CN113179499B - 一种智能电网数据汇聚控制方法、装置、基站终端及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种智能电网数据汇聚控制方法、装置、基站终端及介质,其中方法包括:接收无线资源请求消息;根据无线资源请求消息中的最大发射功率和数据量,结合无线信道参数,计算低压集抄终端的数据上传延迟;根据数据量、最大发射功率、数据上传延迟以及无线信道参数,结合期望功率计算公式,计算低压集抄终端的期望发射功率;将期望发射功率反馈至低压集抄终端,使得低压集抄终端根据期望发射功率调整发射功率。本申请以低压集抄终端的数据上传延迟为低压集抄终端的延迟目标,结合低压集抄终端的数据量大小和无线信道参数调整发射功率,解决了现有智能电网数据汇聚控制延迟不稳定,容易产生数据汇聚拥堵的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及智能电网云计算技术领域,尤其涉及一种智能电网数据汇聚控制方法、装置、基站终端及介质。
背景技术
随着低压台区计量业务的不断增长,智能电网对家庭用电、工商业用电计量具有更细致的负荷、能耗分析需求和用电质量要求。这些智能电网低压台区业务应用一般是基于海量的低压集抄终端数据,通过机器学习等对数据进行大数据处理和分析,从而获取数据的价值。
近几年来,随着边缘计算概念的提出和发展,移动边缘计算范式已成为支撑海量数据、超低延迟的智能电网业务应用的新计算方式。通过在低压台区部署具有计算能力的边缘服务器,低压集抄终端的数据就可以迁移到边缘服务器进行计算处理,从而可以有效减少网络传输延迟,也能减少网络拥塞。
在面向移动边缘计算的智能电网通信系统里,低压集抄终端一般是通过无线网络与边缘服务器进行通信的。在同一个基站覆盖范围内,往往部署了很多的低压集抄终端。在执行智能电网的计算任务之前,需要将同一个基站下的多个低压集抄终端的数据汇聚到边缘服务器。而目前的边缘计算数据汇聚方法存在数据汇聚延迟不稳定,容易产生数据汇聚拥堵的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种智能电网数据汇聚控制方法、装置、基站终端及介质,用于解决现有的边缘计算数据汇聚方法存在延迟不稳定的技术问题。
首先,本申请第一方面提供了一种智能电网数据汇聚控制方法,应用于基站终端,包括:
接收无线资源请求消息,所述无线资源请求消息为当低压集抄终端接收到边缘服务器发送的数据采集请求消息时,由所述低压集抄终端向基站发送的无线资源请求,且所述无线资源请求消息包含有:所述低压集抄终端的最大发射功率以及所述低压集抄终端发送到所述边缘服务器的数据量;
当所述低压集抄终端的数量为单个时,根据低压集抄终端的最大发射功率,结合无线信道参数,计算出数据上传速率,根据所述数据量和所述数据上传速率的比值,得到低压集抄终端的数据上传延迟,或,当所述低压集抄终端的数量为多个时,根据各个低压集抄终端的最大发射功率,结合无线信道参数,计算出总数据上传速率,根据总数据量与所述总数据上传速率的比值,得到低压集抄终端的数据上传延迟,其中所述总数据量为各个低压集抄终端的数据量总和;
根据所述数据量、所述最大发射功率、所述数据上传延迟以及所述无线信道参数,结合期望功率计算公式,计算所述低压集抄终端的期望发射功率,其中,所述无线信道参数具体包括:带宽、信道功率增益和信道高斯白噪声,所述期望功率计算公式具体为:
Rk=Lk/Davg
式中,Lk为第k个低压集抄终端的数据量,Davg为所述数据上传延迟,Rk为数据上传期望速率,W为带宽,为第m个低压集抄终端的最大发射功率,hm为第m个低压集抄终端的信道功率增益,N0为信道高斯白噪声,为第k个低压集抄终端的期望发射功率;
将所述期望发射功率反馈至所述低压集抄终端,使得所述低压集抄终端根据所述期望发射功率调整发射功率。
优选地,还包括:
对各个低压集抄终端的数据量进行升序排序,根据排序结果,确定所述各个低压集抄终端的信号解码序号。
