CN112995129A - 基于边缘计算的电力业务安全传输方法及系统 - Google Patents

基于边缘计算的电力业务安全传输方法及系统 Download PDF

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CN112995129A CN202110120879.3A CN202110120879A CN112995129A CN 112995129 A CN112995129 A CN 112995129A CN 202110120879 A CN202110120879 A CN 202110120879A CN 112995129 A CN112995129 A CN 112995129A
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Abstract

本发明公开了一种基于边缘计算的电力业务安全传输方法及系统，方法包括：将数据卸载时容易发生窃听以及电力业务终端处理资源有限作为考虑因素，根据电力终端设备的处理能力，分别计算电力业务用于本地计算的能量消耗以及卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗，基于主信道容量和窃听信道容量的物理层防护技术，引入拉格朗日函数，建立用于安全卸载的发射功率效用函数，引入KKT条件方程，通过计算其最优解获取电力终端设备本地最佳任务分配量，以及进行安全卸载的最佳发射功率，完成电力业务的安全传输，优化电力终端设备的计算和通信资源，提高系统的保密容量及安全性。

Description

基于边缘计算的电力业务安全传输方法及系统
技术领域
本发明涉及电力无线通信技术领域，具体涉及一种基于边缘计算的电力业务安全传输方法及系统。
背景技术
随着无线网络技术的发展，电力业务的需求和网络升级进一步驱动了边缘计算的发展，由于云计算能力不足，不能满足爆炸式增长的海量数据需求，传输负载急剧增加导致时延加长，不能满足实时性要求，由于电力终端设备的计算能力和电池电量有限，同时随着接入设备的复杂度增加，电力终端设备资源有限，电力终端设备的数据安全和用户隐私也受到了威胁，存在电力终端设备将任务卸载至边缘计算服务器时数据安全性低问题。
发明内容
因此，本发明提供的一种基于边缘计算的电力业务安全传输方法及系统，克服了现有技术电力终端设备将任务卸载至边缘计算服务器时数据安全性低的缺陷。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种基于边缘计算的电力业务安全传输方法，所述方法基于电力物联网边缘计算的物理层安全策略系统模型，其由业务系统层、一个配备移动边缘计算服务器的基站，多个电力终端设备以及一个窃听者构成，方法包括：
根据电力终端设备的处理能力，分别计算电力业务用于本地计算的能量消耗以及卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗；
通过主信道和窃听信道的信道容量，计算衰落信道的保密容量；
根据电力业务用于本地计算的能量消耗、卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗及衰落信道的保密容量，利用拉格朗日函数，建立安全卸载发射功率的效用函数；
构建基于安全卸载发射功率的效用函数的KKT条件方程，通过计算其最优解获取电力终端设备本地最佳任务分配量，以及进行安全卸载的最佳发射功率，完成电力业务的安全传输。
在一实施例中，通过以下公式计算电力业务用于本地计算的能量消耗：
Figure BDA0002922260160000021
其中，fi表示电力终端设备i的计算能力，k为能量系数，yi表示本地执行的任务数，I表示输入任务的数据大小，C表示任务的计算强度。
在一实施例中，通过以下公式计算所述卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗：
Figure BDA0002922260160000022
其中，Pi表示为电力终端设备i用于安全任务卸载的发射功率，且Pi≥0，T表示信道衰落系数保持不变的时间。
在一实施例中，通过以下公式计算衰落信道的保密容量：
Figure BDA0002922260160000023
Figure BDA0002922260160000024
Figure BDA0002922260160000031
其中，B表示系统带宽，hB和hE分别表示主信道和窃听信道的信道增益，CB和CS分别表示主信道和窃听信道的信道容量，NB和NE分别表示主信道和窃听信道的高斯噪声功率，CS表示衰落信道的保密容量，[]+＝max(0，x)。
在一实施例中，所述用于安全卸载的发射功率效用函数表示如下：
Figure BDA0002922260160000032
其中，Yi表示所有的任务数，Yi-yi表示卸载至移动边缘计算服务器中执行的任务数，λi≥0表示拉格朗日乘子，N0表示噪声系数。
在一实施例中，通过以下公式表示构建基于安全卸载发射功率的效用函数的KKT条件方程：
Figure BDA0002922260160000033
其中，yi*表示本地最佳任务分配量，Pi*表示用于安全卸载的最佳发射功率。
在一实施例中，所述通过计算KKT条件方程的最优解来获取本地最佳任务分配量为：
Figure BDA0002922260160000034
