[发明专利]一种基于概率论建立数据包碰撞模型的智能公用事业网传输误包率测算方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及一种基于概率论建立数据包碰撞模型的智能公用事业网传输误包率测算方法。

背景技术

智能电网是一种融合了电力、控制和通信技术的复杂而又精细的系统，它能够监测和优化从发电站到终端用户的整个电力传输服务。智能电网的一个主要特点是能够对电能和各种数据信息进行实时的双向传输，从而使得电能供应和用户的需求达到平衡。与电力传输配套的、无处不在的通信网络是实现电网智能化的基础。就目前通信技术发展情况来看，无线通信与网络技术的应用电网智能化的必然选择。为推动无线通信技术在智能电网信息接入与传输中的应用，IEEE标准化组织成立专门的工作组——IEEE802.15.4g智能公用事业网（Smart UtilityNetwork,SUN）标准化工作组。该工作组所制定的新的无线网络标准IEEE802.15.4g是一个针对大范围智能控制应用的全球网络标准，其主要功能是通过较大地理范围内数据信息的实时传输实现整个系统的检测和控制。该标准定义了一种低功耗、低数据传输速率、低成本的多跳无线网络，其主要应用场景是智能电网中的邻域数据接入与传输网。

IEEE802.15.4g标准所规定的SUN工作频段是免许可的公共频段，最典型的频段是ISM2.4GHz频段。在智能电网邻域组网应用中，SUN主要用于连接智能电表间的信息接入与传输，将一定地理范围内的智能电表组成无线多跳网络。对于一种工作在免许可频段上的新的无线网络标准，研究其在公共频段上与其他共存网络的相互干扰特性以及其网络内部节点间的干扰特性是组网时必须考虑的问题。

一般通过数据包传输的误包率（PER）、平均接收时间、平均传输时延以及网络吞吐量来评价网络的干扰特性，而网络的PER性能也直接决定了吞吐量、时延等其他性能。因此，通过分析SUN网络节点的PER特性，可以从理论上得出SUN网络内部的干扰特性。通常在计算PER时，若一个数据包中至少存在一个错误比特，则称其为一个差错数据包。误包率大小不仅与数据包传输的误码率有关也与数据包的长度有关。求系统误包率的传统方法可以用下面的式子表示

P_s＝1-(1-P_b)^L(1)

式中，P_s表示误包率，P_b表示系统的误码率，L为数据包长度。该误包率计算模型是一个非常粗糙的模型，在计算过程中只考虑了系统误码率特性，并没有考虑两个系统的数据包传输模式，因而并不能准确地反映系统的误包率性能。

基于数据包碰撞的误包率模型，不仅考虑了系统的误码率特性，而且考虑两个相互干扰的数据包传输的定时关系，即数据包的平均碰撞时间。但是传统的包碰撞模型在分析平均碰撞时间方面有很大的局限性，仅适用于分析存在单个干扰节点时数据包传输的定时关系，当多个干扰源在期望数据包传输过程中开始发送干扰数据包时，由于它们与期望数据包定时关系的不确定性，因而很难给出期望数据包各个时间段与干扰数据包的碰撞情况。

发明内容

本发明的目的是解决现有误包率算法只考虑了系统误码率特性，没有考虑两个系统的数据包传输模式，不能准确地反映系统的误包率性能并且当多个干扰源在期望数据包传输过程中开始发送干扰数据包时，由于它们与期望数据包定时关系的不确定性，通过现有计算方法很难给出期望数据包各个时间段与干扰数据包碰撞情况从而造成所设计的智能电网通信传输控制精度低的问题，而提供一种基于概率论建立数据包碰撞模型的智能公用事业网（SUN）传输误包率测算方法，其具体方法按照以下步骤进行：

步骤A、建立SUN传输数据包碰撞模型，具体步骤如下：

步骤A1、建立SUN内部干扰分析网络拓扑模型；

步骤A2、根据SUN接收机节点的最大通信范围d_max确定能够对SUN产生干扰的范围；

步骤A3、基于SUN内部干扰分析的网络拓扑图，建立k个干扰存在时干扰数据包传输和期望数据包传输的包碰撞模型；

步骤B、基于数据包碰撞模型的误包率的计算，具体步骤如下：

步骤B1、依据相同时间段内期望数据包对应的干扰数据包数量对期望数据包进行分段；

步骤B2、通过概率论方法统计得到期望数据包各个碰撞分段的平均时间长度为：