本發(fā)明涉及電力無線專網(wǎng)中信道分配技術(shù)，具體涉及一種電力無線專網(wǎng)中安全業(yè)務(wù)的信道分配方法及中心基站。

背景技術(shù)：

電力無線專網(wǎng)具有覆蓋面廣、施工難度低、實(shí)施周期短、組網(wǎng)靈活等優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)配用電通信的重要手段。同時(shí)其作為電力行業(yè)專網(wǎng)承載了電網(wǎng)生產(chǎn)、調(diào)度、經(jīng)營(yíng)、管理信息和數(shù)據(jù)采集等任務(wù)，其安全性、可靠性關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

電力無線專網(wǎng)中的電力二次系統(tǒng)分為四個(gè)安全區(qū)：I實(shí)時(shí)控制區(qū)、II非控制生產(chǎn)區(qū)、Ⅲ生產(chǎn)管理區(qū)、IV管理信息區(qū)。不同的安全區(qū)確定了不同的安全防護(hù)要求，從而決定了不同的安全等級(jí)和防護(hù)水平。根據(jù)不同安全分區(qū)業(yè)務(wù)特征，將會(huì)有不同的實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性的通信需求。因此電力無線專網(wǎng)需要解決其特有的安全隔離無線信道分配問題，即采用物理隔離技術(shù)，形成不同安全分區(qū)業(yè)務(wù)承載及安全接入方案。

現(xiàn)有的電力無線專網(wǎng)一般采用頻譜分區(qū)的安全隔離方案，即安排不同類型的業(yè)務(wù)使用不同的無線信道，相互獨(dú)立互不干擾，從而將不同類型的電力信息數(shù)據(jù)的傳輸通道隔離。而3GPP規(guī)定的LTE技術(shù)機(jī)理是基于寬帶的OFDM和MIMO技術(shù)來競(jìng)爭(zhēng)并動(dòng)態(tài)調(diào)度整個(gè)頻譜資源以最大化信道容量，然而多業(yè)務(wù)的并行傳輸帶來了安全的隱患，因此可采用頻譜的物理隔離來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，但這種方式一定程度上違背了寬帶傳輸?shù)谋驹?，?huì)損失一定的信道容量，隨著業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)、用戶需求的提高，電力無線專網(wǎng)將面臨頻譜資源不足的問題。基于頻譜分區(qū)的物理隔離方式，在占用大量頻譜資源的同時(shí)，對(duì)無線頻譜利用效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種電力無線專網(wǎng)中安全業(yè)務(wù)的信道分配方法及中心基站，有效降低了業(yè)務(wù)在傳輸時(shí)對(duì)信道容量的占用，且提高了無線頻譜利用效率，其成本低、靈活且可擴(kuò)展性強(qiáng)，提高了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩约翱煽啃浴?/p>

一方面，本發(fā)明提供了一種電力無線專網(wǎng)中安全業(yè)務(wù)的信道分配方法，所述業(yè)務(wù)根據(jù)安全要求分別劃分在電力無線專網(wǎng)的電力二次系統(tǒng)中的各安全分區(qū)內(nèi)，所述方法包括：

接收安全分區(qū)終端站發(fā)出的時(shí)隙申請(qǐng)信息，所述時(shí)隙申請(qǐng)信息中包括所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；

根據(jù)所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，在劃分有時(shí)隙的信道中查找空閑時(shí)隙；

將所述空閑時(shí)隙分配至發(fā)出所述時(shí)隙申請(qǐng)信息的所述安全分區(qū)終端站。

進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，在劃分有時(shí)隙的信道中查找空閑時(shí)隙包括：

提取各所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；

根據(jù)各所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以輪詢的方式在所述信道中獲取所述空閑時(shí)隙。

進(jìn)一步的，所述根據(jù)各所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以輪詢的方式在所述信道中查找并定位所述空閑時(shí)隙，之后包括：

在所述空閑時(shí)隙的數(shù)量降至空閑預(yù)設(shè)值時(shí)，停止輪詢；

在所述停止輪詢前生成時(shí)隙空閑表，所述時(shí)隙空閑表包括當(dāng)前全部的空閑時(shí)隙信息；

根據(jù)各所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以查詢所述時(shí)隙空閑表的方式，在所述時(shí)隙空閑表中定位所述空閑時(shí)隙。

進(jìn)一步的，所述以輪詢的方式在所述信道中獲取所述空閑時(shí)隙，包括：

以輪詢的方式在所述信道中獲取所述空閑時(shí)隙；

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)查找到的所述空閑時(shí)隙，若所述空閑時(shí)隙與所述時(shí)隙申請(qǐng)信息沖突，則重新以輪詢的方式在所述信道中獲取所述空閑時(shí)隙。

