认知无线智能电网架构模型及相关资源分配问题研究

The current power grid face great challenges, the cause of waste and pollution is immense. As the next generation of the power network, intelligent smart grid arises at the historic moment, smart grid is based on perception, communication, control and the calculation of the intelligent communication network of the grid and seamless integration with the purpose of intelligent power to control. And cognitive radio technology, as the efficient technology of the spectrum access, with its intelligent perception, more intelligent frequency spectrum coordination and choose to use, minimize the frequency spectrum and the influence of the distribution network, will be available in the communication network in intelligent and play an important role. The current domestic and foreign researchers in cognitive radio and intelligent power grid are just the start of a joint study. This project will study the design of cognitive smart grid, the network structure, the corresponding and the cause of the problem, and the corresponding efficient resource management algorithm. Which include: .1) multi-level network architecture design of cognitive smart grid.2) Math model of cognitive radio smart grid.3) HAN, NAN, WAN based multi-level smart grid joint resources management protocol .4) Resource allocation of partly authorized spectrum/ partly unauthorized spectrum in the cognitive smart grid. .This research results can occupy according theory highlands in the cognitive smart grid, and it is usfule for the standardization design of China..

当前传统电网面临极大挑战，其造成的浪费与污染不可估量。作为下一代电力网的智能电网应运而生，智能电网是以感知，通信，控制和计算的智能通信网与电力网的无缝融合达到智能电力控制的目的。而认知无线电作为智能频谱择机接入以高效利用频谱的有效技术，以其智能感知、多频段智能频谱协调与择频使用、最小化对当前网络与频谱分配的影响等，必可在智能电网的通信中扮演重要角色。当前国内外学者对此认知无线电与智能电网的联合研究尚刚刚起步。本项目将研究设计认知智能电网的网络架构，相应产生的问题，以及相应的高效资源管理算法。具体包括：1）认知智能电网的多级网络架构设计、2）认知智能电网数学建模、3）基于家庭网络、小区网络和广域网的认知智能电网多级网络联合资源管理协议设计、4）基于部分授权频谱的认知网络资源分配协议设计。本项目的研究成果必将可抢占行业理论高地，为我国在该行业的标准化方面做出贡献。

本项目是现代绿色，环保，低碳的电网发展要求，以及可对珍贵频谱择机利用的基于智能感知与动态可配置认知无线电技术二者的结合研究，即：基于认知无线电技术的智能电网资源分配研究。其主要研究内容有：（1）认知智能网网络架构；（2）认知智能电网的业务，信道，频谱特性等数学建模；（3）认知智能电网的频谱分配技术和数据传输技术；（4）认知智能电网的电力调度技术。通过项目研究，我们获得了以下重要结果：（1）将分布式网络架构应用于智能电网家域网网关和邻域网网关是非常高效的，可提高通信效率，并大大有益于与各网关相连的可售电源的高效交互；（2）传统电信网络业务的“无记忆”特性，在智能电网中不再科学有效，传统的Markov理论分析模型需要修改，为保证电网业务前后的“有记忆性”和“相关性”，需要引入缓冲机制，并对缓冲区数据压缩算法有一定要求；（3）传统电网的即时监控与调度并不科学，往往引起复杂度的提高和电能误调度，以及相应的乒乓调度效应，需要设计一种带电力缓冲池的机制，并结合电力需求差分编码进行按需调度，可以大大避免电力浪费，降低复杂度和误调度；（4）智能电网各个家域网网关之间可以是Adhoc方式利用认知频谱组网，传统认知无线电技术的次用户发现主用户到来便必须交出信道的方式可以修改，我们可以设计协议，首先令次用户发送者忽视主用户的任何存在和信道要求，然后去除部分可能影响主用户接收的次用户发送者即可，这种方式可以保留部分暴露在主用户下的次用户而同时主次用户之间通信无负面影响，可以大大提高频谱资源利用率；（5）智能电网的多媒体传输不应忽视而应该大力研究，传统研究很少考虑智能电网的多媒体业务，但近年来随着各种视频监控大量接入电网，其数据传输不再是一个可以忽视的问题，通过视频编码，关键帧和非关键帧处理，缓冲区压缩协议，发送协议等的设计，可以较好地保证多媒体数据的传输，并保持其“有记忆性”和“相关性”特性。