基于D2D的電力物聯(lián)網(wǎng)及其組播重傳技術(shù)

黃強(qiáng) 秦劍華 胡成博 路永玲 陶風(fēng)波 王真

摘要：針對(duì)基于資源競(jìng)爭(zhēng)與應(yīng)答重傳的傳統(tǒng)自組網(wǎng)無(wú)法滿足電力物聯(lián)網(wǎng)需求的問(wèn)題，提出了一種新型的基于蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線自組網(wǎng)架構(gòu)。該方案融合終端間直接通信（D2D）與自組網(wǎng)技術(shù)，利用集中式資源調(diào)度與終端間互相協(xié)作的優(yōu)點(diǎn)，可以大幅縮短網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)間，提升網(wǎng)絡(luò)魯棒性。同時(shí)，考慮D2D簇內(nèi)各終端的蜂窩網(wǎng)鏈路的陰影衰落具有強(qiáng)相關(guān)性，從而在某些場(chǎng)景中存在接收節(jié)點(diǎn)都譯碼失敗的情況，現(xiàn)有重傳方案效率不高。為解決此問(wèn)題設(shè)計(jì)了協(xié)作簇內(nèi)快速重傳方案。新方案無(wú)需基站重傳，而由終端間的協(xié)作傳輸和軟信息合并完成組播重傳，從而極大地提升了電力自組網(wǎng)的傳輸效率和魯棒性。仿真結(jié)果表明，所提方案在這種場(chǎng)景中平均重傳次數(shù)和傳輸時(shí)延性能都得到了改善。

關(guān)鍵詞：無(wú)線自組網(wǎng);蜂窩網(wǎng)絡(luò);電力物聯(lián)網(wǎng);終端直接通信;D2D

DOI：10.15938/j.jhust.2021.05.016

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1007-2683（2021）05-0124-06

0 引言

智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而電力物聯(lián)網(wǎng)是智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)充分應(yīng)用先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)等各類設(shè)備和人員的全景感知、泛在接入[1-2]。這要求高性能的電力通信網(wǎng)絡(luò)作為支撐，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和魯棒性有很強(qiáng)的要求。以無(wú)中心無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施為特征的無(wú)線自組網(wǎng)（Ad hoc）技術(shù)，例如基于WiFi、ZigBee、藍(lán)牙等的Mesh網(wǎng)絡(luò)[3]，在電力設(shè)備監(jiān)控等應(yīng)用中已經(jīng)有了廣泛的研究。

除了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，有基礎(chǔ)設(shè)施的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（如GSM、WCDMA、LTE等）是另一種廣泛應(yīng)用的構(gòu)架。這兩種架構(gòu)的設(shè)計(jì)思想完全不同，因此具有各自的特征和適用場(chǎng)景。針對(duì)這兩種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)各自的優(yōu)勢(shì)與不足，一種可行的方案是將Ad hoc網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)相融合。機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)多路訪問(wèn)（ODMA）技術(shù)[4-5]是3GPP在3G時(shí)代提出的一種傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)與Ad hoc結(jié)合的接入技術(shù)。在ODMA網(wǎng)絡(luò)中既有基站接入，也允許用戶互相中繼，終端可以靈活選擇蜂窩單跳工作方式或終端間多跳工作方式。文[6]在研究應(yīng)急通信自組網(wǎng)技術(shù)時(shí)，也提出了集成蜂窩網(wǎng)和Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的混合式無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想，在基站受損時(shí)終端自動(dòng)轉(zhuǎn)換到Ad hoc模式工作。文[7]探討了寬帶蜂窩網(wǎng)絡(luò)在安全領(lǐng)域的局限性，進(jìn)而提出在無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)通過(guò)終端間中繼的方式實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)。但是現(xiàn)有文獻(xiàn)都沒(méi)有涉及具體的方案，而且所提構(gòu)想僅是兩種網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單結(jié)合，不能完全利用兩者的優(yōu)勢(shì)。

