智能配用电通信网作为智能电网中电力通信网络的重要组成部分,主要用于承载配电自动化、配电运行监控、分布式发电、充电桩、负荷管理、用户用电信息采集等业务,是保障供电可靠性、提高电网运行效率和服务质量的关键环节。经过多年建设,智能配用电通信网已发展成为光纤通信、电力线通信、电力无线专网、无线公网、无线传感器网络等多种通信方式并存的异构通信网络。随着配用电的高速发展,大量异构性强、QoS要求差异性大的配用电通信业务不断出现,而传统人工区分业务的管理方式难以保障业务高带宽、突发性对网络带宽与实时性等QoS指标的要求,还存在资源利用率低下的问题。因此,针对配用电通信网络和业务特点,研究适用于配用电通信网的QoS保障机制,为业务提供端到端、层次化的高质量服务,对保障配用电通信网高质量运行具有重要意义。针对智能配用电通信网网络结构和业务特点,本文分析了异构业务差异化的QoS要求,从单一通信技术组网和多种通信技术组网这两种角度,在认知无线传感器网络、无线专用网络和异构接入网络三个场景中,分别展开基于优先级的认知无线单跳网络数据包调度机制、基于QoS的认知无线多跳网络流量调度机制、基于利润的无线网络虚拟资源分配机制和基于成本的异构接入网络流量分配机制等QoS保障技术的研究,以实现优化网络运行、提高经济效益和网络综合服务能力的目的。本文具体创新性研究内容如下:(1)在认知无线传感器单跳网络场景中,针对配用电通信业务优先级划分及数据包调度问题,构建了一种基于QoS的业务优先级划分模型,并提出了一种基于优先级的数据包调度机制。首先,综合业务的时延、数据速率和可靠性要求以及重要程度,建立具有动态调整能力的业务优先级划分模型,以适应网络的实时拥塞状态。在此基础上,综合信道质量评估模型,提出基于优先级的认知无线传感器网络数据包调度机制,为配用电通信业务提供差异化的服务。仿真实验表明,所提出机制在不对主用户造成干扰的情况下,保障了较高优先级次要用户的传输质量,并提高了整个系统的利用率。(2)在认知无线传感器多跳网络场景中,针对面向时延、传输速率、可靠性三个QoS指标的联合优化调度问题,设计了一种基于QoS的认知无线多跳网络流量调度机制。首先,以最优化系统利用率为目标,以业务的QoS要求为限制条件,构建基于李雅普诺夫理论的最优化流量调度问题模型。然后,采用分布式QoS路由的思想,对问题进行最优化求解,通过信道接入控制、流量准入控制和传输路径控制三个步骤,考察不同传输信道、单跳传输速率和传输路径对系统时延、数据速率和可靠性的影响。仿真实验表明,所提出机制在满足各业务QoS要求的前提下,实现了网络运行的综合优化。(3) 在电力无线专网场景中,针对TD 230MHz和TD 1.8GHz电力无线专网特点,提出了一种基于利润的无线虚拟网络资源分配机制。首先,根据电力无线专网的特点,提出电力无线专网虚拟化系统模型。然后,综合网络成本、利润、业务隔离性、回程容量、QoS等因素抽象出资源分配最优化问题模型。最后,使用禁忌搜索算法对问题进行最优化求解,为各业务合理地分配虚拟资源。仿真实验表明,所提出机制在保证各业务QoS和隔离性要求的条件下,实现了配用电无线专网虚拟资源的最优化分配,提升了网络的服务质量和经济效益。(4)在异构接入网络场景中,针对配用电通信网接入技术和承载业务双重异构的特点,设计了面向QoS和经济成本的最优化流量分配机制。首先,将成本最优作为目标,将业务QoS要求作为限制条件,构建异构网络流量分配最优化问题模型。然后,采用分布式控制的思想,通过流量转移控制和服务速率控制对最优化问题进行求解,将异构业务流动态地分配到合适的接入网络中。仿真实验表明,所提出机制在稳定网络运行和保障业务QoS要求的条件下,降低了网络运行的经济成本。