CN108809856A - 电力通信异构网络的流量调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力通信异构网络的流量调度方法。该流量调度方法包括：设置不同优先级别的多个输入队列；设置多个输出队列；每个时隙开始，所述电力通信异构网络中的网络控制器按照所述输入队列的优先级顺序考察各个输入队列是否有待传输的通信业务；若有待传输的通信业务，则获取所述当前的系统状态信息；根据当前的系统状态信息计算所述待传输的通信业务的QoS约束；根据所述QoS约束求解所述QoS约束的最优解，该最优解作为流量分配策略。所述电力通信异构网络的流量调度方法能够在电力通信异构网络中为通信业务寻找合适的传输网络，并且对通信业务进行合理流量分配。

Description

电力通信异构网络的流量调度方法

技术领域

本发明是关于电力通信异构网络领域，特别是关于一种电力通信异构网络的流量调度方法。

背景技术

随着配电通信网建设的不断完善，配用电通信方式呈现多样化趋势。PON(无源光纤网络)、工业以太网具有抗干扰能力强、传输容量大、时延低等特点；无线网络具有无需布线、组网灵活等特点，有效承载了配电自动化、电能质量监测、用电信息采集等配网业务，是配用电通信网主流的通信方式。

由于智能配用电通信网承载的业务种类和数量的提升，电力通信专网已无法满足智能电网的通信需求，致使在配用电通信中专网与公网大量混合使用，造成网络资源冗余、接入质量不均的现状。由于异构业务带来了差异化服务要求，各种通信方式业务速率、传输时延、稳定性均不相同，如何在配电网中为异构业务寻找合适的传输网络与进行合理流量分配成为亟待解决的问题。

在现有配电网中，各业务对网络QoS(服务质量)需求不尽相同。底层设备通信方式多样，PON、工业以太网、无线等各通信方式业务速率、传输时延、稳定性均不相同。由于异构业务带来了差异化服务要求，导致没有一种通信技术可以完全解决所有业务的传输需求。因此如何在混合网络中，利用高效合理的调度机制，为异构业务选择合适的输出网络，在保障通信质量的条件下实现异构系统的稳定，成为智能配用电通信网的一个关键问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力通信异构网络的流量调度方法，其能够在电力通信异构网络中为通信业务寻找合适的传输网络，并且对通信业务进行合理流量分配。

为实现上述目的，本发明提供了一种电力通信异构网络的流量调度方法。该流量调度方法包括：在所述电力通信异构网络中设置不同优先级别的多个输入队列，每个输入队列用于缓存优先级别相同的待传输的通信业务，该优先级别按照通信业务的QoS需求进行划分，QoS需求越高，则优先级别越高；在所述电力通信异构网络中设置多个输出队列，每个输出队列代表一种组网类型的输出网络，所述输出队列与所述输入队列之间由时变的信道连接；每个时隙开始，所述电力通信异构网络中的网络控制器按照所述输入队列的优先级顺序考察各个输入队列是否有待传输的通信业务；若有待传输的通信业务，则所述网络控制器获取所述电力通信异构网络当前的系统状态信息；所述网络控制器根据当前的系统状态信息计算所述待传输的通信业务的QoS约束；所述网络控制器根据所述QoS约束求解所述QoS约束的最优解，该最优解作为流量分配策略，该流量分配策略中指定所述待传输的通信业务的传输速率以及指定所述待传输的通信业务的传输信道以及输出队列；根据该流量分配策略，所述输入队列中待传输的通信业务按照指定的传输速率和传输信道传输至指定的输出队列中。

在一优选的实施方式中，所述流量调度方法还包括：在每个时隙的结尾，所述网络控制器更新所述电力通信异构网络的系统状态信息。

在一优选的实施方式中，所述若有待传输的通信业务，则所述网络控制器获取所述电力通信异构网络当前的系统状态信息包括：获取所述输入队列中的待传输的通信业务的QoS信息以及数据量信息；获取当前信道的信息；获取所述输出队列的服务带宽信息。

在一优选的实施方式中，所述待传输的通信业务的QoS信息包括所述待传输的通信业务的传输时延需求、通信速率需求、可靠性需求。

在一优选的实施方式中，所述网络控制器根据当前的系统状态信息计算所述待传输的通信业务的QoS约束包括：计算所述QoS约束的时延约束D(t)，

若待传输的通信业务从输入队列i到输出队列j，其端到端输出时延为d_j，U_i,j(t)为传输的数据量，λ_i为输入队列传输速度，T为一个传输周期，N为输出队列j的个数，则所述待传输的通信业务的时延约束公式为

在一优选的实施方式中，所述网络控制器根据当前的系统状态信息计算所述待传输的通信业务的QoS约束包括：计算所述QoS的稳定性约束，若和分别为输出网络j服务带宽的最小值和最大值，则所述稳定性约束B(t)公式为：