在Ad hoc自組網(wǎng)與蜂窩網(wǎng)融合方面，終端直通（D2D，Device-to-Device）是一種很有潛力的5G增強(qiáng)技術(shù)，是解決無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量快速增長(zhǎng)帶來(lái)的頻譜資源緊張、網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)加重等問(wèn)題的一種重要技術(shù)途徑[8-13]。D2D不需要基站作為中繼，允許終端之間通過(guò)復(fù)用基站的無(wú)線資源直接進(jìn)行通信。D2D技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有：減輕基站負(fù)擔(dān)、增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量、能提供更可靠和更大容量的數(shù)據(jù)傳輸通道等。

D2D已經(jīng)在電力無(wú)線通信領(lǐng)域獲得了較多應(yīng)用。文[2]研究了能源互聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的總體架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)等，提出以D2D為代表的5G關(guān)鍵技術(shù)在電力天地互聯(lián)中的應(yīng)用前景，特別是D2D可支持泛在物聯(lián)網(wǎng)對(duì)海量測(cè)量、音視頻維檢作業(yè)，甚至電力虛擬現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用。視頻的廣播或組播業(yè)務(wù)可借助無(wú)線信道天然的廣播特性來(lái)高效地實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還可利用D2D的特性優(yōu)化重傳流程，降低基站負(fù)擔(dān)，節(jié)約無(wú)線頻譜資源[11-12]。無(wú)線組播將同一內(nèi)容同時(shí)傳播給多個(gè)接收者，非常適合數(shù)據(jù)分發(fā)和音頻視頻播報(bào)等應(yīng)急通信應(yīng)用。

本文以一個(gè)電力物聯(lián)網(wǎng)音視頻巡檢場(chǎng)景為例，研究蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中采用D2D實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)的融合架構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上，針對(duì)此架構(gòu)中的組播重傳提出一種優(yōu)化方案。

1 新型蜂窩D2D自組網(wǎng)及模型

1.1 新型蜂窩D2D自組網(wǎng)

考慮一個(gè)電力物聯(lián)網(wǎng)中的維檢現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)場(chǎng)景：一隊(duì)工作人員配備音視頻通信終端，在現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域構(gòu)建一個(gè)自組網(wǎng)，隊(duì)員之間可互相直接通信，亦可多跳傳輸，自組網(wǎng)終端亦可是由隊(duì)員遙控的巡檢無(wú)人機(jī)。維檢工作人員處于一個(gè)蜂窩基站覆蓋之下，通過(guò)由基站和5G核心網(wǎng)中配置的專屬通道與智能電網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)的控制中心連接。維檢小隊(duì)通過(guò)音視頻向控制中心報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)情況，并接受控制中心維檢專家的遠(yuǎn)程指揮和作業(yè)指導(dǎo)。這種下行數(shù)據(jù)流適合使用組播業(yè)務(wù)進(jìn)行傳輸。

圖1 新型基于蜂窩D2D的自組網(wǎng)

針對(duì)上述場(chǎng)景，本文提出一種新的蜂窩D2D自組網(wǎng)。如圖1所示，由基站、蜂窩網(wǎng)終端C1和D2D簇構(gòu)成，其中D2D簇由地理上彼此接近的終端D1、D2、D3和D4組成，簇內(nèi)終端可以互相直接通信，或經(jīng)多跳通信（如圖中D2與D4之間經(jīng)D1通信）。簇內(nèi)終端可處于蜂窩基站覆蓋范圍之外（如圖中D4），通過(guò)D2D實(shí)現(xiàn)覆蓋擴(kuò)展。當(dāng)某終端與D2D簇地理上較遠(yuǎn)無(wú)法加入D2D簇時(shí)（如圖中C1），其通過(guò)基站間的蜂窩鏈路與其他終端通信。

1.2 新型蜂窩D2D自組網(wǎng)模型

在上述蜂窩D2D自組網(wǎng)中，定義D2D協(xié)作簇由N個(gè)終端構(gòu)成集合V={D1，D2，…，DN}，終端位置隨機(jī)分布，空間位置服從泊松點(diǎn)分布，滿足密度為λ的λ泊松點(diǎn)過(guò)程。