优选地,低压集抄终端调整发射功率的过程为:
低压集抄终端接收基站返回的期望发射功率,将所述期望发射功率与所述低压集抄终端的最大发射功率进行比较,以所述期望发射功率和所述最大发射功率的最小值基准,调整所述低压集抄终端的发射功率。
本申请第二方面提供了一种智能电网数据汇聚控制装置,包括:
请求接收单元,用于接收无线资源请求消息,所述无线资源请求消息为当低压集抄终端接收到边缘服务器发送的数据采集请求消息时,由所述低压集抄终端向基站发送的无线资源请求,且所述无线资源请求消息包含有:所述低压集抄终端的最大发射功率以及所述低压集抄终端发送到所述边缘服务器的数据量;
数据上传延迟计算单元,用于根据无线资源请求消息中的所述最大发射功率和所述数据量,结合无线信道参数,计算低压集抄终端的数据上传延迟;
期望发射功率计算单元,用于根据所述数据量、所述最大发射功率、所述数据上传延迟以及所述无线信道参数,结合期望功率计算公式,计算所述低压集抄终端的期望发射功率;
期望发射功率反馈单元,用于将所述期望发射功率反馈至所述低压集抄终端,使得所述低压集抄终端根据所述期望发射功率调整发射功率。
本申请第三方面提供了一种基站终端,包括:存储器和处理器;
所述存储器用于存储与如本申请第一方面所述的智能电网数据汇聚控制方法对应的程序代码;
所述处理器用于执行所述程序代码。
本申请第四方面提供了一种存储介质,其特征在于,所述存储介质中保存有与如本申请第一方面所述的智能电网数据汇聚控制方法对应的程序代码。
从以上技术方案可以看出,本申请具有以下优点:
本申请基于低压集抄终端的最大发射功率和数据量,结合无线信道参数,计算低压集抄终端的数据上传延迟,以低压集抄终端的数据上传延迟为低压集抄终端的延迟目标,结合低压集抄终端的数据量大小和无线信道参数调整发射功率,保证了低压集抄终端的无线传输速率能满足数据汇聚延迟的要求,且延迟更稳定,解决了现有智能电网数据汇聚控制延迟不稳定,容易产生数据汇聚拥堵的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请提供的一种智能电网数据汇聚控制方法的第一个实施例的流程示意图;
图2为本申请提供的一种智能电网数据汇聚控制方法的第二个实施例的流程示意图;
图3为本申请提供的一种智能电网数据汇聚控制装置的第一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
在面向移动边缘计算的智能电网通信系统里,低压集抄终端一般是通过无线网络与边缘服务器进行通信的。在同一个基站覆盖范围内,往往部署了很多的低压集抄终端。在执行智能电网的计算任务之前,需要将同一个基站下的多个低压集抄终端的数据汇聚到边缘服务器。数据汇聚得越快,则可以越早开始执行计算任务,反之,数据汇聚延迟越大,则任务响应越慢,将严重恶化智能电网应用的用户体验。然而,由于无线资源的有限性,同时将低压集抄终端的数据上传到边缘服务器将面临诸多挑战。采用非正交多址接入方式,则低压集抄终端的发射功率对每个低压集抄终端的传输速率都产生直接的影响,且低压集抄终端的数据量大小具有差异性,当发射功率恒定时,数据量小的比数据量大的传输速率更高,延迟更低,导致了现有智能电网数据汇聚控制延迟不稳定,容易产生数据汇聚拥堵的技术问题。
本申请实施例提供了一种智能电网数据汇聚控制方法、装置、基站终端及介质,用于解决现有智能电网数据汇聚控制延迟不稳定,容易产生数据汇聚拥堵的技术问题。
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而非全部的实施例。基于本申请中的实施例,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它实施例,都属于本申请保护的范围。
请参阅图1,本申请第一个实施例提供的一种智能电网数据汇聚控制方法,该方法应用于基站终端,包括:
步骤101、接收无线资源请求消息,无线资源请求消息为当低压集抄终端接收到边缘服务器发送的数据采集请求消息时,由低压集抄终端向基站发送的无线资源请求,且无线资源请求消息包含有:低压集抄终端的最大发射功率以及低压集抄终端发送到边缘服务器的数据量。
需要说明的是,一般智能电网的边缘计算系统包括一个以上低压集抄终端、基站和边缘服务器;边缘服务器位于基站附近,而且与基站之间进行有线通信;低压集抄终端在基站的覆盖范围内;边缘服务器通过基站与低压集抄终端通信。
当需要边缘服务器汇聚低压集抄终端的数据执行计算任务时,可由边缘服务器向低压集抄终端发送数据采集请求消息,使得接收到该数据采集请求消息的低压集抄终端向基站终端发送无线资源请求消息,以便基站终端接收该无线资源请求消息,从而开始实施本申请提供的方法。
当低压集抄终端的数量为单个时,根据无线资源请求消息中的最大发射功率和数据量,结合无线信道参数,计算低压集抄终端的数据上传延迟具体包括:
步骤1021、根据低压集抄终端的最大发射功率,结合无线信道参数,计算出数据上传速率;
步骤1022、根据数据量和数据上传速率的比值,得到低压集抄终端的数据上传延迟。
当低压集抄终端的数量为多个时,根据无线资源请求消息中的最大发射功率和数据量,结合无线信道参数,计算低压集抄终端的数据上传延迟具体包括:
步骤1023、根据各个低压集抄终端的最大发射功率,结合无线信道参数,计算出总数据上传速率;
步骤1024、根据总数据量与总数据上传速率的比值,得到低压集抄终端的数据上传延迟,其中总数据量为各个低压集抄终端的数据量总和。
需要说明的是,本申请提及的数据上传延迟,可以采用现有的延迟计算方式进行计算,而本实施例提供了一种基于上传速率计算上传延迟的示例:
本实施例提供的示例可根据低压集抄终端的数量分为两种情况,一种为只有单个低压集抄终端向基站发送了无线资源请求消息,另一种为有多个低压集抄终端在同一周期向基站发送了无线资源请求消息,本实施例基于第二种情况进行示例说明:
基站接收到无线资源请求信息后,确定总的数据上传速率,确定方法为:令自然数K>0表示低压集抄终端的数量,Pk表示第k(k∈{1,2,...,K})个低压集抄终端的发射功率,hk表示第k(k∈{1,2,...,K})个低压集抄终端的信道功率增益,则总的数据上传速率为其中,W是带宽,N0表示信道高斯白噪声。
然后,进一步确定平均数据上传延迟,确定方法为:令Rtot表示总的数据上传速率,表示总的数据大小,其中,Lk表示第k(k∈{1,2,...,K})个低压集抄终端的数据大小,则数据上传延迟是总数据大小与总数据上传速率的比值,即,Davg=Ltot/Rtot,其中,计算得到的数据上传延迟Davg代表的是各个低压集抄终端的总数据上传延迟的平均值。
需要说明的是,基站终端根据无线资源请求消息中包含的最大发射功率和数据量,结合无线信道参数,计算出低压集抄终端的数据上传延迟。
步骤103、根据数据量、最大发射功率、数据上传延迟以及无线信道参数,结合期望功率计算公式,计算低压集抄终端的期望发射功率。
进一步地,无线信道参数具体包括:带宽、信道功率增益和信道高斯白噪声。
进一步地,期望功率计算公式具体为:
Rk=Lk/Davg
式中,Lk为第k个低压集抄终端的数据量,Davg为数据上传延迟,Rk为数据上传期望速率,W为带宽,为第m个低压集抄终端的最大发射功率,hm为第m个低压集抄终端的信道功率增益,N0为信道高斯白噪声,为第k个低压集抄终端的期望发射功率。
需要说明的是,设对第k(k∈{1,2,...,K})个低压集抄终端,首先,按公式Rk=Lk/Davg计算其期望的数据传输速率Rk,式中,Lk表示低压集抄终端的数据大小,Davg表示平均数据上传延迟;然后,按公式确定期望发射功率,其中,W是带宽,表示第m个低压集抄终端的最大发射功率,hm表示第m个低压集抄终端的信道功率增益,N0表示信道高斯白噪声。
需要说明的是,基于上一步骤计算得到的数据上传延迟,再加上数据量、最大发射功率以及无线信道参数,结合上预置的期望功率计算公式,计算出该低压集抄终端的期望发射功率。
步骤104、将期望发射功率反馈至低压集抄终端,使得低压集抄终端根据期望发射功率调整发射功率。
