本發(fā)明具體涉及一種基于二進制指數(shù)退避的認知無線電智能電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮接入算法。
背景技術(shù)：
智能電網(wǎng)電子設(shè)備的監(jiān)控可以增加其輸出的可預(yù)測性，報告故障設(shè)備，延長使用壽命。一般而言，智能電網(wǎng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)該得到保證且具備一定的實時通信要求。而由于無線頻譜的稀缺和昂貴，因此智能電網(wǎng)采用認知無線電通信技術(shù)以使用未使用的空閑頻譜來傳輸智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)的技術(shù)，是目前的一個熱點。但認知無線電由于信道的不可靠性，監(jiān)控數(shù)據(jù)的通信傳輸?shù)貌坏奖Ｕ希虼巳绾卧诶谜J知無線電通信的同時，提高監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸成功率，且盡量在允許數(shù)據(jù)丟失的情況下盡可能傳輸可反映監(jiān)控變化趨勢的部分數(shù)據(jù)，是非常重要的，本專利從這二者出發(fā)提出了一種基于二進制指數(shù)退避的認知無線電智能電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮接入算法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于二進制指數(shù)退避的認知無線電智能電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)的壓縮接入算法，該基于二進制指數(shù)退避的認知無線電智能電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮接入算法可以很好地解決上述問題。
為達到上述要求，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種基于二進制指數(shù)退避的認知無線電智能電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮接入算法，該基于二進制指數(shù)退避的認知無線電智能電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮接入算法包括如下步驟：s1：監(jiān)控數(shù)據(jù)包以隨機變量te為時間間隔產(chǎn)生數(shù)據(jù)包，并按照后文的索引方式進行編號；s2：如果其編號符合后文的算法要求，則準備接納入buffer，否則直接忽略；s3：如果buffer沒滿則直接放入buffer，如果buffer已滿，則先壓縮buffer，騰出空間，放入新的數(shù)據(jù)包；s4：啟動發(fā)送過程，準備發(fā)送新的buffer；以及，s5：如果發(fā)送成功，則buffer清空，以后數(shù)據(jù)包的編號從0開始，如果由于缺乏信道發(fā)送失敗，則buffer不變，數(shù)據(jù)包當前遞增的序號不變，等待新的數(shù)據(jù)包到達后重新從s1開始。
該基于二進制指數(shù)退避的認知無線電智能電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮接入算法具有的優(yōu)點如下：該基于二進制指數(shù)退避的認知無線電智能電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮接入算法可以很好地解決現(xiàn)有的工作對智能電網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸對延遲非敏感性數(shù)據(jù)缺乏考慮，缺乏緩沖分析，缺乏重發(fā)機制分析，缺乏對監(jiān)控數(shù)據(jù)中可以體現(xiàn)電網(wǎng)變化趨勢的特征數(shù)據(jù)的分析，摘取和傳輸協(xié)議研究等問題。
具體實施方式
為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合具體實施例，對本申請作進一步地詳細說明。
在以下描述中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的實施例或示例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度，但并非每個實施例或示例都必然包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度。另外，重復(fù)使用短語“根據(jù)本申請的一個實施例”雖然有可能是指代相同實施例，但并非必然指代相同的實施例。
為簡單起見，以下描述中省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的某些技術(shù)特征。
根據(jù)本申請的一個實施例，該基于二進制指數(shù)退避的認知無線電智能電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮接入算法中做出如下假設(shè)：(1)智能電網(wǎng)各個監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸點(ue)均采用認知無線電方式無線傳輸數(shù)據(jù)，這些傳輸點都是認知無線電通信中的次用戶(su)；(2)假設(shè)監(jiān)視數(shù)據(jù)存儲在su的緩沖區(qū)，并且任何時候新的監(jiān)視數(shù)據(jù)到達將觸發(fā)通信請求；(3)如果某次通信請求由于缺乏次信道(sc)，本次請求傳輸將會失敗，在下一次通信時，在兩次通信請求之間的時間間隙，將會有一個新到達的監(jiān)測數(shù)據(jù)，它和以前未發(fā)送的數(shù)據(jù)一起，被重新壓縮打包觸發(fā)發(fā)送通信請求。
電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)(e數(shù)據(jù))是智能電網(wǎng)電子線路，應(yīng)用和設(shè)備的監(jiān)測結(jié)果，這對增強功率調(diào)度是有用的，還可以提高用戶的qoe(服務(wù)質(zhì)量體驗)。