获取的安全卸载的最佳发射功率为：
Figure BDA0002922260160000041
第二方面，本发明实施例提供一种基于边缘计算的电力业务安全传输系统，所述系统基于电力物联网边缘计算的物理层安全策略系统模型，其由业务系统层、一个配备移动边缘计算服务器的基站，多个电力终端设备以及一个窃听者构成，系统包括：
能量消耗计算模块，用于根据电力终端设备的处理能力，分别计算电力业务用于本地计算的能量消耗以及卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗；
保密容量计算模块，用于通过主信道和窃听信道的信道容量，计算衰落信道的保密容量；
效用函数建立模块，用于根据电力业务用于本地计算的能量消耗、卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗及衰落信道的保密容量，利用拉格朗日函数，建立安全卸载发射功率的效用函数；
安全传输计算模块，用于构建基于安全卸载发射功率的效用函数的KKT条件方程，通过计算其最优解获取电力终端设备本地最佳任务分配量，以及进行安全卸载的最佳发射功率，完成电力业务的安全传输。
第三方面，本发明实施例提供一种终端，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行本发明实施例第一方面所述的基于边缘计算的电力业务安全传输方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明实施例第一方面所述的基于边缘计算的电力业务安全传输方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的基于边缘计算的电力业务安全传输方法及系统，将数据卸载时容易发生窃听以及电力业务终端处理资源有限作为考虑因素，根据电力终端设备的处理能力，分别计算电力业务用于本地计算的能量消耗以及卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗，基于主信道容量和窃听信道容量的物理层防护技术，引入拉格朗日函数，建立用于安全卸载的发射功率效用函数，引入KKT条件方程，通过计算其最优解获取电力终端设备本地最佳任务分配量，以及进行安全卸载的最佳发射功率，完成电力业务的安全传输，优化电力终端设备的计算和通信资源，提高系统的保密容量及安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例提供的一种基于边缘计算的电力业务安全传输方法的基于电力物联网边缘计算的物理层安全策略系统模型的组成图；
图2为本发明实施例提供的一种基于边缘计算的电力业务安全传输方法的一个具体示例的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种基于边缘计算的电力业务安全传输方法的不同任务数电力设备在不同卸载策略下的能耗变化图；
图4为本发明实施例提供的一种基于边缘计算的电力业务安全传输方法的不同任务数下终端用户到窃听者距离不同时电力终端设备的能耗图；
图5为本发明实施例提供的一种基于边缘计算的电力业务安全传输系统的模块组成图；
图6为本发明实施例提供的一种终端一个具体示例的组成图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供的一种基于边缘计算的电力业务安全传输方法，适用于5G通信网络，如图1所示，所述方法基于电力物联网边缘计算的物理层安全策略系统模型，其由业务系统层、一个配备移动边缘计算服务器的基站，多个电力终端设备以及一个窃听者构成。如图2所示，包括如下步骤：
步骤S1：根据电力终端设备的处理能力，分别计算电力业务用于本地计算的能量消耗以及卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗。
在本发明实施例中，每个电力终端设备在一段时间内需执行至少一个任务，其任务可以用二元参量A＝(I，C)来表示，I表示输入任务的数据大小，单位为bits，C表示任务的计算强度，即完成每bits任务所需要的CPU周期数，单位为cycles/bit，每完成一个任务所需要的总的CPU周期数为IC。
在本发明实施例中，电力物联网边缘计算的物理层安全策略系统模型中，根据电力终端设备的处理能力，电力终端设备将任务分成两部分：本地执行的任务，卸载至移动边缘计算服务器中执行的任务。
在本发明实施例中，电力终端设备执行本地任务时，yi表示本地执行的任务数，CPU执行周期数为yiIC，通过以下公式表示电力终端设备i的计算能力：
Figure BDA0002922260160000071
即电力业务用于本地计算的能量消耗：
Figure BDA0002922260160000072
其中，fi表示电力终端设备i的计算能力，单位为cycles/s，k为能量系数。
通过以下公式计算所述卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗：
Figure BDA0002922260160000081
其中，Pi表示为电力终端设备i用于安全任务卸载的发射功率，且Pi≥0，T表示信道衰落系数保持不变的时间。
步骤S2：通过主信道和窃听信道的信道容量，计算衰落信道的保密容量。
在本发明实施例中，假设每个终端用户的最大计算能力表示为Fi，此时fi≤Fi，则需满足以下条件：