在一优选的实施方式中，所述网络控制器根据当前的系统状态信息计算所述待传输的通信业务的QoS约束包括：计算所述QoS的信道约束，若待传输的通信业务的数据量为U(t)，信道容量为Q_i，j(t)，则所述信道约束公式如下：U(t)≤Q_i，j(t)。

在一优选的实施方式中，所述网络控制器根据QoS约束制定流量分配策略的方法包括：

定义Θ(t)为构建时隙开始时的系统状态矢量，表示为Θ(t)＝(D(t),B(t),Q(t))；

定义时刻t的李雅普诺夫漂移为其中α，β，γ分别为预先设定的时延约束D(t)、稳定性约束B(t)、信道约束U(t)的权重值，M为输入队列i的优先级个数，N为输出队列j的个数，L为信道k的个数；

计算某个时隙的李雅普诺夫漂移，公式：Δ(Θ(t))＝E[L(Θ(t+1))-L(Θ(t))|Θ(t)]；

计算Δ(Θ(t))的最小值，该最小值对应的通信速率、传输信道、输出网络即为所述待传输的通信业务的流量分配策略。

与现有技术相比，本发明所述的一种电力通信异构网络的流量调度方法，在电力通信异构网络中定义了输入队列、输出队列、网络控制器，利用网络控制器检查系统状态信息，根据系统状态信息求解通信业务的QoS约束，在保证满足通信业务的QoS约束的前提下，以用户体验最优为目标，制定流量分配策略，在电力通信异构网络中为通信业务寻找合适的传输网络，并且对进行通信业务合理流量分配。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的电力通信异构网络的流量调度方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

为了解决现有配电网通信调度不合理的问题，提出了一种电力通信异构网络的流量调度方法，其原理是在保证满足通信业务的QoS约束的前提下，求解QoS约束的最优解，从而合理分配通信业务到输出网络，实现用户体验最优。

图1是根据本发明一实施方式的电力通信异构网络的流量调度方法的流程图。

在该实施方式中，电力通信异构网络的流量调度方法包括：

S1，进行系统设置。

系统设置过程包括：设置输入队列、设置网络控制器、设置输出队列。

设置输入队列：在所述电力通信异构网络中设置M个不同优先级别的多个输入队列，所述每个输入队列用于缓存优先级别相同的待传输的通信业务，该优先级别按照通信业务的QoS需求进行划分，QoS需求越高，则优先级别越高。

设置网络控制器：在所述电力通信异构网络中设置网络控制器。

设置输出队列：在所述电力通信异构网络中设置N个输出队列，每个输出队列j代表一种组网类型的输出网络，所述输出队列与所述输入队列之间由时变的信道连接。

S2，检查输入队列。

每个时隙开始，所述网络控制器按照所述输入队列的优先级顺序考察各个输入队列是否有待传输的通信业务。

S3，获取当前系统状态信息。

若有待传输的通信业务，则所述网络控制器获取所述电力通信异构网络当前的系统状态信息。

在一实施方式中，获取当前的系统状态信息包括：

1，获取所述输入队列中的待传输的通信业务的QoS信息以及数据量信息，该待传输的通信业务的QoS信息包括所述待传输的通信业务的传输时延需求、通信速率需求、可靠性需求；

2，获取当前信道的信息；

3，获取所述输出队列的服务带宽信息。

S4，计算QoS约束。

所述网络控制器根据当前的系统状态信息计算所述待传输的通信业务的QoS约束，所述QoS约束包括时延约束、稳定性约束、信道约束。

计算时延约束：若待传输的通信业务从输入队列i到输出队列j，其端到端输出时延为d_j，U_i,j(t)为传输的数据量，λ_i为输入队列传输速度，T为一个传输周期，N为输出队列j的个数，则所述待传输的通信业务的时延约束公式为

计算稳定性约束：若和分别为输出网络j服务带宽的最小值和最大值，则所述稳定性约束B(t)公式为：

计算信道约束：若待传输的通信业务的数据量为U(t)，信道容量为Q_i，j(t)，则所述信道约束公式如下：U(t)≤Q_i，j(t)。

S5，制定流量分配策略。

所述网络控制器根据所述QoS约束制定流量分配策略，该流量分配策略中指定所述待传输的通信业务的传输速率以及指定所述待传输的通信业务的传输信道以及输出队列。

所述网络控制器根据QoS约束制定流量分配策略的方法包括：

1，定义Θ(t)为构建时隙开始时的系统状态矢量，表示为Θ(t)＝(D(t),B(t),Q(t))；

2，定义时刻t的李雅普诺夫漂移为其中α，β，γ分别为预先设定的时延约束D(t)、稳定性约束B(t)、信道约束U(t)的权重值，M为输入队列i的优先级个数，N为输出队列j的个数，L为信道k的个数；