進(jìn)一步的，所述將所述空閑時(shí)隙分配至發(fā)出所述時(shí)隙申請(qǐng)信息的所述安全分區(qū)終端站，之后包括：

若已對(duì)全部發(fā)出所述時(shí)隙申請(qǐng)信息的所述安全分區(qū)終端站分配了所述空閑時(shí)隙，則分配結(jié)束；

若信道中已無所述空閑時(shí)隙且有所述安全分區(qū)終端站發(fā)出所述時(shí)隙申請(qǐng)信息，則提取未分配的所述時(shí)隙申請(qǐng)信息中的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；

若所述業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為最低優(yōu)先級(jí)，則分配結(jié)束；

若所述業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為非最低優(yōu)先級(jí)，將被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙重新分配至非最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)所在的所述安全分區(qū)終端站中。

進(jìn)一步的，所述則將被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙重新分配至所述業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為非最低優(yōu)先級(jí)的所述業(yè)務(wù)，包括：

在所述信道中獲取被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙；

解除被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙，得到所述空閑時(shí)隙；

將所述空閑時(shí)隙重新分配至非最低優(yōu)先級(jí)的所述業(yè)務(wù)；同時(shí)在一個(gè)響應(yīng)周期內(nèi)拒絕響應(yīng)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為最低優(yōu)先級(jí)的所述安全分區(qū)終端站出的時(shí)隙申請(qǐng)。

進(jìn)一步的，所述將所述空閑時(shí)隙分配至發(fā)出所述時(shí)隙申請(qǐng)信息的所述安全分區(qū)終端站，包括：

根據(jù)獲取到的各所述時(shí)隙申請(qǐng)信息中業(yè)務(wù)優(yōu)先權(quán)對(duì)應(yīng)的各所述空閑時(shí)隙，生成時(shí)隙分配表；

將所述時(shí)隙分配表發(fā)送至各所述安全分區(qū)終端站。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種電力無線專網(wǎng)中業(yè)務(wù)的信道分配用中心基站，所述業(yè)務(wù)根據(jù)安全要求分別劃分在電力無線專網(wǎng)的電力二次系統(tǒng)中的各安全分區(qū)終端站內(nèi)，所述中心基站包括：

申請(qǐng)接收模塊，用于接收安全分區(qū)終端站發(fā)出的時(shí)隙申請(qǐng)信息，所述時(shí)隙申請(qǐng)信息中包括安全分區(qū)的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；

時(shí)隙查詢模塊，用于根據(jù)所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，在劃分有時(shí)隙的信道中查找空閑時(shí)隙；

時(shí)隙分配信息發(fā)送模塊，用于將所述空閑時(shí)隙分配至發(fā)出所述時(shí)隙申請(qǐng)信息的所述安全分區(qū)終端站。

進(jìn)一步的，所述時(shí)隙查詢模塊包括：

優(yōu)先級(jí)提取單元，用于提取各所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；

輪詢查詢單元，根據(jù)各所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以輪詢的方式在所述信道中獲取所述空閑時(shí)隙。

進(jìn)一步的，所述時(shí)隙查詢模塊還包括：

停止輪詢單元，用于在所述空閑時(shí)隙的數(shù)量降至?xí)r空閑預(yù)設(shè)值時(shí)，停止輪詢；

時(shí)隙空閑表生成單元，用于在所述停止輪詢前生成時(shí)隙空閑表，所述時(shí)隙空閑表包括當(dāng)前全部的空閑時(shí)隙信息；

查詢時(shí)隙空閑表單元，用于根據(jù)各所述安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以查詢所述時(shí)隙空閑表的方式，在所述時(shí)隙空閑表中定位所述空閑時(shí)隙。

進(jìn)一步的，所述時(shí)隙查詢模塊還包括：

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)查找到的所述空閑時(shí)隙，若所述空閑時(shí)隙與所述時(shí)隙申請(qǐng)信息沖突，則重新以輪詢或查詢所述時(shí)隙空閑表的方式在所述信道中獲取所述空閑時(shí)隙。

進(jìn)一步的，所述時(shí)隙查詢模塊還包括：

重新分配單元，用于在信道中已無所述空閑時(shí)隙且有所述安全分區(qū)終端站發(fā)出所述時(shí)隙申請(qǐng)信息時(shí)，提取未分配的所述時(shí)隙申請(qǐng)信息中的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；若所述業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為最低優(yōu)先級(jí)，則分配結(jié)束；若所述業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為非最低優(yōu)先級(jí)，將被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙重新分配至非最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)所在的所述安全分區(qū)終端站中。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種電力無線專網(wǎng)中安全業(yè)務(wù)的信道分配方法及中心基站，有效降低了業(yè)務(wù)在傳輸時(shí)對(duì)信道容量的占用，且提高了無線頻譜利用效率，其成本低、靈活且可擴(kuò)展性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相互獨(dú)立且快速的傳輸，從而完成不同業(yè)務(wù)的空口物理層隔離，提高了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩约翱煽啃浴?/p>

