智能配電網異構無線網絡的通信方式接入選擇方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能配電網的通信網絡領域，具體涉及智能配電網異構無線網絡的通 信方式接入選擇算方法。
【背景技術】
[0002] 智能配電網的通信網絡具有通信終端節(jié)點數量大、節(jié)點較分散、通信距離較短、業(yè) 務種類多、信息量大等特點，且在可靠性等方面具有工業(yè)級要求，這將使通信方式的接入選 擇十分嚴格。無線通信技術具有組網靈活、接入成本低、運行維護方便等優(yōu)勢，應用較多的 有6?1?、1^￡、36、微功率無線、1正1等。目前，日漸成熟的無線通信技術已成為解決配電系 統(tǒng)分散業(yè)務終端接入的重要技術。
[0003] 智能配電網的無線網絡狀態(tài)和業(yè)務類型是動態(tài)變化的，需要科學合理的選擇接入 通信方式，實現業(yè)務可靠地傳輸。如果通信方式選擇不合理，可能會導致配電網業(yè)務阻塞或 通信資源浪費等問題。并且，多數智能配電網業(yè)務都具有一定的實時性要求，這就需要通信 方式接入選擇方法不能太復雜，避免在接入選擇過程中造成較大的網絡延時?，F有的通信 方式接入選擇方法一般的是基于以下幾類：1)業(yè)務類型；2)效用函數；3)負載；4)智能化 理論。這些方法雖然在一定程度上改善了通信方式接入的性能，但仍然存在主觀性強、計算 復雜等問題，并且這些方法大多是基于靜態(tài)的網絡參數，沒有考慮網絡參數的動態(tài)變化趨 勢。目前，尚未有一種針對智能配電網異構無線網絡動態(tài)變化的業(yè)務類型和網絡狀態(tài)的通 信方式接入選擇方法。

【發(fā)明內容】

[0004] 針對現有技術的不足，提出了一種有效改善智能配電網業(yè)務阻塞率、有助于智能 配電網通信網絡負載均衡、改善智能配電網業(yè)務傳輸的可靠性智能配電網異構無線網絡的 通信方式接入選擇方法。本發(fā)明的技術方案如下：一種智能配電網異構無線網絡的通信方 式接入選擇方法，其包括以下步驟：
[0005] 步驟S1、獲取通信行業(yè)與電力行業(yè)專家填寫的指標調查表以及現場調研表，選取 配電網的性能指標，包括接收信號強度、網絡帶寬、網絡時延、丟包率；
[0006] 步驟S2、獲取GPRS、LTE、3G、微功率無線、WIFI通信方式的接收信號強度、網絡帶 寬、網絡時延、丟包率的指標值，構建初始決策矩陣A;
[0007] 步驟S3、對步驟S2構建的初始決策矩陣A采用無量綱化處理得到無量綱矩陣B;
[0008] 步驟S4、對步驟S3得到的無量綱矩陣B采用熵權法處理得到指標接收信號強度、 網絡帶寬、網絡時延、丟包率所組成的第一權值向量a:;
[0009] 步驟S5、對步驟S3得到的無量綱矩陣B根據粗糙集理論處理得到各指標接收信號 強度、網絡帶寬、網絡時延、丟包率所組成的第二權值向量a2;
[0010] 步驟S6、綜合&1與a2得到各指標的最終權值向量a;
[0011] 步驟S7、對無量綱矩陣B采用灰色關聯(lián)法得到關聯(lián)系數矩陣C;
[0012] 步驟S8、步驟S7得到的關聯(lián)系數矩陣C乘以步驟S6得到的最終權值向量a，得到 各通信方式的灰色關聯(lián)度向量b;灰色關聯(lián)度向量b中各元素就為對應通信方式的性能值； 對各通信方式的性能值排序，選出當前性能最佳的通信方式，并采用該通信方式進行異構 無線網絡的接入。
[0013] 進一步的，步驟S2構建初始決策矩陣A具體為：A1、當網絡狀態(tài)或者網絡需求發(fā)生 變化，需要進行接入選擇時，提取前一時刻即t-1時刻的指標值構建矩陣AtS提取當前時 刻即t時刻的指標值構建矩陣At;矩陣At1與矩陣A#，行i表示6?1?、1^、36、微功率無 線、WIFI通信方式，列j表示性能指標接收信號強度、網絡帶寬、網絡時延、丟包率，通信方 式總共m種，性能指標總共4個；1彡i彡m，l彡j彡4;
