CN113382444B - 电网数据多模式择优上报装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网数据多模式择优上报装置，包括：队列存储模块、数据包GBR传输时间核算模块、数据包GBR传输起止时刻核算模块、首发集GBR起止时间核算模块、数据模式上报选择控制模块。本发明用以在满足数据上报吞吐、时延等要求下，自适应从多模式网络中择优上报数据，充分利用大量民用级网络资源进行数据上报，以此达到降低流量费用开支的目的。

Description

电网数据多模式择优上报装置

技术领域

本发明涉及电网数据上报领域，特别涉及电网数据多模式择优上报装置。

背景技术

随着社会信息化的高速发展，各行各业快速迈进智能物联时代，在物联应用中，各维度数据采集上报必不可少，主要功能是根据实际应用，连接需要的传感器、专门的测量仪器及视频终端等，完成采集解析后，上报到物联网平台，供人工智能系统使用，人工智能系统根据输入筛选最合适的处理模式进行输出，并根据结果调整模式，以达到更高效的作业效率。

随着深度学习进一步发展，涉及的信息采集将更为广泛，由此造成巨大的流量开销，给运维带来巨大成本压力。部分专网领域(比如电力行业、石油行业等)，通过适度构建自己的专属网络，并结合运营商的网络，联合为数据采集传输提供支撑。现有技术的做法，更多采用的是根据物理区域划分来预设数据上报模式，即该区域统一构建自有专属网络，则预设采用自建网络上报数据，如果区域无法自建网络，则预设采用运营商网络上报数据。然而，实际应用中，由于建网成本、建网周期、运维管理等原因，区域统一构建自有专属网络的机会比较少，因此，现有技术中更多情况下，还是租用运营商网络进行数据上报，由此造成巨大流量费用开支。

实际应用中，专网业主即便未能统一构建自有专属网络，但在很多区域中，也拥有大量自有民用级网络，当然，民用级网络多常采用非授权频谱及民用级设备，因此，其相较于统一构建的自有专属网络(采用专网频点、电信级设备，可以提供GBR业务)、运营商网络(专有频点、电信级设备，可以提供GBR业务)而言，网络质量难以保证，仅能提供非GBR业务，因此，如何在满足数据上报吞吐、时延等要求下，自适应从多模式网络中(GBR业务网络与非GBR业务网络)择优上报数据，充分利用大量民用级网络资源进行数据上报，以此达到降低流量费用开支的目的，则是业界有待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供电网数据多模式择优上报装置。

本发明解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：

本发明提供了电网数据多模式择优上报装置，其特征在于，包括：队列存储模块、数据包GBR传输时间核算模块、数据包GBR传输起止时刻核算模块、首发集GBR起止时间核算模块、数据模式上报选择控制模块，各模块相互配合择优上报的步骤如下：

步骤1：队列存储模块根据配置开设N个包接收队列，所述每个队列对应一种上报时延值D_i，其中i为队列编号，取值为1、2、…、N；

步骤2：数据包GBR传输时间核算模块查询各个队列，并从各队列获取一个最先到的数据包P_i，核算数据包P_i的GBR传输时间T_i；

步骤3：数据包GBR传输起止时刻核算模块核算每个数据包的GBR传输起止时刻点{S_i,E_i}，首发集GBR起止时间核算模块生成首发集FirstSendCombineSet，该集合中数据包对应的GBR传输起止时刻为{SC_first，EC_first}；

步骤4：数据模式上报选择控制模块在当前时刻点到SC_first的时段内，采用非GBR模式对首发集FirstSendCombineSet中的数据包进行上报传输，在SC_first时刻点后，采用GBR模式对首发集FirstSendCombineSet中还未上报的数据包进行上报传输；

步骤5：FirstSendCombineSet中的数据包上报完成后，跳转到步骤2。

优选地，所述步骤1中，所述队列中数据包的属性至少包括包的载荷、包的大小，包的到达时间信息。

优选地，所述步骤1中队列存储模块根据配置开设N个包接收队列，所述配置通过配置界面设置获得配置信息，或者通过读取数据库获得配置信息。

优选地，所述步骤2中，如果数据终端查询到各个队列皆为空，则一直查询，直到至少有一个队列可以取到数据包，而后核算这至少一个队列的数据包P_i的GBR传输时间T_i。