設(shè)終端Di接收基站下行信號(hào)的SINR為

γi=PtPLi/（li+σi2）（1）其中：Pt、li和σi2分別為基站發(fā)射功率、干擾功率和噪聲功率;PLi為路徑損耗，可表示為PLi=Adi-αXiΨi，在對(duì)數(shù)域可寫(xiě)為PLi=Yi+Ψi+Xi，Yi=A+αlndi，其中Yi是大尺度傳播損耗，Ψi為陰影衰落，Xi是小尺度瑞利衰落效應(yīng)，且Xi、Yi與Ψi相互獨(dú)立。A和α是確定傳播模型的常數(shù)：A與參考點(diǎn)的位置選擇有關(guān)，α是衰減指數(shù)的10倍，di表示終端與基站間的距離。小尺度瑞利衰落Xi服從負(fù)指數(shù)分布。陰影衰落Ψi主要受地貌和障礙物影響，服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，在對(duì)數(shù)域，其概率密度函數(shù)為其中σ為陰影效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3 型新型蜂窩D2D自組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)

新型蜂窩D2D自組網(wǎng)充分利用了5G通信網(wǎng)絡(luò)“三高兩低”的優(yōu)勢(shì)，即高速率、高容量、高可靠性、低時(shí)延與低能耗[2]，完全匹配泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的需求，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)提供了技術(shù)保障。從上述的蜂窩D2D自組網(wǎng)模型，易知D2D簇內(nèi)終端間距離大幅減小，提升了接收信號(hào)能量;另一方面，借助蜂窩網(wǎng)時(shí)頻資源集中控制分配的優(yōu)勢(shì)，減少終端間干擾，可避免Ad hoc中分布式資源競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制存在的干擾管理效果不佳的問(wèn)題。因而，在蜂窩D2D自組網(wǎng)中，無(wú)線信號(hào)的SINR有很大改善，即可提升終端間傳輸速率，又可通過(guò)降低發(fā)射功率達(dá)到節(jié)能的效果。

新型蜂窩D2D自組網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾矸矫嬉簿哂泻軓?qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，分布式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐酚蓹C(jī)制使得拓?fù)涔芾砗吐酚删S護(hù)變得特別低效、繁瑣和復(fù)雜[11]。但是，在所提的蜂窩D2D自組網(wǎng)中，利用蜂窩網(wǎng)集中管理的優(yōu)勢(shì)，由基站實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化的資源分配、調(diào)度與路由，避免了Ad hoc在拓?fù)浜吐酚晒芾矸矫娴碾y題，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，提高了資源利用率。

2 蜂窩D2D自組網(wǎng)中的組播優(yōu)化

無(wú)線組播將同一內(nèi)容同時(shí)傳播給多個(gè)接收者，非常適合數(shù)據(jù)分發(fā)和音頻視頻播報(bào)等應(yīng)急通信應(yīng)用。當(dāng)某些接受者未能正確接收組播數(shù)據(jù)包時(shí)，需要重傳該數(shù)據(jù)包。本節(jié)在所提蜂窩D2D自組網(wǎng)架構(gòu)下提出一種改進(jìn)組播效率的方案。

2.1 已有組播重傳方案

在3GPP中，定義了一種基本的重傳方案。在該方案中，當(dāng)某終端未能正確接收組播數(shù)據(jù)包時(shí)，由基站向該終端重傳數(shù)據(jù)[8]。此方案為基準(zhǔn)方案，效率較低。以下簡(jiǎn)稱為方案1。

在D2D組播中，基站可以用較高的速率向全簇終端組播相同的數(shù)據(jù)包，該組播速率不必確保簇內(nèi)所有終端的正確接收。簇中成功接收的終端可用D2D鏈路向未能成功接收的終端重傳該數(shù)據(jù)包。這樣不但可大幅增加組播吞吐量，而且，由于短距離的D2D鏈路具有更好的信道質(zhì)量，能支持高速率重傳，從而大幅提升組播傳輸?shù)男蔥8]。以下將此方案稱為方案2，過(guò)程如下：

