面向并发多业务的宽带电力线载波通信跨层资源分配算法研究

宽带电力线载波通信采用自适应正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术有效提升了通信速率,为实现电力多业务应用提供了丰富的通信资源保证。现有研究多是基于单一层级的网络状态进行资源划分,各业务所需速率多为静态预先设定且为固定值,因此会导致各子载波信噪比存在明显差异性的情况下,系统无法根据业务的不同QoS需求及网络中实时队列长度对所需资源进行自适应调整。抑或缺乏依据当前网络状态的动态调配灵活性,导致通信资源的浪费或通信需求无法满足。文章针对并发多业务的资源分配问题,通过应用层、数据链路层、物理层间的数据映射,建立了跨层资源分配模型。根据应用层电力多业务的QoS需求、数据链路层缓存区内队列长度以及底层物理层子载波和系统功率,将数据分组等待时延以及分组损耗映射为实时/非实时类用户的最低传输速率,进而提出基于效用函数的MAC层用户调度和物理层资源分配算法。最后通过典型电力线信道环境仿真实验发现:所提算法比现有2个电力线载波资源分配算法在多业务并发场景下单用户的吞吐量最高可提升47.62%,分组等待时延缩短37.25%,分组损耗降低72.04%。更好的资源分配使得文章所提算法能够在保证QoS需求情况下,允许更多的用户同时接入系统,有效提升了基于OFDM的宽带电力线载波通信资源利用率。     

基于证据理论的电力线OFDM多业务跨层动态资源分配算法

针对正交频分复用（OFDM）系统提出了一种基于D-S证据理论的媒体接入控制(MAC)层调度策略,该策略采用QoS要求中时延、速率公平性和丢包率三个评价指标来确定数据包调度优先级。通过为各评价指标分别选取隶属度函数,进而求得基本概率分配值,并利用D-S证据理论的合成法则将三个评价指标进行融合判决,判决后结果作为层间信息传递给物理(PHY)层,PHY层根据MAC层提供的控制参数,完成子载波、功率和比特的分配,实现跨层资源分配。建立电力线通信(PLC)系统模型,仿真并与现有跨层资源分配算法比较,结果表明所提算法能够根据信道条件在满足多业务用户Qos需求的情况下动态分配资源,在保证系统性能的基础上满足不同业务用户的QoS要求。     

基于证据理论的电力线OFDM多业务跨层动态资源分配算法

针对正交频分复用(OFDM)系统提出了一种基于D-S证据理论的媒体接入控制(MAC)层调度策略,该策略采用QoS要求中时延、速率公平性和丢包率三个评价指标来确定数据包调度优先级。通过为各评价指标分别选取隶属度函数,进而求得基本概率分配值,并利用D-S证据理论的合成法则将三个评价指标进行融合判决,判决后结果作为层间信息传递给物理(PHY)层,PHY层根据MAC层提供的控制参数,完成子载波、功率和比特的分配,实现跨层资源分配。建立电力线通信(PLC)系统模型,仿真并与现有跨层资源分配算法比较,结果表明所提算法能够根据信道条件在满足多业务用户Qos需求的情况下动态分配资源,在保证系统性能的基础上满足不同业务用户的QoS要求。     

基于公平因子的宽带电力线OFDM系统跨层资源分配

针对宽带电力线通信OFDM系统的资源优化分配问题,在分析低压宽带电力线通信系统网络结构的基础上,建立资源不足且存在多种实际约束下多业务多用户在多子载波上的资源分配模型,提出一种基于公平因子及用户紧急度的跨层资源分配算法,在保证RT用户最小速率及NRT用户间公平性的同时最大化系统吞吐量。典型电力线信道环境下的仿真结果表明,算法在满足资源分配模型优化目标下性能更优。     

基于宽带OFDM电力线通信的载波资源分配算法

陕西地区传统电力线系统主要是窄带通信,若考虑到宽带OFDM电力线通信时,就面临着如何将载波资源进行有效分配的问题。鉴于此,提出了一种基于拍卖框架的载波资源分配方法,叫做基于中继拍卖(Relay Auction)的宽带OFDM电力线通信的载波资源分配,简称RA方法。主要用于解决宽带OFDM电力线通信中载波分配的效率与公平性,并且实现较好的连接阻塞概率性能。算法主要基于拍卖的框架,其中配备了网络中的集中器作为拍卖人,而簇头结点作为投标人,彼此竞争宽带OFDM通信网络中的载波资源,叶子结点通过簇头结点中继获得资源。本方法采用了源结点、中继结点和目的结点间的层级稳健结构,增强了系统的稳健性,与此同时有效地进行资源分配,实现了全网吞吐量的最大化、公平和效率。     

