一种时延约束的跨层配电通信链路部署方法与流程

本发明涉及电力，具体涉及一种时延约束的跨层配电通信链路部署方法。

背景技术：

1、随着新型电力系统建设的推进，配电网正由传统的单向辐射网络向多源、多荷、双向互动的能源互联网转变。配电自动化、分布式能源接入、高级计量等业务对通信网络的实时性、可靠性和覆盖范围提出了严苛要求。特别是差动保护、精准负荷控制等业务，往往具有毫秒级的低时延约束。

2、目前的配电通信网通常采用“终端-接入层-汇聚层-核心层”的层级架构。在实际部署中，面临以下挑战：

3、异构网络融合难：配电通信场景复杂，光纤通信（epon/工业以太网）虽然稳定但铺设成本高昂，且难以覆盖所有末梢节点；无线专网（如230mhz lte）、公网4g/5g覆盖灵活但时延抖动较大；电力线载波（plc）成本低但受信道环境干扰严重。现有方案往往单一依赖某种技术，缺乏跨层级的统一调度。

4、时延保障与经济性矛盾：为了满足严格的端到端时延约束，传统做法通常是铺设光纤直连或缩短中继跳数，但这会导致巨大的基础设施建设投资。反之，若单纯追求低成本，采用多跳无线中继，则可能因为信道竞争和排队导致累积时延超标。

5、静态规划适应性差：现有的通信链路规划多为静态设计，未充分考虑地理空间上的节点分布特性。当中继节点选择不合理时，会导致无效的长距离传输或多跳累积时延，无法在保证时延的前提下实现最优经济部署。

6、因此，亟需一种能够在严格时延约束下，综合考虑地理空间位置、异构通信技术特性及部署成本的跨层链路经济性部署方法，以实现配电通信网资源的最优配置。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种时延约束的跨层配电通信链路部署方法，在满足时延要求的前提下，最小化网络部署总成本。

2、本发明提供了一种时延约束的跨层配电通信链路部署方法，包括：

3、步骤s1，基于源节点和目的节点筛选出位于源节点和目的节点连线周边的第一中继节点集合；

4、步骤s2，基于趋近原则对所述关联通信节点集合进行筛选得到第二中继节点集合，基于所述源节点和所述第二中继节点集合构建中继通信链路集合；所述中继通信链路集合包括多条中继通信链路；

5、步骤s3，为所述中继通信链路集合中无通道连接的相邻节点适配通信技术；

6、步骤s4，计算各中继通信链路的部署成本，将部署成本最小的中继通信链路作为最终通信链路。

7、在一种可能的实现方式中，所述步骤s1包括：

8、根据以下公式表示第一中继节点集合：

9、

10、其中，表示备选节点集合，表示源节点到节点的距离，表示源节点到目的节点的距离，表示节点到目的节点的距离，表示源节点和目的节点之间的最大中继跳数。

11、在一种可能的实现方式中，所述步骤s2包括：

12、根据以下公式选取通信链路的节点的下一节点，即第二中继节点集合中的节点：

13、

14、其中，表示节点到目的节点的距离，表示节点到目的节点的距离，表示关联通信节点集合，表示源节点到目的节点的距离，表示源节点和目的节点之间的最大中继跳数，表示节点到节点的距离。

15、在一种可能的实现方式中，所述步骤s2还包括：

16、根据以下公式表示中继通信链路集合为：

17、

18、其中，表示第1条中继通信链路，表示第2条中继通信链路，表示第条中继通信链路，表示第条中继通信链路，表示中继通信链路的数量。

19、在一种可能的实现方式中，所述步骤s3包括：

20、根据以下公式对相邻节点和适配异构通信技术：

21、

22、其中，表示通信技术的最大有效通信距离，表示源节点和目的节点之间的数据传输量，表示通信技术的带宽，表示预选的通信技术面向源节点的数据传输时延，为第条中继通信链路的剩余平均时延，为通信技术集合。

23、在一种可能的实现方式中，所述步骤s3还包括：

24、根据以下公式计算第条中继通信链路的剩余平均时延：

25、

26、其中，表示源节点和目的节点的通信时延要求，表示第条中继通信链路中同下一跳存在通信链路的节点，表示此类节点数量，表示其中节点同其下一跳的带宽，表示第条可行多跳中继通信链路的跳数。

27、在一种可能的实现方式中，所述步骤s3还包括：为所述中继通信链路集合中无通道连接的相邻节点优先选取成本最低的通信技术适配。

28、在一种可能的实现方式中，所述步骤s4包括：

29、根据以下公式计算对于第条中继通信链路的部署成本：

30、

31、其中，表示面向下一跳尚无通信链路的节点所适配通信技术是否为有线通信技术，对应有线通信技术，对应无线通信技术，表示该通信技术的部署线缆成本，表示节点同下一跳的距离，表示该通信技术的节点设备成本。

32、在一种可能的实现方式中，所述步骤s4还包括：

33、根据以下公式确定部署成本最小的中继通信链路：

34、

35、其中，表示第条中继通信链路，表示第条中继通信链路的部署成本，表示中继通信链路集合。

36、在一种可能的实现方式中，所述部署成本至少包括：

37、中继通信链路涉及的无通道区段的通信技术部署成本、中继通信链路涉及的有通道区段的资源分配成本以及累加各区段成本进而量化给定多跳中继通信链路的部署成本。

38、本发明提供的时延约束的跨层配电通信链路部署方法，基于端边云层次化管理范式，通过构建通信关联域、筛选趋近式多跳路径、动态适配异构通信技术，在满足时延要求的前提下，最小化网络部署总成本。

1.一种时延约束的跨层配电通信链路部署方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的时延约束的跨层配电通信链路部署方法，其特征在于，所述步骤s1包括：

3.根据权利要求1所述的时延约束的跨层配电通信链路部署方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

4.根据权利要求1所述的时延约束的跨层配电通信链路部署方法，其特征在于，所述步骤s2还包括：

5.根据权利要求1所述的时延约束的跨层配电通信链路部署方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

6.根据权利要求5所述的时延约束的跨层配电通信链路部署方法，其特征在于，所述步骤s3还包括：

7.根据权利要求1所述的时延约束的跨层配电通信链路经济性部署方法，其特征在于，所述步骤s3还包括：为所述中继通信链路集合中无通道连接的相邻节点优先选取成本最低的通信技术适配。

8.根据权利要求1所述的时延约束的跨层配电通信链路经济性部署方法，其特征在于，所述步骤s4包括：

9.根据权利要求1所述的时延约束的跨层配电通信链路经济性部署方法，其特征在于，所述步骤s4还包括：

10.根据权利要求1所述的时延约束的跨层配电通信链路部署方法，其特征在于，所述部署成本至少包括：