第1步：基站向小區(qū)內(nèi)組播用戶傳輸一組數(shù)據(jù);

第2步：正確接收的終端反饋確認(rèn)標(biāo)識(shí)ACK，未正確接收的終端反饋出錯(cuò)標(biāo)識(shí)NACK;

第3步;D2D簇內(nèi)的ACK終端向NACK終端重傳數(shù)據(jù)，直到所有終端都正確接收，或超過(guò)最大重傳次數(shù)，請(qǐng)求基站重傳。

在此方案中，利用D2D鏈路可實(shí)現(xiàn)D2D自組網(wǎng)中高效的組播數(shù)據(jù)重傳。但是，在此方案中，重傳只能由ACK終端向NACK終端發(fā)送，未能利用NACK終端接收數(shù)據(jù)中的信息，因此效率仍有提升空間。

2.2 D2D簇陰影衰落強(qiáng)相關(guān)性

對(duì)于地理上互相接近的D2D終端，它們到基站的路徑上可能存在相同的障礙物遮擋，因此經(jīng)歷相同的陰影衰落，即基站到同一D2D簇的鏈路間陰影衰落具有很強(qiáng)的相關(guān)性。陰影衰落相關(guān)系數(shù)主要取決于角度和距離：鏈路間的夾角越小則相關(guān)系數(shù)越大;終端間的距離越近則相關(guān)系數(shù)也越大[12]。

考察一個(gè)蜂窩無(wú)線鏈路，根據(jù)編碼方案和誤塊率（BLER）目標(biāo)，存在 SINR門限γmin，當(dāng)其信干噪比γ小于γmin時(shí)發(fā)生中斷，即D2D終端不能正確解碼數(shù)據(jù)包。結(jié)合式（1）與式（2）有中斷概率

對(duì)D2D簇內(nèi)的多個(gè)終端，由于它們的蜂窩鏈路間陰影衰落具有強(qiáng)相關(guān)性，特別是當(dāng)基站與簇之間有較大障礙物或建筑物時(shí)。此時(shí)，在式（3）中，終端與基站間距離d、衰減指數(shù)α、陰影衰落影衰落Ψ都有十分相近的特性和取值，決定終端的中斷概率。因此，在D2D簇內(nèi)，當(dāng)其中一個(gè)鏈路中斷時(shí)，另一鏈路中斷概率并不獨(dú)立，有

簇內(nèi)所有終端同時(shí)中斷的情況可從上式擴(kuò)展，雖然此時(shí)不易得出其閉合表達(dá)式，但可以通過(guò)數(shù)值仿真的方法得出中斷概率。圖2為一組仿真結(jié)果，仿真檢驗(yàn)了陰影衰落對(duì)簇內(nèi)多個(gè)終端都不能正確接收基站組播包（NACK）的概率，比較了自由傳播為主（場(chǎng)景1）與D2D簇與基站間存在遮擋物（場(chǎng)景2）時(shí)終端發(fā)生全NACK的中斷概率。調(diào)整MCS格式使得單個(gè)終端NACK的概率為50%。仿真?zhèn)鬏?0000個(gè)組播數(shù)據(jù)包，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)發(fā)生NACK的終端的比率。

由仿真結(jié)果可以看出，與場(chǎng)景1相比，在場(chǎng)景2中，多終端發(fā)生NACK的概率有較大幅度的增加。其中，3終端全NACK的概率由18%增加到了27%;5終端全部NACK的概率由6%增加到19%。

上述分析及仿真結(jié)果表明，在某些條件下D2D簇易發(fā)生所有終端都無(wú)法正確接收蜂窩組播數(shù)據(jù)的情況。此時(shí)，方案1和2都不可避免地要從基站進(jìn)行重傳，導(dǎo)致額外的資源消耗，從而降低了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。因此，有必要研究在陰影衰落相關(guān)性較強(qiáng)的場(chǎng)景中提升組播重傳優(yōu)化方法。