[0014] A2、構建增長矩陣A#，A#=A^At \即矩陣，的每個元素值減去矩陣A1 1中對應的 每個元素值；
[0015] A3、利用公式A=CtAVM'得到初始決策矩陣A，其中 0彡€(彡1，〇彡|3彡1，€[+|3=1，€[的值表示網絡參數當前好壞程度所占的權重；|3的 值表示網絡參數動態(tài)變化趨勢所占的權重。
[0016] 進一步的，步驟S3對構建的初始決策矩陣A采用無量綱化處理得到無量綱矩陣B 具體為：
[0017] 選用公式（1)對初始決策矩陣A作無量綱化處理，得到無量綱矩陣B，
[0019] 式中，Cllj為矩陣B的元素，eu為矩陣A的元素，m:;n ~為矩陣A中第j個指標下的 最小值，max~為矩陣A中第j個指標下的最大值。
[0020] 進一步的，步驟S4中對得到的無量綱矩陣B采用熵權法處理得到指標接收信號強 度、網絡帶寬、網絡時延、丟包率所組成的第一權值向量的具體步驟為：
[0021] 4. 1計算矩陣B中Xlj對于j指標的權重plj;
[0022] 4. 2根據公式⑵計算j指標的熵值e];
[0025] 4. 3利用公式g]= 1-e,，由j指標的熵值計算j指標的差異性系數g];
[0026] 4. 4由各指標的差異性系數得到該組指標的熵權；接收信號強度、網絡帶寬、網絡 時延、丟包率4個指標的熵權構成第一權值向量a:= [eIe2e3e4]。
[0027] 進一步的，步驟S5中根據粗糙集理論處理得到指標接收信號強度、網絡帶寬、網 絡時延、丟包率所組成的第二權值向量a2的具體步驟為：
[0028] 5. 1初始決策矩陣A作為條件屬性集E;解析業(yè)務類型，獲得業(yè)務對通信性能指標 的需求，確定決策屬性集F;
[0029] 5. 2由條件屬性集E和決策屬性集F，構建決策表，其中，決策表的行對應于GPRS、 LTE、3G、微功率無線、WIFI等通信方式，列對應于每種通信方式的性能指標；
[0030] 5. 3數據預處理，依據粗糙集理論的屬性精簡原則，刪除冗余信息；
[0031] 5. 4計算決策屬性集F對整個條件屬性集E的依賴度k，其中，0彡k彡1，當k= 0時，表示F不依賴于E;當0 <k< 1時，表示F部分依賴于E;當k= 1時，表示F完全依 賴于E;
[0032] 5. 5計算決策屬性集F對條件屬性集E中刪去某一項的依賴度；
[0033] 5. 6根據步驟5. 5中計算的依賴度，得到各個條件屬性的重要性，最后由各條件屬 性的重要性得到各指標的權值，每個指標的權值構成第二權值向量&2=[丫1y3y4]。
[0034] 進一步的，步驟S6得到各指標的最終權值向量a的步驟為：通過公式（3)綜合第 一權值向量a:和第二權值向量82，得到指標最終權值向量a=IiA1A2 入J。
[0036] 其中，Aj表示第j個指標的最終權值，ej表示第j個指標的第一權值，yj表示 第j個指標的第二權值。
[0037] 進一步的，步驟S7中采用灰色關聯(lián)法，由無量綱矩陣B得到關聯(lián)系數矩陣C的步 驟具體為：
[0038] 選出指標的最優(yōu)指標集，得到參考數列E(O)'=Iietn'e。/e03'e。/ ]，各通 信方式的指標值E=[eilel2el3el4]作為比較數列，由公式（4)計算第i個通信方式的第 j個指標與第j個最優(yōu)指標的關聯(lián)系數，
[0040] 其中，P為分辨系數，PG[0, 1]，e。/為參考數列E(O)'中的元素，&為無量 綱矩陣B中的元素。
[0041] 本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：
