星地融合通信终端的业务感知差异化功耗管理方法与系统与流程

本发明属于电力通信，具体涉及电力星地融合通信业务感知差异化功耗管理方法与系统。

背景技术：

1、随着新型电力系统建设的持续推进，电网正向着高比例新能源接入和高比例电力电子设备的形态快速演进。新能源场站、远海风电基地、偏远山区输电线路和应急抢修场景等区域普遍存在地面通信网络覆盖盲区，传统光纤和5g 等地面通信手段难以实现全场景覆盖。星地融合通信网络成为解决电力通信覆盖盲区问题以及支撑新型电力系统全域互联的核心技术路径。

2、在电力行业的实际部署中，大量通信终端如配网自动化终端、输电线路状态监测装置和新能源数据采集设备等，均部署在无市电供应的偏远山区、荒漠和海岛等区域，只能依赖蓄电池、太阳能光伏板等有限能源供电，终端的功耗水平直接决定了续航时长、电池更换周期与现场运维成本，功耗过高会导致运维频次大幅增加，甚至在极端天气下出现供电中断和业务停运的风险。因此，低功耗设计与精细化功耗管理是电力星地融合终端必须解决的核心技术问题。

3、尽管现有方案在一定程度上降低了终端功耗，但在电力行业场景下应用时仍存在明显缺陷：

4、（1）缺乏对电力业务差异性的感知与区分，统一的功耗管理策略无法兼顾差异巨大的业务需求，若以关键业务的性能为标准配置高功耗参数，会造成低优先级业务的大量能源浪费，若以节能为目标配置低功耗参数，又无法保障关键业务的可靠性与时延要求，始终存在能耗与业务质量的矛盾；

5、（2）功耗策略与业务服务质量需求脱节，现有功耗调控方案的决策依据主要是信号强度、数据流量、载荷大小等物理层和网络层参数，未能从业务层视角出发，建立业务服务质量需求与终端功耗状态之间的映射关系。功耗调整缺乏业务导向，无法根据业务的实际性能需求精准匹配功耗水平，难以实现业务质量与能耗效率的最优平衡；

6、（3）缺乏动态自适应的闭环优化能力，电力业务具有显著的时空波动性：在用电高峰时段，数据采集频次提升、调度与控制指令增多，通信需求大幅上升；在用电低谷时段，业务量显著下降，同时，新能源出力的随机性和气象条件的变化也会导致监测类业务的数据量与通信需求动态波动。现有方案多为静态参数配置或简单的触发式调整，无法持续适配业务的动态变化，难以在全时段和全场景下保持最优的功耗效率；

7、（4）现有电力终端功耗管理方案尚未将功耗优化机制与电力业务的特性进行深度耦合与差异化配置，无法充分发挥标准机制的节能潜力，同时也导致方案与商用卫星模组的兼容性不足，产业化落地门槛较高。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供星地融合通信终端的业务感知差异化功耗管理方法与系统，通过建立适配电力行业特性的业务分级体系，基于多维特征实现业务类型与等级的在线识别，将不同等级业务映射为差异化的终端功耗管理策略，并引入闭环反馈机制实现动态自适应优化，最终在严格保障高优先级电力业务通信质量的前提下，最大化提升终端能耗效率，延长终端续航时长，降低偏远地区电力终端的运维成本。

2、第一方面，本发明提供了星地融合通信终端的业务感知差异化功耗管理方法，包括：

3、获取待处理的电力业务数据，从电力业务数据中提取对应的业务特征信息；

4、将提取到的业务特征信息与预置的业务特征模板库进行匹配，识别电力业务数据对应的业务类型和业务等级；

5、根据预设的业务等级与功耗策略映射关系，查询确定与业务等级相匹配的目标功耗管理策略；目标功耗管理策略包括不连续接收周期参数、省电模式状态参数、通信模组唤醒策略参数和发射功率等级参数中的至少一种；

6、按照目标功耗管理策略，对电力星地融合通信终端的至少一个通信模组的工作状态与功耗参数进行配置控制。

7、第二方面，本发明提供了星地融合通信终端的业务感知差异化功耗管理系统，包括提取单元、识别单元、映射与匹配单元以及配置控制单元；

8、提取单元，用于获取待处理的电力业务数据，从电力业务数据中提取对应的业务特征信息；

9、识别单元，用于将提取到的业务特征信息与预置的业务特征模板库进行匹配，识别电力业务数据对应的业务类型和业务等级；

10、映射与匹配单元，用于根据预设的业务等级与功耗策略映射关系，查询确定与业务等级相匹配的目标功耗管理策略；目标功耗管理策略包括不连续接收周期参数、省电模式状态参数、通信模组唤醒策略参数和发射功率等级参数中的至少一种；

11、配置控制单元，用于按照目标功耗管理策略，对电力星地融合通信终端的至少一个通信模组的工作状态与功耗参数进行配置控制。

12、在一些可选的实施例中，业务特征信息包括数据包长度特征、数据包发送频率特征、应用层协议类型特征与数据包时间戳特征中的一种或至少两种的组合。

13、在一些可选的实施例中，识别电力业务数据对应的业务等级，包括：根据电力业务数据对通信时延、通信可靠性和通信带宽的需求的差异预先进行业务等级的优先级划分；业务等级的优先级划分按照从高到低的顺序，包括一级控制类业务、二级调度类业务、三级监测类业务、四级采集类业务和五级非实时类业务。