1、本發(fā)明的技術(shù)方案，采用基于時(shí)隙隔離的無線傳輸技術(shù)，節(jié)省了頻譜資源，提高了頻譜利用率。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了不同安全分區(qū)業(yè)務(wù)承載之間的空口物理隔離，保證了電力通信系統(tǒng)不同業(yè)務(wù)類型之間的安全性。

3、本發(fā)明的技術(shù)方案，根據(jù)不同安全分區(qū)的典型特征劃分優(yōu)先級(jí)的方式，采用基于優(yōu)先級(jí)的接入控制，提高了電力通信系統(tǒng)整體的服務(wù)質(zhì)量。

4、本發(fā)明的技術(shù)方案，各安全分區(qū)終端站根據(jù)其業(yè)務(wù)的特性與變化情況，周期性地向中心站發(fā)送時(shí)隙申請(qǐng)信息，中心基站按需分配時(shí)隙資源，使得整個(gè)系統(tǒng)更加動(dòng)態(tài)、靈活地適應(yīng)業(yè)務(wù)需求，并且使得系統(tǒng)具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。

5、本發(fā)明的技術(shù)方案，在輪詢的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建時(shí)隙列表記錄信道空閑時(shí)隙的分布信息進(jìn)行分配，并對(duì)時(shí)隙列表實(shí)時(shí)維護(hù)，避免對(duì)已分配時(shí)隙的檢測(cè)，可以大幅縮短分配的時(shí)間。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的一種電力無線專網(wǎng)中安全業(yè)務(wù)的信道分配方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的方法中的步驟101的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明的方法中的步驟201后的步驟流程示意圖；

圖4為本發(fā)明的方法中的步驟201的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明的方法中的步驟302的流程示意圖；

圖6為本發(fā)明的方法中的將被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙重新分配至業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為非最低優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)的具體流程示意圖；

圖7為本發(fā)明的一種電力無線專網(wǎng)中安全業(yè)務(wù)的信道分配用中心基站的示意圖；

圖8為本發(fā)明的中心基站中時(shí)隙查詢模塊的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種電力無線專網(wǎng)中安全業(yè)務(wù)的信道分配方法，業(yè)務(wù)根據(jù)安全要求分別劃分在電力無線專網(wǎng)的電力二次系統(tǒng)中的各安全分區(qū)內(nèi)，具體步驟如下：

100、接收安全分區(qū)終端站發(fā)出的時(shí)隙申請(qǐng)信息，時(shí)隙申請(qǐng)信息中包括安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)。

各安全分區(qū)終端站根據(jù)其業(yè)務(wù)的特性與變化情況，周期性地向中心站發(fā)送時(shí)隙申請(qǐng)信息；中心基站接收安全分區(qū)終端站發(fā)出的時(shí)隙申請(qǐng)信息，安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)是在在電力無線專網(wǎng)中的初始規(guī)劃階段已規(guī)劃得到。

中心基站在載頻信道中劃分不同時(shí)隙，同時(shí)記錄時(shí)隙總量，此時(shí)，全部的時(shí)隙均為空閑時(shí)隙；通過對(duì)時(shí)隙的劃分實(shí)現(xiàn)不同安全需求業(yè)務(wù)的空口物理層隔離，節(jié)省了頻譜資源，提高了頻譜利用率。

同時(shí)，按照不同安全分區(qū)業(yè)務(wù)特點(diǎn)對(duì)電力通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行劃分；采用基于優(yōu)先級(jí)的接入控制，提高了電力通信系統(tǒng)整體的服務(wù)質(zhì)量。

101、根據(jù)安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，在劃分有時(shí)隙的信道中查找空閑時(shí)隙。

當(dāng)安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)為承載控制類業(yè)務(wù)時(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性要求很高，一般需要高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)保證；當(dāng)安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)為非控制類業(yè)務(wù)時(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性要求較高，一般僅次于控制類業(yè)務(wù)；當(dāng)安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)為承載生產(chǎn)管理類業(yè)務(wù)時(shí)，管理信息類業(yè)務(wù)時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)的安全性要求很高，實(shí)時(shí)性和可靠性要求相對(duì)較低，因此優(yōu)先級(jí)最低。