优选地，所述步骤2中，如果上一轮处理中，从队列取出的数据包没有上报即FirstSendCombineSet以外的数据包，则本轮相应队列无需再取新包。

优选地，所述步骤2中，所述核算数据包P_i的GBR传输时间T_i的具体方法为：采用数据包P_i的大小除以GBR速率，得到GBR传输时间T_i。

优选地，所述步骤3中，所述{S_i,E_i}的核算方法为：

步骤3.1A、确定当前数据包P的到达时间t_arrived_i、当前时间t_current、上报时延值t_delay_i；

步骤3.2A、计算N个包接收队列中每个队列取一个最大数据包的总数据量，并用总数据量除以GBR速率，得到N个队列各取一个最大数据包的总传输时延T_max；

步骤3.3A、计算(t_current+t_delay_i-(t_current-t_arrived_i)-T_max-T_i)得到S_i，计算(S_i+T_i)得到E_i。

优选地，所述步骤3中，所述生成首发集FirstSendCombineSet及确定所述首发集中数据包对应的GBR传输起止时刻{SC_first，EC_first}的具体方法为：

步骤3.1B、对{S_i,E_i}，i取值为1、…、N，根据S_i取值从小到大进行排序，得到{SortS_j,SortE_j},其中i、j的取值皆为1、…、N，{SortS_j,SortE_j}与{S_i,E_i}根据本步骤的排序结果存在一一映射关系；

步骤3.2B、初始化F等于2，{SC_first，EC_first}等于{SortS_1,SortE_1}，清空FirstSendCombineSet，并把{SortS_1,SortE_1}所对应的队列编号写入FirstSendCombineSet中；

步骤3.3B、判定F是否大于N，如果是，则跳转到步骤3.5B，如果否，则跳转到步骤3.4B；

步骤3.4B、判定{SortS_F,SortE_F}是否与{SC_first，EC_first}重叠，如果是，则把max(SortE_F，EC_first)赋值给TEMP，把(TEMP-(SortE_F-SortS_F)-(EC_first-SC_first))赋值给SC_first，把TEMP赋值给EC_first，并把{SortS_F,SortE_F}所对应的队列编号写入FirstSendCombineSet中的最后一个，并对F进行加1操作，而后跳转到步骤3.3B；

步骤3.5B、输出FirstSendCombineSet及{SC_first，EC_first}。

优选地，所述步骤4中，所述对首发集FirstSendCombineSet中的数据包进行上报传输的传输次序为：根据数据包所属的队列编号在FirstSendCombineSet中先后排序进行发送。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：

本发明用以在满足数据上报吞吐、时延等要求下，自适应从多模式网络中择优上报数据，充分利用大量民用级网络资源进行数据上报，以此达到降低流量费用开支的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种实施例的方法流程示意图，

图2是本发明一种实施例的系统构成示意图，

图3是本发明一种实施例的实施示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

如图1至图2所示，本发明提供了电网数据多模式择优上报装置，其特征在于，包括：队列存储模块、数据包GBR传输时间核算模块、数据包GBR传输起止时刻核算模块、首发集GBR起止时间核算模块、数据模式上报选择控制模块，各个模块的功能如下：

队列存储模块：该模块根据上报时延值开设N个包接收队列，所述每个队列对应一种上报时延值D_i，其中i为队列编号，取值为1、2、…、N；

数据包GBR传输时间核算模块：该模块查询各个队列，并从各队列获取一个最先到的数据包P_i，核算数据包P_i的GBR传输时间T_i；

数据包GBR传输起止时刻核算模块：该模块负责核算每个数据包的GBR传输起止时刻点{S_i,E_i}；

首发集GBR起止时间核算模块：该模块确定首发集FirstSendCombineSet，并核算该集合中数据包对应的GBR传输起止时刻为{SC_first，EC_first}；

数据模式上报选择控制模块：该模块负责控制首发集中的数据包在当前时刻点到SC_first的时段内，采用非GBR模式对首发集FirstSendCombineSet中的数据包进行上报传输，在SC_first时刻点后，采用GBR模式对首发集FirstSendCombineSet中还未上报的数据包进行上报传输。

