面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法及系统，涉及电力无线通信技术领域。方法包括：获取各电网终端和各雾节点之间的关联关系、所述各雾节点之间的协作关系以及所述各雾节点的电网数据缓存策略；基于所述关联关系、所述协作关系和所述电网数据缓存策略，建立电网数据传输任务的时延模型，并将最小化所述时延模型作为优化目标；将所述优化目标分解为多个优化子目标，基于所述多个优化子目标和约束条件，确定电网资源分配结果。本发明专利技术解决了现有技术中电网数据内容传输时电网资源分配的不合理的缺陷，实现电网终端与雾节点之间的有效信息共享，在满足时延约束的前提下快速分配电网资源，达到更好的传输效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力无线通信技术，尤其涉及一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法及系统。

技术介绍

[0002]随着新型电力系统应用和服务的多元化发展，对于系统传输数据的结构复杂度、吞吐量以及实时性的要求越来越高，使得现有系统在承载大数据时面临业务适配灵活性差、网络资源紧张和能耗高的挑战。在此背景下，现有技术中提出了一种基于“雾计算”思想的雾无线接入网（Fog Radio Access Network，F
‑
RAN）架构。F
‑
RAN能够通过利用云计算、边缘计算、边缘缓存等技术、可以有效地支持通信、缓存和计算协同融合，实现通信、缓存和计算这三种资源的高效分配，满足不同用户和业务的服务需求。
[0003]然而很少有关于针对新型电力系统的大数据业务的缓存策略及资源分配方法的研究。现有算法通常基于内容流行度来获取内容缓存位置和大小分配比例，降低数据传输能耗。然而，在实际的电网业务应用中，内容流行度是实时变化的难以精确获知，导致内容传输时电网资源分配的不合理。此外，现有算法算复杂度较大，难以应用到大规模智能电网应用场景中。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法及系统，用以解决现有技术中电网数据内容传输时电网资源分配的不合理的缺陷，实现电网终端与雾节点之间的有效信息共享，在满足时延约束的前提下快速分配电网资源，达到更好的传输效果。
[0005]本专利技术提供一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，包括：获取各电网终端和各雾节点之间的关联关系、所述各雾节点之间的协作关系以及所述各雾节点的电网数据缓存策略；基于所述关联关系、所述协作关系和所述电网数据缓存策略，建立电网数据传输任务的时延模型，并将最小化所述时延模型作为优化目标；将所述优化目标分解为多个优化子目标，基于所述多个优化子目标和约束条件，确定电网资源分配结果。
[0006]根据本专利技术提供的一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，所述获取各所述电网终端和各所述雾节点间的关联关系、各所述雾节点间的协作关系以及各所述雾节点的电网数据缓存策略，包括：获取资源分配系统的通信规则，基于所述通信规则获取各所述电网终端和各所述雾节点间的关联关系、各所述雾节点间的协作关系以及各所述雾节点的电网数据缓存策略；其中，所述通信规则，包括：所述电网终端基于目标电网数据的请求，从所述雾节点选择有关联关系的关联雾
节点；在所述关联雾节点缓存所述目标电网数据的情况下，所述电网终端与所述关联雾节点进行通信；在所述关联雾节点未缓存所述目标电网数据的情况下，所述电网终端与所述关联雾节点有协作关系的协作雾节点通信或通过回传链路与电网数据管理中心通信。
[0007]根据本专利技术提供的一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，所述时延模型，包括：所述电网终端到所述关联雾节点之间的传输时延、所述关联雾节点到所述协作雾节点之间的传输时延和所述关联雾节点到所述电网数据管理中心之间的传输时延。
[0008]根据本专利技术提供的一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，所述优化子目标，包括：固定雾节点发送功率、所述电网数据缓存策略和所述协作关系，优化所述关联关系的优化子目标；固定所述雾节点发送功率和所述关联关系，优化所述电网数据缓存策略和所述协作关系的优化子目标；固定所述电网数据缓存策略、所述关联关系和所述协作关系，优化所述雾节点发送功率的优化子目标。
[0009]根据本专利技术提供的一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，针对所述电网数据缓存策略和所述协作关系的优化子目标，所述基于所述多个优化子目标和约束条件，确定电网资源分配结果，包括：针对与所述电网终端有关联关系的每个雾节点，采用强化学习算法对所述每个雾节点和所述服务范围内的请求数据独立进行训练，确定所述每个雾节点的电网数据缓存策略最优解；针对与所述电网终端有关联关系的每个雾节点，基于所述每个雾节点的目标电网数据缓存策略，将缓存了与目标电网数据缓存策略相同内容的雾节点确定为目标协作雾节点，并将目标协作雾节点与所述每个雾节点的关系确定为协作关系最优解。