2.3 D2D簇陰影衰落強(qiáng)相關(guān)性

本為解決上述問(wèn)題，本文提出一種改進(jìn)的組播重傳方案。該方案的基本原理是，利用軟信息合并機(jī)制，在D2D簇中進(jìn)行協(xié)作傳輸，充分利用簇內(nèi)終端已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)中的信息，提升組播效率。當(dāng)接收數(shù)據(jù)在解碼失敗的情況下，其中依然包含有一定的信息。軟信息合并利用這部分信息，將錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包保存在存儲(chǔ)器中，并與后續(xù)接收到的重傳數(shù)據(jù)包進(jìn)行合并，得到一個(gè)比單獨(dú)解碼更可靠的數(shù)據(jù)包，即“軟合并”過(guò)程，然后對(duì)此數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼。而且，由于多個(gè)重傳復(fù)本經(jīng)歷不同的信道條件，使得軟信息合并解碼獲得了部分分集增益，進(jìn)一步提高了傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

新方案的優(yōu)化重傳過(guò)程如下：

第1步：基站向組播用戶傳輸一組數(shù)據(jù);

第2步：未正確解碼的終端反饋NACK;

第3步：簇內(nèi)終端向NACK終端組播自己收到的數(shù)據(jù)包，包括NACK終端也將自己未正確解碼的數(shù)據(jù)包向其他NACK終端組播;

第4步：NACK終端接收到多個(gè)組播數(shù)據(jù)包后，使用軟信息合并，解碼組播數(shù)據(jù)包;

第5步：如果解碼成功，則結(jié)束;否則返回第3步，直到所有終端都正確接收，或超過(guò)最大重傳次數(shù)。

圖3為改進(jìn)的蜂窩D2D自組網(wǎng)組播重傳方案通信過(guò)程的一個(gè)示例?；緦⒔M播數(shù)據(jù)包B通過(guò)下行鏈路發(fā)送給D2D簇內(nèi)終端D1、D2和D3，設(shè)這3個(gè)終端都未能正確解碼組播包B，它們接收數(shù)據(jù)包分別記為B1、B2和B3。此時(shí)，D1將B1發(fā)送給D2，D3將B3發(fā)送給D2。經(jīng)過(guò)D2D簇內(nèi)數(shù)據(jù)交互之后，每個(gè)終端具有了組播包B的多個(gè)副本，如：D1擁有{B1，B2}，D2擁有{B1，B2，B3}，D3擁有{B2，B3}。然后，各終端利用軟信息合并技術(shù)，從中解碼出組播包Bo額外地，在D3正確解碼出B之后，可通過(guò)D2D鏈路D3-D4將B發(fā)送給D4。至此，在無(wú)需基站重傳的情況下，組播包B被簇中的各個(gè)終端正確接收。如果經(jīng)上述過(guò)程仍未能正確解碼組播包B，則可請(qǐng)求基站重傳。

3 計(jì)算機(jī)仿真

3.1 仿真模型參數(shù)

為了驗(yàn)證新方案的重傳效率，采用MATLAB進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。終端分布服從密度為λ=5的泊松點(diǎn)分布，D2D鏈路的陰影衰落服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，小尺度衰落采用慢變平坦瑞利衰落模型。其他參數(shù)見(jiàn)表1。

在距離基站400m處布放由5個(gè)終端組成的D2D簇。設(shè)置兩個(gè)仿真場(chǎng)景，場(chǎng)景1：基站與D2D簇之間以自由空間路損為主，陰影衰落相關(guān)性弱;場(chǎng)景2：基站與D2D簇之間設(shè)置一幢大樓，陰影衰落相關(guān)性強(qiáng)。仿真?zhèn)鬏?0000個(gè)組播數(shù)據(jù)包后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.2 仿真結(jié)果及分析

首先，在上述陰影衰落相關(guān)性較強(qiáng)的場(chǎng)景2下，仿真檢驗(yàn)本文所提基于軟信息合并的D2D簇內(nèi)重傳的效率，仿真結(jié)果如圖4所示。從中可以看到，在SIIVR為5dB時(shí)，一次傳輸?shù)腂LER約20%，但是經(jīng)與一個(gè)D2D包合并后BLER大幅降低，重傳成功率接近100%;在SINR為0dB時(shí)，首次傳輸BLEB達(dá)80%，2個(gè)數(shù)據(jù)包合并解碼后BLER降低到56%，3個(gè)數(shù)據(jù)包合并解碼的BLER降低到10%左右，4數(shù)據(jù)包合并解碼的成功率達(dá)99%。這表明，即便在低信噪比條件下，最多接收3個(gè)簇內(nèi)協(xié)作傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行4包合并，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的正確解碼。