中心基站獲取各安全分區(qū)的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)當(dāng)業(yè)務(wù)種類較多時(shí),僅為低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)保留固定分配部分的信道資源,保證低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間無法申請(qǐng)到信道；高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)將占用大部分信道資源,保證業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。各個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時(shí)配置,在申請(qǐng)時(shí)隙時(shí),各個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)聲明自身的優(yōu)先級(jí),以便中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)隙分配；不再對(duì)信道中已分配的時(shí)隙進(jìn)行空閑檢測(cè)，能夠有效縮短分配時(shí)間。

102、將空閑時(shí)隙分配至發(fā)出時(shí)隙申請(qǐng)信息的安全分區(qū)終端站。

中心基站將信道中相對(duì)應(yīng)的空閑時(shí)隙分配至發(fā)出該時(shí)隙申請(qǐng)信息的安全分區(qū)終端站；各安全分區(qū)終端站在接收到分配時(shí)隙，獲得本站的時(shí)隙分配情況，在相應(yīng)的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使得傳輸過程安全且快速；中心基站按需分配時(shí)隙資源，使得整個(gè)系統(tǒng)更加動(dòng)態(tài)、靈活地適應(yīng)業(yè)務(wù)需求，并且使得系統(tǒng)具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。

如圖2所示，步驟101、根據(jù)安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，在劃分有時(shí)隙的信道中查找空閑時(shí)隙，具體如下：

200、提取各安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；

201、根據(jù)各安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以輪詢的方式在信道中獲取空閑時(shí)隙；當(dāng)信道開始分配時(shí)，信道內(nèi)存在大量空閑時(shí)隙時(shí)容易搜索，所以采用輪詢的方法對(duì)信道進(jìn)行搜索。

如圖3所示，步驟201、根據(jù)各安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以輪詢的方式在信道中獲取空閑時(shí)隙之后有如下步驟：

300、在停止輪詢前生成時(shí)隙空閑表，時(shí)隙空閑表包括當(dāng)前全部的空閑時(shí)隙信息；

301、在空閑時(shí)隙的數(shù)量降至空閑預(yù)設(shè)值時(shí)，停止輪詢；

302、根據(jù)各安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以查詢時(shí)隙空閑表的方式，在時(shí)隙空閑表中定位空閑時(shí)隙。

隨著信道中的時(shí)隙逐漸被分配，空閑時(shí)隙數(shù)量越來越少，對(duì)其搜索也越來越困難，因此需要通過某一次輪詢建立空閑時(shí)隙列表，存放當(dāng)前所有空閑時(shí)隙信息，包括位置、大小、連續(xù)性等。接下來的分配中，中心基站提取時(shí)隙申請(qǐng)后，不再直接對(duì)信道進(jìn)行輪詢，而是在空閑時(shí)隙列表中搜索，一旦分配成功，立即在時(shí)隙列表中將該空閑時(shí)隙的信息釋放。

如圖4所示，步驟201、根據(jù)各安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，具體如下：

400、以輪詢的方式在信道中獲取空閑時(shí)隙。

401、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)查找到的空閑時(shí)隙，若空閑時(shí)隙與時(shí)隙申請(qǐng)信息沖突。則重新以輪詢的方式在信道中獲取空閑時(shí)隙。

如圖5所示，步驟302、根據(jù)各安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以查詢時(shí)隙空閑表的方式，在時(shí)隙空閑表中定位空閑時(shí)隙，具體如下：

500、以查詢時(shí)隙空閑表的方式，在時(shí)隙空閑表中獲取空閑時(shí)隙；

501、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位到的空閑時(shí)隙，若空閑時(shí)隙與時(shí)隙申請(qǐng)信息沖突，則重新以查詢時(shí)隙空閑表的方式，在時(shí)隙空閑表中獲取空閑時(shí)隙。

其中，步驟102、將空閑時(shí)隙分配至發(fā)出時(shí)隙申請(qǐng)信息的安全分區(qū)終端站，之后還有如下內(nèi)容：

若已對(duì)全部發(fā)出時(shí)隙申請(qǐng)信息的安全分區(qū)終端站分配了空閑時(shí)隙，則分配結(jié)束；并根據(jù)獲取到的各時(shí)隙申請(qǐng)信息中業(yè)務(wù)優(yōu)先權(quán)對(duì)應(yīng)的各空閑時(shí)隙，生成時(shí)隙分配表；將時(shí)隙分配表發(fā)送至各安全分區(qū)終端站。

若信道中已無空閑時(shí)隙且有安全分區(qū)終端站發(fā)出時(shí)隙申請(qǐng)信息，則根據(jù)安全分區(qū)的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)判定是否對(duì)待分配的安全分區(qū)終端站中業(yè)務(wù)進(jìn)行時(shí)隙分配。