3，计算某个时隙内的李雅普诺夫漂移，公式如下：Δ(Θ(t))＝E[L(Θ(t+1))-L(Θ(t))|Θ(t)]；

4，计算Δ(Θ(t))的最小值，该最小值对应的通信速率、传输信道、输出网络即为所述待传输的通信业务的流量分配策略。

S6，传输通信业务。

根据该流量分配策略，所述输入队列中待传输的通信业务按照指定的传输速率和传输信道传输至指定的输出队列中。

S7，更新系统状态信息。

在每个时隙的结尾，所述网络控制器更新所述电力通信异构网络的系统状态信息。

综上，该实施方式在电力通信异构网络中定义了输入队列、输出队列、网络控制器，利用网络控制器检查系统状态信息，根据系统状态信息求解通信业务的QoS约束，基于李雅普若夫随机系统优化理论，在保证满足通信业务的QoS约束的前提下，以用户体验最优为目标，在电力通信异构网络中为通信业务寻找合适的传输网络，并且对进行通信业务合理流量分配。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种电力通信异构网络的流量调度方法，其特征在于，该流量调度方法包括：

在所述电力通信异构网络中设置不同优先级别的多个输入队列，每个输入队列用于缓存优先级别相同的待传输的通信业务，该优先级别按照通信业务的QoS需求进行划分，QoS需求越高，则优先级别越高；

在所述电力通信异构网络中设置多个输出队列，每个输出队列代表一种组网类型的输出网络，所述输出队列与所述输入队列之间由时变的信道连接；

每个时隙开始，所述电力通信异构网络中的网络控制器按照所述输入队列的优先级顺序考察各个输入队列是否有待传输的通信业务；

若有待传输的通信业务，则所述网络控制器获取所述电力通信异构网络当前的系统状态信息；

所述网络控制器根据当前的系统状态信息计算所述待传输的通信业务的QoS约束；

所述网络控制器根据所述QoS约束求解所述QoS约束的最优解，该最优解作为流量分配策略，该流量分配策略中指定所述待传输的通信业务的传输速率以及指定所述待传输的通信业务的传输信道以及输出队列；以及

根据该流量分配策略，所述输入队列中待传输的通信业务按照指定的传输速率和传输信道传输至指定的输出队列中。

2.如权利要求1所述的电力通信异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述流量调度方法还包括：

在每个时隙的结尾，所述网络控制器更新所述电力通信异构网络的系统状态信息。

3.如权利要求1所述的电力通信异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述若有待传输的通信业务，则所述网络控制器获取所述电力通信异构网络当前的系统状态信息包括：

获取所述输入队列中的待传输的通信业务的QoS信息以及数据量信息；

获取当前信道的信息；以及

获取所述输出队列的服务带宽信息。

4.如权利要求3所述的电力通信异构网络的流量调度方法，其特征在于，

所述待传输的通信业务的QoS信息包括所述待传输的通信业务的传输时延需求、通信速率需求、可靠性需求。

5.如权利要求4所述的电力通信异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述网络控制器根据当前的系统状态信息计算所述待传输的通信业务的QoS约束包括：计算所述QoS约束的时延约束D(t)，

若待传输的通信业务从输入队列i到输出队列j，其端到端输出时延为d_j，U_i,j(t)为传输的数据量，λ_i为输入队列传输速度，T为一个传输周期，N为输出队列j的个数，则所述待传输的通信业务的时延约束公式为

6.如权利要求5所述的电力通信异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述网络控制器根据当前的系统状态信息计算所述待传输的通信业务的QoS约束包括：计算所述QoS的稳定性约束，若和分别为输出网络j服务带宽的最小值和最大值，则所述稳定性约束B(t)公式为：

7.如权利要求6所述的电力通信异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述网络控制器根据当前的系统状态信息计算所述待传输的通信业务的QoS约束包括：计算所述QoS的信道约束，若待传输的通信业务的数据量为U(t)，信道容量为Q_i，j(t)，则所述信道约束公式如下：U(t)≤Q_i，j(t)。

8.如权利要求7所述的电力通信异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述网络控制器根据QoS约束制定流量分配策略的方法包括：

定义Θ(t)为构建时隙开始时的系统状态矢量，表示为Θ(t)＝(D(t),B(t),Q(t))；

定义时刻t的李雅普诺夫漂移为其中α，β，γ分别为预先设定的时延约束D(t)、稳定性约束B(t)、信道约束U(t)的权重值，M为输入队列i的优先级个数，N为输出队列j的个数，L为信道k的个数；

计算某个时隙内的李雅普诺夫漂移，公式如下：Δ(Θ(t))＝E[L(Θ(t+1))-L(Θ(t))|Θ(t)]；以及

计算Δ(Θ(t))的最小值，该最小值对应的通信速率、传输信道、输出网络即为所述待传输的通信业务的流量分配策略。