Figure BDA0002922260160000082
将剩余的Yi-yi个任务通过无线链路卸载到移动边缘计算服务器计算时，此时无线链路为准静态衰落信道，即信道衰落系数在时间T内保持不变，将用户的主信道和窃听信道作为两个独立的加性高斯白噪声信道，通过以下公式计算衰落信道的保密容量：
Figure BDA0002922260160000083
Figure BDA0002922260160000084
Figure BDA0002922260160000085
其中，B表示系统带宽，hB和hE分别表示主信道和窃听信道的信道增益，CB和CE分别表示主信道和窃听信道的信道容量，NB和NE分别表示主信道和窃听信道的高斯噪声功率，CS表示衰落信道的保密容量，[]+＝max(0，x)。
步骤S3：根据电力业务用于本地计算的能量消耗、卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗及衰落信道的保密容量，利用拉格朗日函数，建立安全卸载发射功率的效用函数。
在本发明实施例中，用于安全卸载的发射功率效用函数表示如下：
Figure BDA0002922260160000091
其中，Yi表示所有的任务数，Yi-yi表示卸载至移动边缘计算服务器中执行的任务数，λi≥0表示拉格朗日乘子，N0表示噪声系数，其中，CS＞0，即hB/NB＞hE/NE，保证任务保密传输，N0的取值根据CS确定，例如，当NB＝NE＝N0时，保证任务保密传输，需满足当主信道的功率增益hB大于窃听信道的功率增益hE，仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求确定相应的N0数值，保证任务保密传输。
步骤S4：构建基于安全卸载发射功率的效用函数的KKT条件方程，通过计算其最优解获取电力终端设备本地最佳任务分配量，以及进行安全卸载的最佳发射功率，完成电力业务的安全传输。
在本发明实施例中，通过以下公式表示构建基于安全卸载发射功率的效用函数的KKT条件方程：
Figure BDA0002922260160000092
其中，yi*表示本地最佳任务分配量，Pi*表示用于安全卸载的最佳发射功率。
通过计算KKT条件方程的最优解来获取本地最佳任务分配量为：
Figure BDA0002922260160000101
获取的安全卸载的最佳发射功率为：
Figure BDA0002922260160000102
即业务终端进行安全卸载的最佳发射功率包括三种情况：
(1)当主信道增益小于等于窃听信道的增益，即窃听信道优于主信道时，最佳发射功率为0；
(2)当窃听信道增益等于0时，即窃听者不存在时，最优传输功率为：
Figure BDA0002922260160000103
(3)当主信道的信道增益大于窃听信道的信道增益时，即主信道优于窃听信道时，最优传输功率为：
Figure BDA0002922260160000104
在一具体实施例中，如图3所示，表示不同任务数的电力设备在不同卸载策略下的能耗变化图，本实施例的实验中窃听者到电力终端设备的距离设置相同，应用所能容忍的时延也设置相同的时间，随着任务数量的增加，能耗增加近似线性。当执行任务不超过2时，本地执行与不安全卸载能耗几乎相等，并且这两种方案都优于安全卸载方案，此时选择本地卸载方案比较好。随着任务量的增加，本发明实施例所提的部分卸载方案性能可以保证能耗的同时，实现数据的安全传输，部分卸载方案性能最好。
在一具体实施例中，如图4所示，表示窃听者到电力终端设备距离不同时，终端设备的能耗变化，采用的实验距离分别是50、75、100，随着窃听者到用户的距离增加，用于任务卸载部分的能耗会相应的减少，因为此时窃听信道会变弱，窃听者到电力终端用户的距离越大，终端用户用于任务卸载的能耗就越少。
本发明实施例中提供的基于边缘计算的电力业务安全传输方法，将数据卸载时容易发生窃听以及电力业务终端处理资源有限作为考虑因素，根据电力终端设备的处理能力，分别计算电力业务用于本地计算的能量消耗以及卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗，基于主信道容量和窃听信道容量的物理层防护技术，引入拉格朗日函数，建立用于安全卸载的发射功率效用函数，引入KKT条件方程，通过计算其最优解获取电力终端设备本地最佳任务分配量，以及进行安全卸载的最佳发射功率，完成电力业务的安全传输，优化电力终端设备的计算和通信资源，提高系统的保密容量及安全性。
实施例2
本发明实施例提供一种基于边缘计算的电力业务安全传输系统，所述系统基于电力物联网边缘计算的物理层安全策略系统模型，其由业务系统层、一个配备移动边缘计算服务器的基站，多个电力终端设备以及一个窃听者构成，如图5所示，系统包括：
能量消耗计算模块1，用于根据电力终端设备的处理能力，分别计算电力业务用于本地计算的能量消耗以及卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗；此模块执行实施例1中的步骤S1所描述的方法，在此不再赘述。
保密容量计算模块2，用于通过主信道和窃听信道的信道容量，计算衰落信道的保密容量；此模块执行实施例1中的步骤S2所描述的方法，在此不再赘述。
效用函数建立模块3，用于根据电力业务用于本地计算的能量消耗、卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗及衰落信道的保密容量，利用拉格朗日函数，建立安全卸载发射功率的效用函数；此模块执行实施例1中的步骤S3所描述的方法，在此不再赘述。