混合业务下的电力线通信资源优化分配

充分利用电力线频带资源、提高网络中用户各种业务的服务质量是宽带电力线通信系统的重要目标。讨论了功率谱密度限制条件下正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统中多用户混合业务资源优化分配问题,提出一种低复杂度的分配算法。首先,利用相对差额分配算法为用户实时业务进行资源分配以保证服务质量(qualityofservice,QoS);然后对非实时性业务采用比例公平算法分配剩余资源;最后利用比特削减算法控制总的发射功率。在典型电力线信道环境下进行了仿真,结果表明:与已有算法相比,所提出的算法可以有效地保证实时业务的服务质量并在兼顾公平性原则的前提下提高系统的总吞吐量,且具有较低的复杂度;同时,该算法满足电力线通信系统总发射功率和功率谱密度限制的双重约束条件要求,符合宽带电力线通信的要求。     

计及接入控制策略的宽带电力线OFDM系统跨层资源分配

针对宽带电力线资源分配中的Qo S需求保证及用户间公平性问题,提出了一种计及接入控制策略的宽带电力线OFDM系统跨层资源分配算法。首先建立了多用户跨层资源分配系统模型;其次通过公平因子约束实现整体算法的公平性,并提出一种接入控制策略,在某一个或几个用户信道质量较差而需要消耗大量系统资源的情况下,通过拒绝这些用户的接入来保证系统的整体性能;最后,在典型电力线信道的环境下,对该算法及对比算法进行了仿真,仿真结果证明所提算法相对于对比算法可以更有效地满足Qo S及公平性需求,提升系统性能。     

基于IPv6的低压电力线载波树型路由控制机制

将电力线载波通信网络应用于智能电网中,有效延长通信距离是亟待突破的技术难题。为此,提出一种基于IPv6的低压电力线载波树型路由机制,子网节点通过支持IPv6地址自动分配的分布式地址分配策略来构建载波网络层次转发树模型。中继节点以MAC头中的目的地址进行下一跳路由转发,并结合IPv6适配层中的Mesh头实现多跳路由寻址。在层次转发树中,中继节点只需存储与其子节点数相当的信息项即可实现子网内路由信息的快速生成。搭建了电力载波通信配电网树型拓扑结构测试平台,测试结果表明,该树型路由控制机制能够以较小的时延进行IPv6数据包的多跳转发,并有效延长了电力线载波通信距离。     

宽带电力线载波通信物理层资源分配新算法

宽带电力线载波基于正交频分复用技术可实现电力串行通信数据的并行传输,增强了电力通信系统的实时性与高效性.针对宽带电力线载波通信资源分配问题,文中提出了一种低复杂度的物理层资源分配算法,首先基于等功率分配方式确定各用户为满足其最低速率需求所需的子载波集合,将多用户资源分配问题降维成单用户资源分配问题,之后对各用户所分配的...     

混合业务公平的宽带电力线正交频分复用系统跨层资源分配

在宽带电力线正交频分复用系统通信容量资源不足、实时业务要求固定速率/比特和非实时业务要求最小速率/比特、总功率受限子载波等功率的约束下,建立满足实时业务稳定性和非实时业务公平性的多目标优化跨层资源分配模型,提出混合业务公平性与速率自适应相结合的跨层资源分配算法。在典型电力线信道环境下进行仿真和分析,结果表明提出算法性能优于对比算法且更满足多用户混合业务电力线通信资源分配的多目标优化要求。     

欧洲电力线智能计量发展标准简介

低压电力线载波通信采用低压电力线作为传输介质,为通信网络“最后一公里”问题提供了一个很好的解决方案.本文介绍了一个新的基于OFDM技术的低压电力线载波通信标准——电力线智能计量发展(Power-line Intelligent Metering Evolution,PRIME),对PRIME的物理层、MAC层和汇聚层进...     

多用户电力线通信自适应OFDM系统中的资源分配与交换优化

自适应正交频分复用(OFDM)是一种实现电力线多用户高速数据通信的技术,资源动态分配是这一技术的重要组成部分。文章针对电力线通信的限制条件,探讨了在最大总功率、各用户要求最小速率、各子载波分配最大功率和比特数的约束下,多用户在多子载波上自适应比特和功率分配的数学模型,提出一种新的速率自适应动态资源分配算法,其实现分为4个相互联系的阶段,依次是确定工作子载波、单用户资源分配、子载波和功率交换、比特交换和功率调整。在典型电力线信道环境下的仿真结果表明,该算法比已有的多用户频谱分配优化算法性能更优,能更好地满足多用户资源分配模型的目标要求。     