[0042] 本發(fā)明提供了智能配電網異構無線網絡的通信方式接入選擇方法。該方法首先 需要確定對無線通信方式接入選擇影響較大的多個性能指標，通過獲取各通信方式的指標 值，構建初始決策矩陣。由于各指標單位不同，不能直接把矩陣代入算法中，所以需要先對 初始決策矩陣無量綱化處理得到無量綱矩陣。采用熵權法對無量綱矩陣進行處理，得到各 指標的第一權值；采用粗糙集理論對無量綱矩陣進行處理，得到各指標的第二權值。為了充 分結合熵權法與粗糙集理論的優(yōu)勢，需要求得與第一權值和第二權值最接近的一組權值， 得到這樣一組權值作為各指標的最終權值。同時，結合采用灰色關聯(lián)法，對無量綱矩陣中每 個元素求取它的關聯(lián)系數，得到關聯(lián)系數矩陣。最后，對灰色關聯(lián)矩陣和最終權值進行處 理，得到一個相對客觀的各通信方式的性能值排序，從而選出當前性能最佳的無線通信方 式接入。整個通信方式接入選擇過程從服務質量（QoS)和業(yè)務類型兩個方面出發(fā)，充分考 慮網絡參數的動態(tài)變化趨勢，并結合了熵權法和粗糙集理論的優(yōu)勢，可以更加科學合理的 選擇無線通信方式的接入，有效改善智能配電網業(yè)務阻塞率，有助于智能配電網通信網絡 負載均衡，適應網絡狀態(tài)和業(yè)務類型的動態(tài)變化趨勢，改善智能配電網業(yè)務傳輸的可靠性。【附圖說明】
[0043] 圖1是本發(fā)明提供實施例智能配電網異構無線網絡的通信方式接入選擇方法流 程圖；
[0044] 圖2為初始決策矩陣構建流程圖；
[0045] 圖3為熵權法計算各指標權值流程圖；
[0046] 圖4為粗糙集理論計算各指標權值流程圖。
【具體實施方式】
[0047] 以下結合附圖，對本發(fā)明作進一步說明：
[0048] 本發(fā)明是智能配電網異構無線網絡的通信方式接入選擇方法，當前接入通信方式 在t時刻的網絡狀態(tài)或網絡需求發(fā)生變化時，獲取GPRS、LTE、3G、微功率無線、WIFI等通信 方式前一時刻（t_l時刻）與當前時刻（t時刻）的指標值，包括接收信號強度、網絡帶寬、 網絡時延、丟包率，構建初始決策矩陣，對初始決策矩陣無量綱化處理得到無量綱矩陣，采 用熵權法得到指標的第一權值向量％，采用粗糙集理論得到指標的第二權值向量a2，綜合 第一權值向量aJP第二權值向量a2得到最終指標權值向量a，再由無量綱矩陣構建關聯(lián)系 數矩陣，結合最終指標權值，決策出t時刻性能最佳的通信方式，實現智能配電網異構無線 網絡的通信方式接入選擇。下面結合附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0049] 如圖1所示，本發(fā)明的實現流程圖包括如下：
[0050] 步驟1，結合通信行業(yè)與電力行業(yè)專家填寫的指標調查表以及現場調研，選取性能 指標，性能指標包括接收彳目號強度、網絡帶寬、網絡時延、丟包率。
[0051] 步驟2,獲取各通信方式的接收信號強度、網絡帶寬、網絡時延、丟包率的指標值， 構建初始決策矩陣A。
[0052] 參照圖2,本步驟的具體實現如下：
[0053] 2. 1獲取各通信方式的性能指標值，當網絡狀態(tài)或者網絡需求發(fā)生變化，需要進行 接入選擇時，提取前一時刻即t-1時刻的指標值構建矩陣AtS提取當前時刻即t時刻的指 標值構建矩陣V。
[0054] 需要說明的是，矩陣At1與矩陣At*，行i(l彡i彡m)表示6?1?、1^￡、36、微功率 無線、WIFI等通信方式，列j(I<j< 4)表示性能指標接收信號強度、網絡帶寬、網絡時延、 丟包率；通彳目方式總共m種，指標總共4個；
[0055] 2. 2構建增長矩陣A'A#=A^At \即矩陣每個元素值減去矩陣A1 1中對應 的每個元素值。
[0056] 2.3利用公式A=aAt+PA%得到初始決策