加可靠和安全的保障。在該異構(gòu)融合網(wǎng)絡的功能架構(gòu)中采用環(huán)境感知網(wǎng)絡的概念，對異構(gòu)網(wǎng)絡間的信息交互和資源協(xié)同管理提供可行的支持，對配電終端提供透明的服務，支撐高效的異構(gòu)無線網(wǎng)絡資源管理優(yōu)化決策。
　　針對異構(gòu)融合網(wǎng)絡中配電通信業(yè)務接入網(wǎng)絡的選擇問題，首先從網(wǎng)絡性能的客觀角度，提出基于

4、熵權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)分析接入選擇算法。算法根據(jù)接收信號強度、剩余可用資源和當前業(yè)務阻塞率構(gòu)造判決矩陣，通過規(guī)范化處理和灰色關(guān)聯(lián)計算得到反映各接入網(wǎng)性能指標水平的灰色關(guān)聯(lián)矩陣，采用熵權(quán)法獲得各性能的權(quán)重，結(jié)合關(guān)聯(lián)矩陣得到各異構(gòu)網(wǎng)絡性能排序，按照排序結(jié)果將終端接入到最優(yōu)網(wǎng)絡;其次，綜合考慮網(wǎng)絡性能和業(yè)務需求，提出基于粗糙集理論和層次分析法的接入選擇算法，該算法以QoS最優(yōu)化為目標確定能代表網(wǎng)絡性能的屬性量，利用粗糙集理論和層次分析法分別從網(wǎng)絡性

5、能和業(yè)務偏好角度確定判決指標的主客觀權(quán)重，并通過最小二乘法進行折中，動態(tài)地為不同屬性分配權(quán)值，更加合理地評價網(wǎng)絡的綜合性能，為終端的接入做出最優(yōu)的選擇。
　　對于異構(gòu)融合網(wǎng)絡的負載均衡問題，首先，從業(yè)務的準入控制角度，研究一種基于多目標優(yōu)化控制的負載均衡算法，算法以業(yè)務占用網(wǎng)絡資源最少、網(wǎng)絡間負載最均衡和業(yè)務阻塞率最低構(gòu)建多目標優(yōu)化模型，選用高斯和戒上型組合隸屬度函數(shù)對目標函數(shù)進行模糊化處理，通過遺傳算法求得業(yè)務準入最優(yōu)方案。其次

6、，從重載網(wǎng)絡業(yè)務轉(zhuǎn)移的角度，研究基于效用函數(shù)和模糊邏輯系統(tǒng)的負載均衡算法，該算法從網(wǎng)絡的有效帶寬、RT業(yè)務的阻塞率和NRT業(yè)務的平均傳輸時間三個方面，設計不同的效用函數(shù)，并通過模糊邏輯系統(tǒng)綜合考慮網(wǎng)絡性能，實現(xiàn)有效地業(yè)務轉(zhuǎn)移。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，綜合考慮業(yè)務的準入控制和重載網(wǎng)絡的業(yè)務轉(zhuǎn)移，研究智能配電異構(gòu)融合網(wǎng)絡中的混合負載均衡問題。首先，提出基于資源預留與強占機制的混合負載均衡算法，其利用三角模融合算子來進行網(wǎng)絡實時負載水

7、平的衡量，對于重載網(wǎng)絡轉(zhuǎn)移適量的業(yè)務至輕載網(wǎng)絡進行服務;并通過基于資源預留和強占優(yōu)先的準入控制策略對不同類型的新業(yè)務按照業(yè)務優(yōu)先級進行服務，保證在網(wǎng)絡忙閑時均能使網(wǎng)絡間的負載趨于均衡，在保證高優(yōu)先級的業(yè)務得到可靠、高效服務的同時也適當降低了低優(yōu)先級業(yè)務的阻塞率。其次，提出基于0/1規(guī)劃模型與遺傳算法的混合動態(tài)負載均衡算法，該算法首先根據(jù)異構(gòu)融合網(wǎng)絡中各無線接入網(wǎng)的實時負載水平動態(tài)調(diào)節(jié)重載網(wǎng)絡與輕載網(wǎng)絡之間的業(yè)務量;其次對新產(chǎn)生的配電通信