《電子技術(shù)應(yīng)用》
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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。
中圖分類號(hào)：TM73.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256776
中文引用格式： 蔣承伶，陸忞，楊林青，等. 基于5G NR-U的分布式電源業(yè)務(wù)通信性能優(yōu)化提升方法[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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

為深入貫徹能源安全新策略，我國電網(wǎng)信息化程度不斷提升，分布式電源業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。分布式電源業(yè)務(wù)中的海量信息采集和高頻指令交互都對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)提出更高的要求[1]。5G有著低時(shí)延、高可靠性和超高速等多重優(yōu)勢，與電力業(yè)務(wù)的通信需求高度契合[2]。隨著通信技術(shù)逐漸應(yīng)用在電網(wǎng)業(yè)務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，越來越多的電力設(shè)備具備了5G網(wǎng)絡(luò)接入能力，有效支撐電力網(wǎng)絡(luò)的智能化發(fā)展。

然而海量分布式電源業(yè)務(wù)接入無線網(wǎng)絡(luò)，使得有限的5G頻譜資源愈發(fā)緊缺。工作于非授權(quán)頻段的5G空中接口技術(shù)(5G New Radio in Unlicensed spectrum，5G NR-U)能靈活利用非授權(quán)頻譜，讓5G網(wǎng)絡(luò)部署在非授權(quán)頻段[3-5]，極大地緩解了5G頻譜資源匱乏的問題。

通過采用NR-U技術(shù)，國家電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)5G專網(wǎng)的獨(dú)立組網(wǎng)，國家電網(wǎng)憑借自身的物理資源等優(yōu)勢，打造專屬電網(wǎng)的自建、自維和自用的無線網(wǎng)絡(luò)。然而分布式電源業(yè)務(wù)數(shù)量眾多，且對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源需求各不相同，有對(duì)時(shí)延要求極高的如指令交互類業(yè)務(wù)，也有對(duì)時(shí)延要求輕量的采集類業(yè)務(wù)。如何在有限的網(wǎng)絡(luò)資源內(nèi)合理分配，是我們的研究重點(diǎn)之一。

目前針對(duì)NR-U部署在非授權(quán)頻段的資源分配方法已有了廣泛關(guān)注和深入研究。文獻(xiàn)[6]中針對(duì)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和NR-U網(wǎng)絡(luò)共享信道提出一種基于發(fā)送預(yù)留信號(hào)的方法，可以同時(shí)提高NR-U和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。文獻(xiàn)[7]發(fā)現(xiàn)禁用Wi-Fi上行鏈路接入的傳統(tǒng)爭用機(jī)制，可以提高NR-U網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的性能。文獻(xiàn)[8]針對(duì)功率分配問題，提出了基于貪婪算法分配功率的方法，能夠極大地提高系統(tǒng)容量。文獻(xiàn)[9]對(duì)LBT接入機(jī)制通過自適應(yīng)閾值判定信道是否空閑來進(jìn)行改進(jìn)，當(dāng)信道空閑時(shí)降低傳輸功率，信道忙時(shí)直接傳輸，仿真結(jié)果表明有效提高了共存系統(tǒng)的吞吐量并降低時(shí)延。文獻(xiàn)[10]針對(duì)NR-U和Wi-Fi共存網(wǎng)絡(luò)中初始競爭窗口大小問題，推導(dǎo)了最大網(wǎng)絡(luò)總有效吞吐量和相應(yīng)的最佳初始退避窗口大小的顯示表達(dá)式，分析表明若NR-U節(jié)點(diǎn)的傳輸概率超過一定閾值，可以實(shí)現(xiàn)共存網(wǎng)絡(luò)的資源利用率最大化。文獻(xiàn)[11]通過基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方法來預(yù)測合適的退避窗口，保障了NR-U與Wi-Fi共存網(wǎng)絡(luò)的公平性。

基于上述背景，本文通過利用5G NR-U技術(shù)建立電力專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分布式電源終端的信息采集和傳輸。同時(shí)提出一種基于近端策略優(yōu)化的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)資源分配算法，保障業(yè)務(wù)時(shí)延需求并且提高業(yè)務(wù)傳輸成功率。


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http://www.ihrv.cn/resource/share/2000006915


作者信息：

蔣承伶1，陸忞2，楊林青2，史筱瑋3

（1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司，江蘇 南京 210000；2.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司，江蘇 南京 210000；3.中國電力科學(xué)研究院，江蘇 南京 210003）


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