单用户电力线通信自适应OFDM系统的资源分配

分析了电力线通信自适应OFDM系统在每OFDM符号内的总比特数、各子载波上的最大功率和比特数约束下,单用户在多子载波上功率自适应的资源分配模型,探讨了其发射总功率最小的最优分配准则,提出了一种基于最优分配准则的单用户功率自适应的资源分配和调整算法,其组成可分为资源预分配、约束调整和交换调整。在典型电力线环境下仿真结果表明,所提算法性能与改进的位添加查表算法性能相当,接近位添加法;而其运算复杂度低于改进的位添加查表算法,远小于位添加法。     

基于SDN与NFV的电力5G网络切片差异化资源分配方案

基于SDN与NFV技术框架,以满足电力多业务差异化需求为目标,设计了面向大规模采集类业务、低时延电力工控业务、移动大带宽巡检类业务等场景的电力5G网络切片方案;建立了从电力业务需求到网络切片通信、计算资源的映射模型,揭示了两者之间的作用机理与转换关系.以电力多业务传输带宽、时延以及计算资源需求为约束条件,建立了电力5G多业务网络切片运行经济性最优数学模型,提出网络切片通信与计算资源的联合分配算法,实现了电力网络切片资源高效、经济利用.     

面向新型电力系统的边缘缓存与计算资源迁移策略

随着以新能源为主体的电力系统的发展，分布式特征明显，终端设备数量剧增。海量用电负荷的调度和控制面临着时延过高和计算效率不足等问题，亟待建立高效的通信网络以有效提高电力系统的运行效率和可靠性。针对现有边缘计算技术与电力系统结合中未考虑在边缘网络资源管理中服务缓存和虑拟机(virtual machine, VM)迁移的联合优化问题，基于任务卸载模型、服务缓存模型和VM迁移模型，提出了一种联合服务缓存和VM迁移的边缘资源分配策略，旨在提高系统性能。针对服务缓存与VM迁移联合优化的耦合性问题，将原问题解耦成两个子问题的方法进行迭代求解，以实现更优的资源分配效果。仿真结果进一步证明了所提策略在性能方面表现更优，与其他方案相比可以得到更低的任务处理时延。     

电力系统保护OTN通信网路由均衡规划方法

针对电力系统保护光传送网(OTN)通信网路由规划光层链路资源占用不均衡问题,提出一种电力系统保护OTN通信网路由均衡规划方法。首先,阐述了电力系统保护通信网的结构与业务需求;然后,在构建电力系统保护OTN通信网网络分层模型的基础上,量化电层和光层指标作为约束条件,提出了含传输时延、业务可靠性、电层资源占用率和光层资源占用率的路由均衡最优规划模型和模型求解方法;最后,实验验证了该规划方法的有效性。仿真结果表明,该规划方法可以避免高负载光层链路和光层节点的出现,降低了光层链路占用率标准差。     

Delay optimal cognitive multiple access: a superposition coding approach

Cognitive radio (CR) is a powerful solution that can significantly improve the radio spectrum resources efficiency by allowing secondary users (SUs) to borrow unused spectrum from primary licensed networks. Conventional CR protocols allow an SU to transmit only when the primary users (PUs) are not active. However, waiting for idle timeslots may induce large packet delay and loss, so as to result in poor quality of service (QoS) for the SU. To overcome this, a joint coding and scheduling (JCS) method for cognitive multiple access is proposed. In particular, a successive interference decoder is utilized in the physical layer to thoroughly mitigate the SU’s interference to PU. A joint channel and queue aware scheduling is then proposed for the MAC layer of SU to minimize its average packet delay given a power constraint. We shall adopt Markov models to derive the analytical results on delay, packet-loss rate, and power consumption of the proposed scheme. Then by formulating and solving cross-layer optimization problem, we obtain the optimal scheduling parameter and the performance limit of the JCS in terms of delay-power tradeoff.     

面向电力物联网信息感知的低压电力线与微功率无线通信融合方法

为提高电力物联网信息感知层面的覆盖范围和可靠性,提出一种构建低压电力线与微功率无线通信跨层融合网络(CPW)的方法。首先建立CPW的统一介质访问控制(MAC)层模型,为实现CPW网络层的融合提供基础支持;然后提出一种结合布朗运动与局部收敛次数控制的改进蚁群算法,完成了CPW的组网过程;对CPW的子业务流进行分配,并提出业务分配中的误码率需求因子,实现了低压电力线与微功率无线通信网络的跨层融合。仿真结果表明,该跨层融合网络的通信链路服务质量优于电力线与无线双模或级联通信网络,用户可以根据不同业务设置相应的误码率需求因子,以兼顾通信链路质量与网络负载均衡,保障CPW的高效性和可靠性。