再接着,通过将计算得到的期望发射功率反馈给低压集抄终端,使得低压集抄终端可以根据期望发射功率调整发射功率,完成向边缘服务器发送数据的任务,以便边缘服务器完成计算任务,而且,经过调整功率后的低压集抄终端传输数据的延迟情况更稳定。
本申请实施例基于低压集抄终端的最大发射功率和数据量,结合无线信道参数,计算低压集抄终端的数据上传延迟,以低压集抄终端的数据上传延迟为低压集抄终端的延迟目标,结合低压集抄终端的数据量大小和无线信道参数调整发射功率,保证了低压集抄终端的无线传输速率能满足数据汇聚延迟的要求,且延迟更稳定,解决了现有智能电网数据汇聚控制延迟不稳定,容易产生数据汇聚拥堵的技术问题。
以上为本申请提供的一种智能电网数据汇聚控制方法的第一个实施例的详细说明,下面为本申请在上述第一个实施例的基础上提供的一种智能电网数据汇聚控制方法的第二个实施例的详细说明。
请参阅图2,本申请第二个实施例提供的一种智能电网数据汇聚控制方法,包括:
在第一个实施例的基础上,进一步地,还包括:
步骤100、对各个低压集抄终端的数据量进行升序排序,根据排序结果,确定各个低压集抄终端的信号解码序号。
需要说明的是,影响数据延迟的因素除了低压集抄终端的发射功率外,还有信号解码顺序,为此,本实施例提供了调整信号解码顺序的流程,具体包括:基站接收到低压集抄终端的信息后,可按确定的信号解码顺序解码低压集抄终端的信号信息,得到低压集抄终端的智能电网数据,并将该数据转发给边缘服务器,从而进一步平衡数据汇聚拥堵的问题。
进一步地,步骤104中的低压集抄终端调整发射功率的过程为:
低压集抄终端接收基站返回的期望发射功率,将期望发射功率与低压集抄终端的最大发射功率进行比较,以期望发射功率和最大发射功率的最小值基准,调整低压集抄终端的发射功率。
低压集抄终端接收到无线资源分配结果后,按结果中的发射功率Pk向基站发送信息,信息包括目的地是边缘服务器和内容是低压集抄终端的智能电网数据;
基站接收到低压集抄终端的信息后,按已确定的信号解码顺序解码低压集抄终端的信号信息,得到低压集抄终端的智能电网数据,并将该数据转发给边缘服务器;
边缘服务器接收到低压集抄终端的数据,在数据中插入低压集抄终端的标识,并按先进先出的顺序将数据放入计算任务的数据源缓存,边缘服务器判断是否已收到所有低压集抄终端的数据或数据采集等待计时器是否超时,若是,则边缘服务器执行计算任务,并向智能电网应用返回执行结果。
以上为本申请提供的一种智能电网数据汇聚控制方法的第二个实施例的详细说明,下面为本申请提供的一种智能电网数据汇聚控制装置的一个实施例的详细说明。
请参阅图3,本申请第三个实施例提供了一种智能电网数据汇聚控制装置,包括:
请求接收单元201,用于接收无线资源请求消息,无线资源请求消息为当低压集抄终端接收到边缘服务器发送的数据采集请求消息时,由低压集抄终端向基站发送的无线资源请求,且无线资源请求消息包含有:低压集抄终端的最大发射功率以及低压集抄终端发送到边缘服务器的数据量;
数据上传延迟计算单元202,用于根据无线资源请求消息中的最大发射功率和数据量,结合无线信道参数,计算低压集抄终端的数据上传延迟;
期望发射功率计算单元203,用于根据数据量、最大发射功率、数据上传延迟以及无线信道参数,结合期望功率计算公式,计算低压集抄终端的期望发射功率;
期望发射功率反馈单元204,用于将期望发射功率反馈至低压集抄终端,使得低压集抄终端根据期望发射功率调整发射功率。
以上为本申请提供的一种智能电网数据汇聚控制装置的第二个实施例的详细说明,下面为本申请提供的一种基站终端的一个实施例以及一种存储介质的一个实施例的详细说明。
本申请第四个实施例提供了一种基站终端,包括:存储器和处理器;
存储器用于存储与如本申请第一个实施例和第二个实施例提供的智能电网数据汇聚控制方法对应的程序代码;
处理器用于执行程序代码。