安全传输计算模块4，用于构建基于安全卸载发射功率的效用函数的KKT条件方程，通过计算其最优解获取电力终端设备本地最佳任务分配量，以及进行安全卸载的最佳发射功率，完成电力业务的安全传输；此模块执行实施例1中的步骤S4所描述的方法，在此不再赘述。
本发明实施例提供的基于边缘计算的电力业务安全传输系统，将数据卸载时容易发生窃听以及电力业务终端处理资源有限作为考虑因素，根据电力终端设备的处理能力，分别计算电力业务用于本地计算的能量消耗以及卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗，基于主信道容量和窃听信道容量的物理层防护技术，引入拉格朗日函数，建立用于安全卸载的发射功率效用函数，引入KKT条件方程，通过计算其最优解获取电力终端设备本地最佳任务分配量，以及进行安全卸载的最佳发射功率，完成电力业务的安全传输，优化电力终端设备的计算和通信资源，提高系统的保密容量及安全性。
实施例3
本发明实施例提供一种终端，如图6所示，包括：至少一个处理器401，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以执行实施例1中的基于边缘计算的电力业务安全传输方法。存储器404中存储一组程序代码，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行实施例1中的基于边缘计算的电力业务安全传输方法。其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheralcomponent interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industrystandard architecture，简称EISA)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固降硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。其中，处理器401可以是中央处理器(英文：centralprocessing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本申请执行实施例1中的基于边缘计算的电力业务安全传输方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1中的基于边缘计算的电力业务安全传输方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(HardDisk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于边缘计算的电力业务安全传输方法，其特征在于，所述方法基于电力物联网边缘计算的物理层安全策略系统模型，其由业务系统层、一个配备移动边缘计算服务器的基站，多个电力终端设备以及一个窃听者构成，方法包括：
根据电力终端设备的处理能力，分别计算电力业务用于本地计算的能量消耗以及卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗；
通过主信道和窃听信道的信道容量，计算衰落信道的保密容量；
根据电力业务用于本地计算的能量消耗、卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗及衰落信道的保密容量，利用拉格朗日函数，建立安全卸载发射功率的效用函数；
构建基于安全卸载发射功率的效用函数的KKT条件方程，通过计算其最优解获取电力终端设备本地最佳任务分配量，以及进行安全卸载的最佳发射功率，完成电力业务的安全传输。
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的电力业务安全传输方法，其特征在于，通过以下公式计算电力业务用于本地计算的能量消耗：
Figure FDA0002922260150000011
其中，fi表示电力终端设备i的计算能力，k为能量系数，yi表示本地执行的任务数，I表示输入任务的数据大小，C表示任务的计算强度。
3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的电力业务安全传输方法，其特征在于，通过以下公式计算所述卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗：
Figure FDA0002922260150000021
其中，Pi表示为电力终端设备i用于安全任务卸载的发射功率，且Pi≥0，T表示信道衰落系数保持不变的时间。
4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的电力业务安全传输方法，其特征在于，通过以下公式计算衰落信道的保密容量：
Figure FDA0002922260150000022
Figure FDA0002922260150000023
Figure FDA0002922260150000024
其中，B表示系统带宽，hB和hE分别表示主信道和窃听信道的信道增益，CB和CE分别表示主信道和窃听信道的信道容量，NB和NE分别表示主信道和窃听信道的高斯噪声功率，CS表示衰落信道的保密容量，[]+＝max(0,x)。
