《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 通信与网络 > 设计应用 > 基于5G NR-U的分布式电源业务通信性能优化提升方法
基于5G NR-U的分布式电源业务通信性能优化提升方法
电子技术应用
蒋承伶1,陆忞2,杨林青2,史筱玮3
1.国网江苏省电力有限公司,江苏 南京 210000;2.国网江苏省电力有限公司南京供电分公司;3.中国电力科学研究院
摘要: 随着分布式电源广泛接入电网,5G授权频谱资源愈发紧缺。通过使用工作于免许可频段的5G空中接口技术建立电力无线专网成为重要的研究热点。如何在电力无线专网中合理分配网络资源,仍然存在巨大挑战。设计了一种电力终端在5G NR-U电力专网中的传输机制,并在此基础上提出了基于近端策略优化的动态优先级资源分配算法,该算法首先为分布式电源业务计算动态优先级,再使用近端策略优化算法为分布式电源业务选择子载波。仿真结果表明,相比于TTSA、Random和DPRA-DQN这三种典型算法,本文提出的DPRA-PPO算法在优化业务传输速率和传输时延上都有更好的性能。
中图分类号:TM73.1 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256776
中文引用格式: 蒋承伶,陆忞,杨林青,等. 基于5G NR-U的分布式电源业务通信性能优化提升方法[J]. 电子技术应用,2026,52(1):66-72.
英文引用格式: Jiang Chengling,Lu Min,Yang Linqing,et al. Method for optimizing and improving communication petformance of distributed power service based on 5G NR-U[J]. Application of Electronic Technique,2026,52(1):66-72.
Method for optimizing and improving communication petformance of distributed power service based on 5G NR-U
Jiang Chengling1,Lu Min2,Yang Linqing2,Shi Xiaowei3
1.State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd., Nanjing 210000, China;2.State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd., Nanjing Power Supply Company;3.China Electric Power Research Institute
Abstract: With the extensive access of distributed power sources to the power grid, 5G licensed spectrum resources are becoming more and more scarce. It has become an important research hotspot to establish power radio network by using 5G new radio in unlicensed spectrum (5G NR-U) technology. There is still a great challenge of how to reasonably allocate the network resources in the electric power wireless private network. In this paper, the transmission mechanism of power terminals in 5G NR-U power private network is designed, and on this basis, the Dynamic Priority Resource Allocation Algorithm Based on Proximity Policy. Optimization,(DPRA-PPO) is proposed, which first calculates the dynamic priority for distributed power services, and then uses proximal policy optimization (PPO) algorithm to select subcarriers for distributed power services. Simulation results show that compared with three existing algorithms, including TTSA, Random, and DPRA-DQN, DPRA-PPO has excellent performance in optimizing both service transmission rate and transmission delay.
Key words : distributed power;NR-U;near-end policy optimization;resource allocation;performance improvement

引言

为深入贯彻能源安全新策略,我国电网信息化程度不断提升,分布式电源业务呈现爆发式增长。分布式电源业务中的海量信息采集和高频指令交互都对电力通信网络提出更高的要求[1]。5G有着低时延、高可靠性和超高速等多重优势,与电力业务的通信需求高度契合[2]。随着通信技术逐渐应用在电网业务的各个环节,越来越多的电力设备具备了5G网络接入能力,有效支撑电力网络的智能化发展。

然而海量分布式电源业务接入无线网络,使得有限的5G频谱资源愈发紧缺。工作于非授权频段的5G空中接口技术(5G New Radio in Unlicensed spectrum,5G NR-U)能灵活利用非授权频谱,让5G网络部署在非授权频段[3-5],极大地缓解了5G频谱资源匮乏的问题。

通过采用NR-U技术,国家电网能够实现5G专网的独立组网,国家电网凭借自身的物理资源等优势,打造专属电网的自建、自维和自用的无线网络。然而分布式电源业务数量众多,且对网络资源需求各不相同,有对时延要求极高的如指令交互类业务,也有对时延要求轻量的采集类业务。如何在有限的网络资源内合理分配,是我们的研究重点之一。

目前针对NR-U部署在非授权频段的资源分配方法已有了广泛关注和深入研究。文献[6]中针对Wi-Fi网络和NR-U网络共享信道提出一种基于发送预留信号的方法,可以同时提高NR-U和Wi-Fi网络的吞吐量。文献[7]发现禁用Wi-Fi上行链路接入的传统争用机制,可以提高NR-U网络和Wi-Fi网络的性能。文献[8]针对功率分配问题,提出了基于贪婪算法分配功率的方法,能够极大地提高系统容量。文献[9]对LBT接入机制通过自适应阈值判定信道是否空闲来进行改进,当信道空闲时降低传输功率,信道忙时直接传输,仿真结果表明有效提高了共存系统的吞吐量并降低时延。文献[10]针对NR-U和Wi-Fi共存网络中初始竞争窗口大小问题,推导了最大网络总有效吞吐量和相应的最佳初始退避窗口大小的显示表达式,分析表明若NR-U节点的传输概率超过一定阈值,可以实现共存网络的资源利用率最大化。文献[11]通过基于深度强化学习的方法来预测合适的退避窗口,保障了NR-U与Wi-Fi共存网络的公平性。

基于上述背景,本文通过利用5G NR-U技术建立电力专网,实现分布式电源终端的信息采集和传输。同时提出一种基于近端策略优化的动态优先级资源分配算法,保障业务时延需求并且提高业务传输成功率。


本文详细内容请下载:

http://www.chinaaet.com/resource/share/2000006915


作者信息:

蒋承伶1,陆忞2,杨林青2,史筱玮3

(1.国网江苏省电力有限公司,江苏 南京 210000;2.国网江苏省电力有限公司南京供电分公司,江苏 南京 210000;3.中国电力科学研究院,江苏 南京 210003)


官方订阅.jpg

此内容为AET网站原创,未经授权禁止转载。