14、在一些可选的实施例中，业务等级的划分标准为：

15、一级控制类业务为时延要求小于或等于第一时长，可靠性要求大于或等于第一设定比例；

16、二级调度类业务为时延要求小于或等于第二时长，可靠性要求大于或等于第一设定比例；

17、三级监测类业务为时延要求小于或等于第三时长，可靠性要求大于或等于第一设定比例；

18、四级采集类业务为时延要求小于或等于第四时长，可靠性要求大于或等于第一设定比例；

19、五级非实时类业务为时延要求小于或等于第五时长，可靠性要求大于或等于第二设定比例；

20、第一设定比例大于或等于第二设定比例；第一时长小于第二时长，第二时长小于第三时长，第三时长小于第四时长；第四时长小于第五时长。

21、在一些可选的实施例中，目标功耗管理策略还包含链路冗余策略参数；目标功耗管理策略通过标准化参数集的形式下发至通信模组的控制接口。

22、在一些可选的实施例中，业务等级对应的目标功耗管理策略为：

23、一级控制类业务配置第一设定时长的不连续接收周期，持续监听状态，禁用省电模式，采用立即唤醒并保持连接的唤醒策略，配置第一发射功率等级的发射功率，采用高低轨双链路冗余策略；

24、二级调度类业务配置大于第一设定时长且小于或等于第二设定时长的不连续接收周期，延迟进入省电模式，采用预唤醒提前建立链路的唤醒策略，配置第二发射功率等级的发射功率，采用主链路加备用链路的冗余策略；

25、三级监测类业务配置大于第二设定时长且小于或等于第三设定时长的不连续接收周期，允许进入省电模式，采用按需唤醒策略，配置第三发射功率等级的发射功率，采用单链路传输策略；

26、四级采集类业务配置大于第三设定时长且小于或等于第四设定时长的不连续接收周期，允许进入深度省电模式，采用按上报周期定时唤醒的策略，配置第四发射功率等级的发射功率，采用单链路传输策略；

27、五级非实时类业务配置大于第四设定时长且小于或等于第五设定时长的最长不连续接收周期，允许进入深度省电模式，采用仅在低流量时段唤醒的策略，配置第五发射功率等级的发射功率，采用单链路传输且容忍重传的策略；

28、第一发射功率等级的发射功率大于第二发射功率等级的发射功率；第二发射功率等级的发射功率大于第三发射功率等级的发射功率；第三发射功率等级的发射功率大于第四发射功率等级的发射功率；第四发射功率等级的发射功率大于第五发射功率等级的发射功率。

29、在一些可选的实施例中，电力星地融合通信终端的通信模组包括卫星通信模组与地面通信模组；

30、对于一级控制类业务、二级调度类业务和三级监测类业务，启用地面通信模组进行数据传输，同时将卫星通信模组设置为低功耗待机的热备用状态，当地面通信模组的信号质量低于预设阈值时，快速切换至卫星通信模组传输；

31、对于四级采集类业务和五级非实时类业务，启用地面通信模组进行数据传输，卫星通信模组处于深度休眠状态，仅当地面通信模组信号丢失且持续时长超过预设时长阈值时，唤醒卫星通信模组进行传输。

32、在一些可选的实施例中，还包括目标功耗管理策略的动态自适应优化，包括：

33、在业务传输过程中，持续监测电力业务的实际传输质量参数；

34、按照预设的统计周期，判断当前业务的实际传输质量是否满足对应业务等级的服务质量目标；

35、若实际传输质量满足服务质量目标且存在性能富余，则下调当前功耗管理策略的功耗等级，以降低终端能耗；若实际传输质量不满足服务质量目标，则上调当前功耗管理策略的功耗等级，直至传输质量达标；

36、记录本次功耗策略调整结果至优化历史数据库。

37、在一些可选的实施例中，实际传输质量参数包括业务传输时延、数据传输成功率、通信信号强度中的任意一种或多种；统计周期为固定时长周期或固定传输次数周期。

38、本发明的有益效果是：

39、（1）本发明通过差异化的功耗管理机制，按照目标功耗管理策略进行配置控制，大幅削减无效待机功耗，相较于传统双模同时全时工作的方案，终端整体功耗大幅降低，节能效果显著，实现了业务质量与能耗的精准平衡；

40、（2）本发明采用精细化的差异化功耗管理有效降低了终端平均能耗，对于部署在偏远地区的电池供电终端，续航时间显著延长，大幅减少了现场电池更换和设备维护的频次，显著降低了偏远地区电力终端的运维成本与人力投入；

41、（3）本发明采用闭环反馈的动态优化机制，使终端能够根据业务的实时变化自动调整功耗策略，无需人工干预与静态配置，可完美适配用电峰谷变化、新能源出力波动和气象条件变化等场景下的业务需求波动，始终保持业务性能与能耗效率的最优状态。