假設(shè)理想地，監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸點每te秒收集監(jiān)視數(shù)據(jù)。其實，兩個相鄰收集事件之間的時差受各種軟件和硬件因素的影響。因此我們假設(shè)時間(te)是服從高斯分布的隨機變量，均值為πe，方差為de。
獲取的e數(shù)據(jù)將被放入緩沖區(qū)發(fā)送，由于采用認知無線電技術(shù)，如果沒有空閑信道，發(fā)送請求將被拒絕，并再次嘗試重新發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。
該基于二進制指數(shù)退避的認知無線電智能電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)壓縮接入算法的幾個要點如下：
(1)監(jiān)控數(shù)據(jù)包以每te秒產(chǎn)生，并按照后文的索引方式編號；
(2)如果其編號符合后文的算法要求，則準備接納入buffer，否則直接忽略；
(3)接納入buffer，可能直接放入buffer(buffer沒滿的情況下)，或者因為buffer已滿，則先要壓縮buffer，騰出一個空間，放入新的數(shù)據(jù)包；
(4)啟動發(fā)送過程，準備發(fā)送新的buffer；
(5)如果(4)的發(fā)送成功，則buffer清空，以后數(shù)據(jù)包的編號從0開始，如果由于缺乏信道，(4)的發(fā)送失敗，buffer不變，數(shù)據(jù)包當前遞增的序號不變，等待新的數(shù)據(jù)包到達后重新從(1)開始。
設(shè)最大緩沖區(qū)大小為l，表示緩沖區(qū)可容納最多l(xiāng)個e數(shù)據(jù)。一旦ue捕獲了用于傳輸?shù)男诺?，信道保持時間就是kts，其中k是緩沖器中數(shù)據(jù)包的數(shù)量，ts是一個數(shù)據(jù)包由一個認知信道服務(wù)情況下的傳輸時間，我們假設(shè)每個數(shù)據(jù)包的長度是一樣的。
如果su的緩沖區(qū)已滿，有新的監(jiān)控數(shù)據(jù)到達且該數(shù)據(jù)允許被加入緩沖區(qū)，則緩沖區(qū)中的原始數(shù)據(jù)將被壓縮以產(chǎn)生一些空間來存儲新到達的e數(shù)據(jù)。這樣可以同時保存歷史舊數(shù)據(jù)和新到達數(shù)據(jù)，并減少數(shù)據(jù)注入網(wǎng)絡(luò)的速率以防擁塞發(fā)生。
讓e數(shù)據(jù)的每個分組從0開始增量索引，全文的索引，就是編號的意思，如果buffer發(fā)送成功則buffer被清空，則新傳入的e數(shù)據(jù)將從序號0開始計算索引，對任意到達的e數(shù)據(jù)，如其序號為i，則標識為di，根據(jù)i的值和當前buffer里面的數(shù)據(jù)序列，該di可能沒有必要接納不需要放入buffer，或者雖然可以放入buffer但buffer已經(jīng)滿了，此時就需要先把buffer壓縮，再把di放入buffer。
令ζ是同一個buffer中兩個相鄰被接收數(shù)據(jù)包序號的差，那么在buffer中所有數(shù)據(jù)的序號中，必存在δ1兩個整數(shù)δ2，以使得下式成立：
δl≤ζ≤δ2，
其中
δl＝2k，δ2＝2δl
對任意到達的e數(shù)據(jù)，標識為di(其序號為i)，根據(jù)整數(shù)性質(zhì)，此時我們必定可以找到兩個整數(shù)δi1和δi2，滿足下公式：
(l-1)δi1+1＜i≤(l-1)δi2+1.
在此情況下當且僅當以下條件滿足
δi1|(i-1)
新到達數(shù)據(jù)di才會被接納(編號符合算法要求，則準備接納入buffer，否則直接忽略)，如果buffer已經(jīng)滿了，這意味著緩沖區(qū)buffer處于δi1-to-δi2壓縮，可以表示為δi1→δi2·。
其他所有di，如其序號
利用非授權(quán)次信道(sc)發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的算法如下：
對新產(chǎn)生的序號為i的數(shù)據(jù)dui，其數(shù)據(jù)接收算法如下：
只有dui被接受且buffer已經(jīng)滿的時候，才啟動壓縮緩沖區(qū)算法。
在緩沖區(qū)滿的情況下，接收數(shù)據(jù)并壓縮緩沖區(qū)的算法如下：
在緩沖區(qū)滿的情況下，接收數(shù)據(jù)并壓縮緩沖區(qū)的算法可以保證壓縮后的buffer里面的各個數(shù)據(jù)包可以很好地體現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)隨時間變化的趨勢，因為智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)趨勢與時間嚴格相關(guān)，各個監(jiān)控數(shù)據(jù)在時間上有比較強的趨勢相關(guān)性，不像傳統(tǒng)的電信通信業(yè)務(wù)那種無記憶的信道和無記憶的業(yè)務(wù)模型。
在緩沖區(qū)滿的情況下，接收數(shù)據(jù)并壓縮緩沖區(qū)的算法的說明：將緩沖區(qū)buffer中所有的數(shù)據(jù)包序號取出再排序，并將序號存入矩陣a，成為a的元素，在矩陣a中尋找滿足條件的矩陣下標m(m是一個整數(shù))，m需要滿足的條件如下：
ai-ai-1＝δ1(i＝
2，3，...，m)andai-ai-1＝δ2(i＝m+1，m+2，..，n)
令
按如下算法構(gòu)建矢量c：
剔除c中的重復(fù)元素下標，形成矢量b，將矢量b中的各個元素值作為下標，逐一從c中對應(yīng)位置獲取元素值，這些元素值又作為buffer中取元素的下標依據(jù)，這樣，完成了buffer的數(shù)據(jù)壓縮，buffer壓縮后，會形成一個新的空白單位，以存放新到達的可以被接受的數(shù)據(jù)di。
以上所述實施例僅表示本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明保護范圍。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以所述權(quán)利要求為準。