[0010]根据本专利技术提供的一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，针对所述雾节点发送功率的优化子目标，所述基于所述多个优化子目标和约束条件，确定电网资源分配结果，包括：采用基于Nesterov动量的加速算法求解所述雾节点发送功率的优化子目标，通过调整每次迭代的方向使一阶算法快速收敛，确定雾节点发送功率最优解。
[0011]根据本专利技术提供的一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，所述约束条件包括：雾节点存储容量约束、雾节点发送功率约束、回传链路容量约束、电网数据缓存策略约束、关联关系取值约束和协作关系取值约束。
[0012]本专利技术还提供一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度系统，包括：电网数据管理中心、多个雾节点和多个电网终端；所述电网数据管理中心，用于获取各所述电网终端和各所述雾节点间的关联关系、各所述雾节点间的协作关系以及各所述雾节点的电网数据缓存策略；
还用于，基于所述关联关系、所述协作关系和所述电网数据缓存策略，建立电网数据传输任务的时延模型，并将最小化所述时延模型作为优化目标；还用于，将所述优化目标分解为多个优化子目标，基于所述多个优化子目标和约束条件，确定电网资源分配结果。
[0013]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法。
[0014]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法。
[0015]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法。
[0016]本专利技术提供的面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法及系统，通过利用边缘缓存技术预先缓存电网数据，分担电网数据管理中心的访问压力和计算成本，进一步降低电网业务数据传输时延和功率消耗。构建了以最小化数据传输时延为目标的优化问题，通过拆解优化子目标，分别优化缓存策略和通信资源，实现了智能电网终端之间的有效信息共享，以及满足时延约束的快速控制指令下达。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术提供的面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，其特征在于，包括：获取各电网终端和各雾节点之间的关联关系、所述各雾节点之间的协作关系以及所述各雾节点的电网数据缓存策略；基于所述关联关系、所述协作关系和所述电网数据缓存策略，建立电网数据传输任务的时延模型，并将最小化所述时延模型作为优化目标；将所述优化目标分解为多个优化子目标，基于所述多个优化子目标和约束条件，确定电网资源分配结果。2.根据权利要求1所述的面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，其特征在于，所述获取各所述电网终端和各所述雾节点间的关联关系、各所述雾节点间的协作关系以及各所述雾节点的电网数据缓存策略，包括：获取资源分配系统的通信规则，基于所述通信规则获取各所述电网终端和各所述雾节点间的关联关系、各所述雾节点间的协作关系以及各所述雾节点的电网数据缓存策略；其中，所述通信规则，包括：所述电网终端基于目标电网数据的请求，从所述雾节点选择有关联关系的关联雾节点；在所述关联雾节点缓存所述目标电网数据的情况下，所述电网终端与所述关联雾节点进行通信；在所述关联雾节点未缓存所述目标电网数据的情况下，所述电网终端与所述关联雾节点有协作关系的协作雾节点通信或通过回传链路与电网数据管理中心通信。3.根据权利要求2所述的面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，其特征在于，所述时延模型，包括：所述电网终端到所述关联雾节点之间的传输时延、所述关联雾节点到所述协作雾节点之间的传输时延和所述关联雾节点到所述电网数据管理中心之间的传输时延。4.根据权利要求1至3任一所述的面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，其特征在于，所述优化子目标，包括：固定雾节点发送功率、所述电网数据缓存策略和所述协作关系，优化所述关联关系的优化子目标；固定所述雾节点发送功率和所述关联关系，优化所述电网数据缓存策略和所述协作关系的优化子目标；固定所述电网数据缓存策略、所述关联关系和所述协作关系，优化所述雾节点发送功率的优化子目标。5.根据权利要求4所述的面向电力融合网络大数据边缘缓存与资源调度方法，其特征在于，针对所述电网数据缓存策略和所述协作关系的优化子目标，所述基于所述多个优化子目...

【专利技术属性】
技术研发人员：金燊，邢宁哲，申昉，纪雨彤，赵阳，张佳乐，陈雅琳，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司信息通信分公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：