其中，根據(jù)安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)判定是否對(duì)待分配的安全分區(qū)終端站中業(yè)務(wù)進(jìn)行時(shí)隙分配，具體如下：

提取未分配的時(shí)隙申請(qǐng)信息中的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；若業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為最低優(yōu)先級(jí)，則分配結(jié)束；若業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為非最低優(yōu)先級(jí)，將被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙重新分配至非最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)所在的安全分區(qū)終端站中。

如圖6所示，將被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙重新分配至業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為非最低優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)，具體包括：

600、在信道中獲取被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙；

601、解除被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙，得到空閑時(shí)隙；

602、將空閑時(shí)隙重新分配至非最低優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)；同時(shí)在一個(gè)響應(yīng)周期內(nèi)拒絕響應(yīng)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為最低優(yōu)先級(jí)的安全分區(qū)終端站出的時(shí)隙申請(qǐng)。

其中，劃分各安全分區(qū)的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)包括：

根據(jù)各安全分區(qū)的安全要求，將各安全分區(qū)的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)依次劃分為：

優(yōu)先級(jí)1：實(shí)時(shí)控制區(qū)及非控制生產(chǎn)區(qū)；

優(yōu)先級(jí)2：生產(chǎn)管理區(qū)；

優(yōu)先級(jí)3：管理信息區(qū)。

其中，優(yōu)先級(jí)1、優(yōu)先級(jí)2及優(yōu)先級(jí)3的安全分區(qū)的安全等級(jí)依次遞減，優(yōu)先級(jí)1的安全分區(qū)的延時(shí)要求及通信失效對(duì)電網(wǎng)的影響程度均高于優(yōu)先級(jí)2及優(yōu)先級(jí)3的安全分區(qū)；當(dāng)中心基站接收到時(shí)隙申請(qǐng)信息高于標(biāo)準(zhǔn)申請(qǐng)數(shù)量時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的業(yè)務(wù)占用的信道資源占信道總資源的85％至95％之間；在一個(gè)基站的覆蓋范圍內(nèi)，各終端按照優(yōu)先級(jí)順序接入時(shí)隙；采用時(shí)隙申請(qǐng)遵循的優(yōu)先級(jí)機(jī)制，將電力通信網(wǎng)的載頻信道劃分為多個(gè)時(shí)隙，不同安全分區(qū)通過時(shí)隙接入的方式接入電力通信網(wǎng)，從而完成不同安全需求業(yè)務(wù)的空口物理層隔離。

如圖7所示，本發(fā)明提供一種電力無線專網(wǎng)中業(yè)務(wù)的信道分配用中心基站，業(yè)務(wù)根據(jù)安全要求分別劃分在電力無線專網(wǎng)的電力二次系統(tǒng)中的各安全分區(qū)終端站內(nèi)，中心基站中設(shè)有：申請(qǐng)接收模塊10、時(shí)隙查詢模塊11、時(shí)隙分配信息發(fā)送模塊12。

申請(qǐng)接收模塊10，用于接收安全分區(qū)終端站發(fā)出的時(shí)隙申請(qǐng)信息，時(shí)隙申請(qǐng)信息中包括安全分區(qū)的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)。

時(shí)隙查詢模塊11，用于根據(jù)申請(qǐng)接收模塊10中時(shí)隙申請(qǐng)信息中的安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，在劃分有時(shí)隙的信道中查找空閑時(shí)隙。

時(shí)隙分配信息發(fā)送模塊12，用于將時(shí)隙查詢模塊11查詢到的空閑時(shí)隙分配至發(fā)出時(shí)隙申請(qǐng)信息的安全分區(qū)終端站。

上述模塊分別對(duì)應(yīng)上述方法中圖1中各步驟，具體見上述方法說明，此處不再贅述。

該中心基站根據(jù)不同安全分區(qū)的典型特征劃分優(yōu)先級(jí)的方式，采用基于優(yōu)先級(jí)的接入控制，提高了電力通信系統(tǒng)整體的服務(wù)質(zhì)量；創(chuàng)建時(shí)隙列表記錄信道空閑時(shí)隙的分布信息進(jìn)行分配，并對(duì)時(shí)隙列表實(shí)時(shí)維護(hù)，避免對(duì)已分配時(shí)隙的檢測(cè)，可以大幅縮短分配的時(shí)間。

如圖8所示，時(shí)隙查詢模塊中包括：優(yōu)先級(jí)提取單元20、輪詢查詢單元21、停止輪詢單元22、時(shí)隙空閑表生成單元23、查詢時(shí)隙空閑表單元24、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元25及重新分配單元26。

優(yōu)先級(jí)提取單元20，用于提取申請(qǐng)接收模塊10中各安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)。