各模块相互配合择优上报的步骤如下：

步骤1：队列存储模块根据配置开设N个包接收队列，所述每个队列对应一种上报时延值D_i，其中i为队列编号，取值为1、2、…、N；

步骤2：数据包GBR传输时间核算模块查询各个队列，并从各队列获取一个最先到的数据包P_i，核算数据包P_i的GBR传输时间T_i；

步骤3：数据包GBR传输起止时刻核算模块核算每个数据包的GBR传输起止时刻点{S_i,E_i}，首发集GBR起止时间核算模块生成首发集FirstSendCombineSet，该集合中数据包对应的GBR传输起止时刻为{SC_first，EC_first}；

步骤4：数据模式上报选择控制模块在当前时刻点到SC_first的时段内，采用非GBR模式对首发集FirstSendCombineSet中的数据包进行上报传输，在SC_first时刻点后，采用GBR模式对首发集FirstSendCombineSet中还未上报的数据包进行上报传输；

步骤5：FirstSendCombineSet中的数据包上报完成后，跳转到步骤2。

本发明还提供电网数据多模式择优上报方法，所述方法的具体步骤和上文所述的步骤1至步骤5一致。

所述步骤1中，所述上报时延指数据包进入队列到对方正确收到数据包的时间，所述队列数据包的属性至少包括包的载荷、包的大小，包的到达时间信息，包的载荷是指包的具体内容，包的大小是指包内容对应的字节数。

电网数据多模式择优上报装置还包括配置界面和数据库；所述步骤1中队列存储模块根据配置开设N个包接收队列，所述配置通过配置界面设置获得配置信息，或者通过读取数据库获得配置信息，所述配置界面可为触控屏。

所述步骤2中，如果数据包GBR传输时间核算模块查询到各个队列皆为空，则一直查询，直到至少有一个队列可以取到数据包，而后核算这至少一个队列的数据包P_i的GBR传输时间T_i。

所述步骤2中，如果上一轮处理中，从队列取出的数据包没有上报即FirstSendCombineSet以外的数据包，则本轮相应队列无需再取新包。

若某轮查询中若干个队列有数据(至少一个队列有数据包，其他队列可能没数据包)，则就是取所述若干个队列的数据，加上上次处理已经取出来但是不属于“首发集”的数据包，一起再来确定哪些属于首发集，并进行发送。

所述步骤2中，所述核算数据包P_i的GBR传输时间T_i的具体方法为：采用数据包P_i的大小除以GBR速率，得到GBR传输时间T_i。

所述步骤3中，所述{S_i,E_i}的核算方法为：

步骤3.1A、确定当前数据包P的到达时间t_arrived_i、当前时间t_current、上报时延值t_delay_i；

步骤3.2A、计算N个包接收队列中每个队列取一个最大数据包的总数据量，并用总数据量除以GBR速率，得到N个队列各取一个最大数据包的总传输时延T_max；

步骤3.3A、计算(t_current+t_delay_i-(t_current-t_arrived_i)-T_max-T_i)得到S_i，计算(S_i+T_i)得到E_i。

所述到达时间t_arrived_i指数据包P进入相应队列的时间，所述上报时延值t_delay_i为相应队列的上报时延值D_i。

所述步骤3中，所述生成首发集FirstSendCombineSet及确定所述首发集中数据包对应的GBR传输起止时刻{SC_first，EC_first}的具体方法为：

步骤3.1B、对{S_i,E_i}，i取值为1、…、N，根据S_i取值从小到大进行排序，得到{SortS_j,SortE_j},其中i、j的取值皆为1、…、N，{SortS_j,SortE_j}与{S_i,E_i}根据本步骤的排序结果存在一一映射关系；

步骤3.2B、初始化F等于2，{SC_first，EC_first}等于{SortS_1,SortE_1}，清空FirstSendCombineSet，并把{SortS_1,SortE_1}所对应的队列编号写入FirstSendCombineSet中；

步骤3.3B、判定F是否大于N，如果是，则跳转到步骤3.5B，如果否，则跳转到步骤3.4B；

步骤3.4B、判定{SortS_F,SortE_F}是否与{SC_first，EC_first}重叠，如果是，则把max(SortE_F，EC_first)赋值给TEMP，把(TEMP-(SortE_F-SortS_F)-(EC_first-SC_first))赋值给SC_first，把TEMP赋值给EC_first，并把{SortS_F,SortE_F}所对应的队列编号写入FirstSendCombineSet中的最后一个，并对F进行加1操作，而后跳转到步骤3.3B；