5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的电力业务安全传输方法，其特征在于，所述用于安全卸载的发射功率效用函数表示如下：
Figure FDA0002922260150000025
其中，Yi表示所有的任务数，Yi-yi表示卸载至移动边缘计算服务器中执行的任务数，λi≥0表示拉格朗日乘子，N0表示噪声系数。
6.根据权利要求5所述的基于边缘计算的电力业务安全传输方法，其特征在于，通过以下公式表示构建基于安全卸载发射功率的效用函数的KKT条件方程：
Figure FDA0002922260150000031
其中，yi*表示本地最佳任务分配量，Pi*表示用于安全卸载的最佳发射功率。
7.根据权利要求6所述的基于边缘计算的电力业务安全传输方法，其特征在于，所述通过计算KKT条件方程的最优解来获取本地最佳任务分配量为：
Figure FDA0002922260150000032
获取的安全卸载的最佳发射功率为：
Figure FDA0002922260150000033
8.一种基于边缘计算的电力业务安全传输系统，其特征在于，所述系统基于电力物联网边缘计算的物理层安全策略系统模型，其由业务系统层、一个配备移动边缘计算服务器的基站，多个电力终端设备以及一个窃听者构成，系统包括：
能量消耗计算模块，用于根据电力终端设备的处理能力，分别计算电力业务用于本地计算的能量消耗以及卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗；
保密容量计算模块，用于通过主信道和窃听信道的信道容量，计算衰落信道的保密容量；
效用函数建立模块，用于根据电力业务用于本地计算的能量消耗、卸载至移动边缘计算服务器的安全卸载传输能量消耗及衰落信道的保密容量，利用拉格朗日函数，建立安全卸载发射功率的效用函数；
安全传输计算模块，用于构建基于安全卸载发射功率的效用函数的KKT条件方程，通过计算其最优解获取电力终端设备本地最佳任务分配量，以及进行安全卸载的最佳发射功率，完成电力业务的安全传输。
9.一种终端，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-7任一所述的基于边缘计算的电力业务安全传输方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7任一所述的基于边缘计算的电力业务安全传输方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108809695A (zh) * 2018-04-28 2018-11-13 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种面向移动边缘计算的分布上行链路卸载策略
CN108990159A (zh) * 2018-07-12 2018-12-11 东南大学 移动边缘计算系统中基于分层博弈的联合资源分配方法
CN109167787A (zh) * 2018-09-06 2019-01-08 电子科技大学 一种移动边缘计算网络中安全计算卸载的资源优化方法
CN110018834A (zh) * 2019-04-11 2019-07-16 北京理工大学 一种混合移动云/边缘计算的任务卸载和数据缓存方法
CN111245651A (zh) * 2020-01-08 2020-06-05 上海交通大学 一种基于功率控制和资源分配的任务卸载方法
CN112052086A (zh) * 2020-07-28 2020-12-08 西安交通大学 一种移动边缘计算网络中的多用户安全节能资源分配方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108809695A (zh) * 2018-04-28 2018-11-13 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种面向移动边缘计算的分布上行链路卸载策略
CN108990159A (zh) * 2018-07-12 2018-12-11 东南大学 移动边缘计算系统中基于分层博弈的联合资源分配方法
CN109167787A (zh) * 2018-09-06 2019-01-08 电子科技大学 一种移动边缘计算网络中安全计算卸载的资源优化方法
CN110018834A (zh) * 2019-04-11 2019-07-16 北京理工大学 一种混合移动云/边缘计算的任务卸载和数据缓存方法
CN111245651A (zh) * 2020-01-08 2020-06-05 上海交通大学 一种基于功率控制和资源分配的任务卸载方法
CN112052086A (zh) * 2020-07-28 2020-12-08 西安交通大学 一种移动边缘计算网络中的多用户安全节能资源分配方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
白子梅: "移动边缘计算环境下身份认证及安全卸载机制研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

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