輪詢查詢單元21，根據(jù)優(yōu)先級(jí)提取單元20提取的各安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以輪詢的方式在信道中獲取空閑時(shí)隙，并將輪詢結(jié)果發(fā)送至?xí)r隙分配信息發(fā)送模塊12。

停止輪詢單元22，用于在空閑時(shí)隙的數(shù)量降至?xí)r空閑預(yù)設(shè)值時(shí)，控制停止輪詢單元21停止輪詢。

時(shí)隙空閑表生成單元23，用于在停止輪詢前根據(jù)輪詢查詢單元21中空閑時(shí)隙生成時(shí)隙空閑表，時(shí)隙空閑表包括當(dāng)前全部的空閑時(shí)隙信息。

查詢時(shí)隙空閑表單元24，用于根據(jù)各安全分區(qū)終端站的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，以查詢時(shí)隙空閑表生成單元23中時(shí)隙空閑表的方式，在時(shí)隙空閑表中定位空閑時(shí)隙。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元25，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪詢查詢單元21查找到的空閑時(shí)隙，若空閑時(shí)隙與時(shí)隙申請(qǐng)信息沖突，則重新以輪詢或查詢時(shí)隙空閑表的方式在信道中獲取空閑時(shí)隙。

重新分配單元26，用于在信道中已無空閑時(shí)隙且有安全分區(qū)終端站發(fā)出時(shí)隙申請(qǐng)信息時(shí)，在輪詢查詢單元21中提取未分配的時(shí)隙申請(qǐng)信息中的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；若業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為最低優(yōu)先級(jí)，則分配結(jié)束；若業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為非最低優(yōu)先級(jí)，將被最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用的時(shí)隙重新分配至非最低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)所在的安全分區(qū)終端站中。

本發(fā)明提供一種電力無線專網(wǎng)中業(yè)務(wù)的信道分配方法的具體應(yīng)用例，如下：

基于業(yè)務(wù)安全分區(qū)的電力無線專網(wǎng)時(shí)隙隔離接入方法，其關(guān)鍵在于：通過在電力無線專網(wǎng)指定信道上劃分不同時(shí)隙，不同類型的業(yè)務(wù)之間按照優(yōu)先級(jí)通過選擇不同的時(shí)隙共用一條頻段，采用時(shí)隙隔離實(shí)現(xiàn)無線空中接口傳輸?shù)亩鄻I(yè)務(wù)物理隔離。

其具體實(shí)現(xiàn)過程為：各個(gè)安全分區(qū)終端站根據(jù)其業(yè)務(wù)的特性與變化情況，周期性地向中心站發(fā)送時(shí)隙申請(qǐng)信息。中心站接收后，按照優(yōu)先級(jí)執(zhí)行時(shí)隙分配算法，從信道中搜索合適的時(shí)隙進(jìn)行分配，形成時(shí)隙分配表，下發(fā)至每一個(gè)終端站。各站在接收到時(shí)隙分配表后，進(jìn)行解析，獲得本站的時(shí)隙分配情況，在相應(yīng)的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

整個(gè)過程包括兩個(gè)方面：基于優(yōu)先級(jí)的時(shí)隙分配方法；以及輪詢和空閑時(shí)隙列表相結(jié)合的時(shí)隙搜索方法。

首先基于優(yōu)先級(jí)的時(shí)隙分配方法，包括以下內(nèi)容：

根據(jù)電力二次系統(tǒng)的特點(diǎn)，各相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的重要程度和數(shù)據(jù)流程、目前狀況和安全要求，電力二次系統(tǒng)分為四個(gè)安全區(qū)：

安全區(qū)I為實(shí)時(shí)控制區(qū)，典型系統(tǒng)有：調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(SCADA/EMS)、廣域向量測(cè)量系統(tǒng)、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)控制系統(tǒng)等。特點(diǎn)就是凡是具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的系統(tǒng)均應(yīng)屬于該安全區(qū)，是電力生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)、安全防護(hù)的重點(diǎn)與核心。

安全區(qū)II為非控制生產(chǎn)區(qū)，典型系統(tǒng)有：調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)(DTS)、水庫調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、繼電保護(hù)及故障錄波信息管理系統(tǒng)、點(diǎn)能量計(jì)量系統(tǒng)、電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)等。特點(diǎn)是原則上不具備控制功能的生產(chǎn)業(yè)務(wù)和批發(fā)交易業(yè)務(wù)系統(tǒng)均屬于該區(qū)，與控制區(qū)(安全I(xiàn)區(qū))中的系統(tǒng)或功能模塊聯(lián)系緊密。