步骤3.5B、输出FirstSendCombineSet及{SC_first，EC_first}。

所述F和TEMP为循环判断中的临时变量。

所述步骤4中，所述对首发集FirstSendCombineSet中的数据包进行上报传输的传输次序为：根据数据包所属的队列编号在FirstSendCombineSet中先后排序进行发送。

所述步骤4中，所述非GBR模式对应无速率保障传输模式，典型情况对应民用级网络，即采用该网络传输速率无法保障，但是费用低甚至无需费用；而GBR模式对应速率保障传输模式，典型情况对应租用运营商网络进行传输，或者自建专属电信级网络进行传输，即采用该网络传输速率有保障，但是费用开支高。

实施例：本实施例中用于电网传感数据上传的网络包括电网业主自有的民用级网络(WIFI网络)及租用运营商的电信网络，其中WIFI网络由于是自有网络，因此采用该网络上传传感数据，不产生流量费用，而采用租用自电信运营商的电信网络进行传感数据传输，则需要按照流量计算费用。但是，由于WIFI网络采用非授权频谱，基于频谱竞争进行接入，且存在随机的同频干扰，加上设备为民用级稳定性欠佳，因此，WIFI网络只能提供非GBR业务，即采用WIFI网络传输传感数据，无法保证在限定时间内完成数据的传输，而采用运营商网络，由于设备为电信级设备，稳定可靠，且频谱为专用频谱，因此，可以提供GBR业务，即可以保证在按照GBR速率，进行数据传输，也就是说，能在限定时间内完成数据传输。

如图3所示，本实施例中，包括三种传输时延的传输队列：

第一种，对应图中Queue1，传输时延要求为t_delay_1；

第二种，对应图中Queue2，传输时延要求为t_delay_2；

第三种，对应图中Queue3，传输时延要求为t_delay_3；

队列存储模块接收自各传感设备的数据包，在t_current时刻，Queue1中有一个数据包，该包到达时刻点为t_arrived_1，Queue2中有一个数据包，该包到达时刻点为t_arrived_2，Queue3中有一个数据包，该包到达时刻点为t_arrived_3；

t_current时刻，数据包GBR传输时间核算模块查询到三个队列有数据，并从各队列获取一个最先到的数据包P_1、P_2、P_3，根据采用数据包P_i的大小除以GBR速率计算得到三个数据包的GBR传输时间依次为T_1、T_2、T_3；

接着，数据包GBR传输起止时刻核算模块根据步骤3.1A至3.3A核算三个数据包的GBR起止传输时刻，得到数据包P_1的GBR起止传输时段{S_1,E_1}、P_2的GBR起止传输时段{S_2,E_2}、P_3的GBR起止传输时段{S_3,E_3}。

接着，首发集GBR起止时间核算模块，根据步骤3.1B至3.5B核算首发集FirstSendCombineSet，并核算该集合中数据包对应的GBR传输起止时刻为{SC_first，EC_first}，如图3所示，本实施例中，数据块P_1与数据块P_2合并后成为FirstSendCombineSet，由于数据块P_2的GBR起始时间比较早，因此数据块P_2在FirstSendCombineSet中排第一(即数据上报时优先传输数据块P_2)，而数据块P_1在FirstSendCombineSet中排第2(即数据上报时在数据块P_2传输完毕再传输数据块P_1)；

最终，数据模式上报选择控制模块控制FirstSendCombineSet中的两个数据块在t_current到SC_first间采用WIFI网络进行传感数据上报，假如在SC_first时刻点前，FirstSendCombineSet中的数据上报完毕，则无需采用电信运营商网络对其进行传输，进而不产生流量费用，而如果在SC_first前没传输完毕，则启用运营商网络进行传输，由于运营商网络提供了GBR业务，可以保证在{SC_first，EC_first}完成FirstSendCombineSet中所有数据块的传输，因此，不会出现数据上报超时的问题，由此，本发明的方法可以最大化利用WIFI网络进行传输，有效降低流量开支。