本申请第五个实施例提供了一种存储介质,其特征在于,存储介质中保存有与如本申请第一个实施例和第二个实施例提供的智能电网数据汇聚控制方法对应的程序代码。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的终端,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的终端,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例,例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种智能电网数据汇聚控制方法,其特征在于,包括:
接收无线资源请求消息,所述无线资源请求消息为当低压集抄终端接收到边缘服务器发送的数据采集请求消息时,由所述低压集抄终端向基站发送的无线资源请求,且所述无线资源请求消息包含有:所述低压集抄终端的最大发射功率以及所述低压集抄终端发送到所述边缘服务器的数据量;
当所述低压集抄终端的数量为单个时,根据低压集抄终端的最大发射功率,结合无线信道参数,计算出数据上传速率,根据所述数据量和所述数据上传速率的比值,得到低压集抄终端的数据上传延迟,或,当所述低压集抄终端的数量为多个时,根据各个低压集抄终端的最大发射功率,结合无线信道参数,计算出总数据上传速率,根据总数据量与所述总数据上传速率的比值,得到低压集抄终端的数据上传延迟,其中所述总数据量为各个低压集抄终端的数据量总和;
根据所述数据量、所述最大发射功率、所述数据上传延迟以及所述无线信道参数,结合期望功率计算公式,计算所述低压集抄终端的期望发射功率,其中,所述无线信道参数具体包括:带宽、信道功率增益和信道高斯白噪声,所述期望功率计算公式具体为:
Rk=Lk/Davg
式中,Lk为第k个低压集抄终端的数据量,Davg为所述数据上传延迟,Rk为数据上传期望速率,W为带宽,为第m个低压集抄终端的最大发射功率,hm为第m个低压集抄终端的信道功率增益,N0为信道高斯白噪声,为第k个低压集抄终端的期望发射功率;
将所述期望发射功率反馈至所述低压集抄终端,使得所述低压集抄终端根据所述期望发射功率调整发射功率。
2.根据权利要求1所述的一种智能电网数据汇聚控制方法,其特征在于,还包括:
对各个低压集抄终端的数据量进行升序排序,根据排序结果,确定所述各个低压集抄终端的信号解码序号。
3.根据权利要求1所述的一种智能电网数据汇聚控制方法,其特征在于,低压集抄终端调整发射功率的过程为:
低压集抄终端接收基站返回的期望发射功率,将所述期望发射功率与所述低压集抄终端的最大发射功率进行比较,以所述期望发射功率和所述最大发射功率的最小值基准,调整所述低压集抄终端的发射功率。
4.一种智能电网数据汇聚控制装置,其特征在于,包括:
请求接收单元,用于接收无线资源请求消息,所述无线资源请求消息为当低压集抄终端接收到边缘服务器发送的数据采集请求消息时,由所述低压集抄终端向基站发送的无线资源请求,且所述无线资源请求消息包含有:所述低压集抄终端的最大发射功率以及所述低压集抄终端发送到所述边缘服务器的数据量;
数据上传延迟计算单元,用于根据无线资源请求消息中的所述最大发射功率和所述数据量,结合无线信道参数,计算低压集抄终端的数据上传延迟;
期望发射功率计算单元,用于根据所述数据量、所述最大发射功率、所述数据上传延迟以及所述无线信道参数,结合期望功率计算公式,计算所述低压集抄终端的期望发射功率;
期望发射功率反馈单元,用于将所述期望发射功率反馈至所述低压集抄终端,使得所述低压集抄终端根据所述期望发射功率调整发射功率。
5.一种基站,其特征在于,包括:存储器和处理器;
所述存储器用于存储与如权利要求1至3任意一项所述的智能电网数据汇聚控制方法对应的程序代码;
所述处理器用于执行所述程序代码。
6.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质中保存有与如权利要求1至3任意一项所述的智能电网数据汇聚控制方法对应的程序代码。
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