安全區(qū)Ⅲ為生產(chǎn)管理區(qū)，典型系統(tǒng)有：調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)(DMIS)、調(diào)度報(bào)表系統(tǒng)、雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、氣象信息接入等系統(tǒng)，特點(diǎn)主要側(cè)重于生產(chǎn)管理的系統(tǒng)。

安全區(qū)IV為管理信息區(qū)，典型系統(tǒng)有：管理信息系統(tǒng)(MIS)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OA)、客戶服務(wù)系統(tǒng)等，特點(diǎn)就是純管理的系統(tǒng)。

當(dāng)承載控制類業(yè)務(wù)時(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性要求很高，一般需要高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)保證；當(dāng)非控制類業(yè)務(wù)時(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性要求較高，一般僅次于控制類業(yè)務(wù)；當(dāng)承載生產(chǎn)管理類業(yè)務(wù)時(shí)，管理信息類業(yè)務(wù)時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)的安全性要求很高，實(shí)時(shí)性和可靠性要求相對(duì)較低，因此優(yōu)先級(jí)最低。

按照不同安全分區(qū)業(yè)務(wù)特點(diǎn)對(duì)電力通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行劃分：

優(yōu)先級(jí)1：安全分區(qū)I實(shí)時(shí)控制區(qū)、安全分區(qū)II非控制生產(chǎn)區(qū)；

優(yōu)先級(jí)2：安全分III生產(chǎn)管理區(qū)；

優(yōu)先級(jí)3：安全分區(qū)IV管理信息區(qū)。

在一個(gè)基站的覆蓋范圍內(nèi)，各終端按照優(yōu)先級(jí)順序接入時(shí)隙。我們采用時(shí)隙申請(qǐng)遵循的優(yōu)先級(jí)機(jī)制,當(dāng)業(yè)務(wù)種類較多時(shí),僅為低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)保留固定分配部分的信道資源,保證低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間無法申請(qǐng)到信道；高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)將占用大部分信道資源,保證業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。各個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時(shí)配置,在申請(qǐng)時(shí)隙時(shí),各個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)聲明自身的優(yōu)先級(jí),以便中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)隙分配。

每幀的時(shí)隙數(shù)量k達(dá)到最大可分配時(shí)隙數(shù)MAX_SLOT時(shí),中心節(jié)點(diǎn)不能分配新的時(shí)隙。這時(shí)對(duì)于高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)起的時(shí)隙申請(qǐng),中心節(jié)點(diǎn)將遍歷整個(gè)時(shí)隙分配表,尋找最低優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)占有的時(shí)隙,并將該時(shí)隙分配給高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)；對(duì)于低優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)起的時(shí)隙申請(qǐng),中心節(jié)點(diǎn)將不再響應(yīng),低優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)可在若干復(fù)幀后再次發(fā)起時(shí)隙申請(qǐng)。

下面是發(fā)生業(yè)務(wù)搶占的公式，其中NB(New Business，新到來的業(yè)務(wù)),AB(Active Business，活躍業(yè)務(wù))，τ為QoS門限值。

輪詢和空閑時(shí)隙列表相結(jié)合的時(shí)隙搜索方法，包括以下兩個(gè)狀態(tài)：

狀態(tài)一，當(dāng)信道開始分配時(shí)，信道內(nèi)存在大量空閑時(shí)隙，容易搜索，所以采用輪詢的方法對(duì)信道進(jìn)行搜索。輪詢的步驟如下：

不同業(yè)務(wù)類型的終端根據(jù)需求發(fā)出時(shí)隙申請(qǐng)；

中心基站接受申請(qǐng)；

采用輪詢的方式，對(duì)載波逐個(gè)時(shí)隙進(jìn)行詢問；

檢測(cè)時(shí)隙是否空閑，如果空閑，則繼續(xù)，否則回到步驟3，繼續(xù)檢測(cè)下一時(shí)隙；

檢測(cè)該時(shí)隙是否與申請(qǐng)沖突，如果未發(fā)生沖突，則將該申請(qǐng)分配；否則回到步驟3，繼續(xù)檢測(cè)下一個(gè)時(shí)隙，直至整個(gè)載波被輪詢完畢。

狀態(tài)二，隨著信道中的時(shí)隙逐漸被分配，空閑時(shí)隙數(shù)量越來越少，對(duì)其搜索也越來越困難，因此需要通過某一次輪詢建立空閑時(shí)隙列表，存放當(dāng)前所有空閑時(shí)隙信息，包括位置、大小、連續(xù)性等。接下來的分配中，中心基站提取時(shí)隙申請(qǐng)后，不再直接對(duì)信道進(jìn)行輪詢，而是在空閑時(shí)隙列表中搜索，一旦分配成功，立即在時(shí)隙列表中將該空閑時(shí)隙的信息釋放。