在上述兩種場(chǎng)景下，對(duì)比了3種方案的成功傳輸一個(gè)組播數(shù)據(jù)包時(shí)通過(guò)基站進(jìn)行的平均重傳次數(shù)，結(jié)果如圖5所示。由圖可見(jiàn)，方案1在兩種場(chǎng)景下的平均重傳次數(shù)都是最高的，主要原因是該方案中只要有一個(gè)終端未能成功接收組播包就需要基站重傳。相比而言，方案2的重傳次數(shù)有很大幅度的降低，這得益于D2D簇內(nèi)終端間協(xié)作傳輸降低了基站重傳發(fā)生的次數(shù)。在場(chǎng)景2下，方案2的重傳次數(shù)略小于場(chǎng)景1，但是兩者相差不多。新方案的平均重傳次數(shù)比方案2有改善，其中在場(chǎng)景1時(shí)與方案2性能接近。在場(chǎng)景2中，新方案的平均重傳次數(shù)比方案2有明顯的改善，原因在于此場(chǎng)景下發(fā)生D2D簇內(nèi)所有終端NACK的概率較高，方案2頻繁地需要基站重傳，而新方案可借助簇內(nèi)終端協(xié)作傳輸和軟信息合并，在無(wú)需基站重傳的情況下完成組播的正確接收。

最后，仿真對(duì)比了3種方案的平均傳輸時(shí)延，結(jié)果如表2所示。各方案在場(chǎng)景1時(shí)傳輸時(shí)延皆較低，方案2比方案1有明顯改善，而新方案性能接近方案2。這主要是由于在場(chǎng)景1中發(fā)生多終端全NACK的概率較小，新方案適用的機(jī)會(huì)少。在場(chǎng)景2中，方案1和方案2的平均傳輸時(shí)延比場(chǎng)景1都有較大增加，而新方案雖然也比場(chǎng)景1有所增加，但是與其他兩個(gè)方案相比，平均傳輸時(shí)延有較大幅度的降低。這主要是由于新方案避免了絕大多數(shù)基站的數(shù)據(jù)重傳。從另一個(gè)角度來(lái)看，由于傳輸時(shí)延與重傳次數(shù)有近似正比的關(guān)系，這從傳輸時(shí)延與重傳次數(shù)之間的關(guān)系也不難理解。因此，新方案具有更優(yōu)的傳輸時(shí)延性能。

4 結(jié)語(yǔ)

研究了電力物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的一種新型蜂窩D2D自組網(wǎng)及其組播優(yōu)化方案。通過(guò)結(jié)合蜂窩網(wǎng)集中控制與D2D簇內(nèi)通信的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)通信，有效避免傳統(tǒng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)在拓?fù)浜吐酚晒芾矸矫婷媾R的難題，實(shí)現(xiàn)高效可控的低延遲傳輸?；诖私M網(wǎng)方案，利用D2D組內(nèi)協(xié)作通信的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)軟信息合并，降低蜂窩組播重傳次數(shù)，提升自組網(wǎng)傳輸效率和魯棒性。計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了方案在平均重傳次數(shù)和傳輸時(shí)延等方面的有效性。

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（編輯：溫澤宇）

收稿日期：2021-03-05

基金項(xiàng)目：國(guó)家電網(wǎng)指南項(xiàng)目（5500-202018068A）.

作者簡(jiǎn)介：秦劍華（1975-），男，博士，高級(jí)工程師;胡成博（1984-），男，碩士，高級(jí)工程師.

通信作者：黃強(qiáng)（1974-），男，碩士，高級(jí)工程師，E-mail：huangqiangnj@163.com.