時(shí)隙列表法的步驟如下：

通過對(duì)信道進(jìn)行一次輪詢，分配時(shí)隙申請(qǐng)的同時(shí)，根據(jù)信道內(nèi)空閑時(shí)隙的分布情況創(chuàng)建時(shí)隙列表；

提取時(shí)隙申請(qǐng)，在時(shí)隙列表中提取空閑時(shí)隙的信息，根據(jù)其在信道中進(jìn)行沖突的檢測(cè)；

如果沒有發(fā)生沖突，直接將申請(qǐng)分配到信道中相應(yīng)的空閑時(shí)隙中，同時(shí)在時(shí)隙列表中釋放該時(shí)隙，提取下一申請(qǐng)重復(fù)步驟2；

如果發(fā)生沖突，繼續(xù)在時(shí)隙列表中提取空閑時(shí)隙；

信道搜索完畢后，仍無法分配，放棄該時(shí)隙申請(qǐng)，提取下一申請(qǐng)重復(fù)步驟2；

時(shí)隙申請(qǐng)全部提取或者信道全部被占用，釋放時(shí)隙列表，分配過程結(jié)束；

隨著分配的進(jìn)行，時(shí)隙列表不斷地被釋放，其大小始終與信道中的空閑時(shí)隙數(shù)量是一致的。分配結(jié)束時(shí)，由時(shí)隙列表的大小可以直接得出該次時(shí)隙分配的信道利用率。對(duì)信道中已分配的時(shí)隙不再進(jìn)行空閑檢測(cè)，能夠有效縮短分配時(shí)間。

將電力通信網(wǎng)的載頻信道劃分為多個(gè)時(shí)隙，不同安全分區(qū)通過時(shí)隙接入的方式接入電力通信網(wǎng)，從而完成不同安全需求業(yè)務(wù)的空口物理層隔離；根據(jù)電力通信網(wǎng)絡(luò)不同安全分區(qū)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，將整個(gè)電力二次系統(tǒng)四個(gè)安全區(qū)分為3個(gè)優(yōu)先級(jí)，不同業(yè)務(wù)結(jié)合優(yōu)先級(jí)和QoS質(zhì)量來劃分時(shí)隙，完成時(shí)隙隔離方案；對(duì)于空閑時(shí)隙的搜索采用輪詢和空閑時(shí)隙列表相結(jié)合的方法，避免對(duì)已分配時(shí)隙的檢測(cè)，可以提高時(shí)隙分配效率。

為了模擬電力無線網(wǎng)的不同業(yè)務(wù)，在以下實(shí)例中每單位時(shí)間隨機(jī)產(chǎn)生不同安全級(jí)別的業(yè)務(wù)，通過觀察不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包的分配情況來驗(yàn)證時(shí)隙隔離。

根據(jù)優(yōu)先級(jí)來區(qū)別業(yè)務(wù)的時(shí)隙分配，為評(píng)價(jià)本發(fā)明的優(yōu)劣性，從業(yè)務(wù)時(shí)隙分配結(jié)果來觀察效果。

每個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)包調(diào)度情況為：不同安全級(jí)別的業(yè)務(wù)通過不同顏色區(qū)別開，每個(gè)時(shí)隙都有新的數(shù)據(jù)包向系統(tǒng)申請(qǐng)調(diào)度，系統(tǒng)會(huì)選擇該時(shí)隙允許調(diào)度的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸。在整個(gè)仿真?zhèn)鬏斶^程中，相鄰時(shí)隙的業(yè)務(wù)種類是不同的，各個(gè)優(yōu)先級(jí)的不同業(yè)務(wù)是輪流依次傳輸?shù)模瑵M足算法所要求的業(yè)務(wù)隔離。而且可以觀察到本算法是以犧牲少量吞吐量為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)間的時(shí)隙隔離。另外，當(dāng)前隊(duì)列中未調(diào)度的數(shù)據(jù)包會(huì)繼續(xù)在下一時(shí)隙中進(jìn)行排隊(duì)等待。

在尋找空閑時(shí)隙時(shí)，使用了空閑時(shí)隙表的方法來減少數(shù)據(jù)包申請(qǐng)時(shí)間，通過比較本發(fā)明與傳統(tǒng)PF(不使用空閑時(shí)隙表)的調(diào)度所用時(shí)間，隨著數(shù)據(jù)包的增多，本方法的調(diào)度時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)PF算法所用時(shí)間。通過在空間上增加空閑時(shí)隙表的方法，本算法的時(shí)間復(fù)雜度明顯小于傳統(tǒng)PF算法。

本發(fā)明的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而能夠理解的是，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說明書的理解。類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡(jiǎn)本發(fā)明公開并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋呈反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。