从上述实施例可以看到，采用本发明的做法，通过给数据包预留GBR传输时间段并充分利用GBR时间段以外的时间尝试基于非GBR网络进行数据传输，从而在满足数据上报吞吐、时延要求下，自适应从多模式网络中择优上报数据，充分利用大量民用级网络资源进行数据上报，有效达到降低流量费用开支的目的。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.电网数据多模式择优上报装置，其特征在于，包括：队列存储模块、数据包GBR传输时间核算模块、数据包GBR传输起止时刻核算模块、首发集GBR起止时间核算模块、数据模式上报选择控制模块，各模块相互配合择优上报的步骤如下：

步骤1：队列存储模块根据配置开设N个包接收队列，所述每个队列对应一种上报时延值D_i，其中i为队列编号，取值为1、2、…、N；

步骤2：数据包GBR传输时间核算模块查询各个队列，并从各队列获取一个最先到的数据包P_i，核算数据包P_i的GBR传输时间T_i；

步骤3：数据包GBR传输起止时刻核算模块核算每个数据包的GBR传输起止时刻点{S_i,E_i}，首发集GBR起止时间核算模块生成首发集FirstSendCombineSet，该集合中数据包对应的GBR传输起止时刻为{SC_first，EC_first}；

步骤4：数据模式上报选择控制模块在当前时刻点到SC_first的时段内，采用非GBR模式对首发集FirstSendCombineSet中的数据包进行上报传输，在SC_first时刻点后，采用GBR模式对首发集FirstSendCombineSet中还未上报的数据包进行上报传输；

步骤5：FirstSendCombineSet中的数据包上报完成后，跳转到步骤2；

所述步骤3中，所述{S_i,E_i}的核算方法为：

步骤3.1A、确定当前数据包P的到达时间t_arrived_i、当前时间t_current、上报时延值t_delay_i；

步骤3.2A、计算N个包接收队列中每个队列取一个最大数据包的总数据量，并用总数据量除以GBR速率，得到N个队列各取一个最大数据包的总传输时延T_max；

步骤3.3A、计算(t_current+t_delay_i-(t_current-t_arrived_i)-T_max-T_i)得到S_i，计算(S_i+T_i)得到E_i；

所述步骤3中，所述生成首发集FirstSendCombineSet及确定所述首发集中数据包对应的GBR传输起止时刻{SC_first，EC_first}的具体方法为：

步骤3.1B、对{S_i,E_i}，i取值为1、…、N，根据S_i取值从小到大进行排序，得到{SortS_j,SortE_j},其中i、j的取值皆为1、…、N，{SortS_j,SortE_j}与{S_i,E_i}根据本步骤的排序结果存在一一映射关系；

步骤3.2B、初始化F等于2，{SC_first，EC_first}等于{SortS_1,SortE_1}，清空FirstSendCombineSet，并把{SortS_1,SortE_1}所对应的队列编号写入FirstSendCombineSet中；

步骤3.3B、判定F是否大于N，如果是，则跳转到步骤3.5B，如果否，则跳转到步骤3.4B；

步骤3.4B、判定{SortS_F,SortE_F}是否与{SC_first，EC_first}重叠，如果是，则把max(SortE_F，EC_first)赋值给TEMP，把(TEMP-(SortE_F-SortS_F)-(EC_first-SC_first))赋值给SC_first，把TEMP赋值给EC_first，并把{SortS_F,SortE_F}所对应的队列编号写入FirstSendCombineSet中的最后一个，并对F进行加1操作，而后跳转到步骤3.3B；

步骤3.5B、输出FirstSendCombineSet及{SC_first，EC_first}。

2.根据权利要求1所述的电网数据多模式择优上报装置，其特征在于：

所述步骤1中，所述队列中数据包的属性至少包括包的载荷、包的大小，包的到达时间信息。

3.根据权利要求1所述的电网数据多模式择优上报装置，其特征在于：

所述步骤1中队列存储模块根据配置开设N个包接收队列，所述配置通过配置界面设置获得配置信息，或者通过读取数据库获得配置信息。

4.根据权利要求1所述的电网数据多模式择优上报装置，其特征在于：

所述步骤2中，如果数据包GBR传输时间核算模块查询到各个队列皆为空，则一直查询，直到至少有一个队列可以取到数据包，而后核算这至少一个队列的数据包P_i的GBR传输时间T_i。

5.根据权利要求4所述的电网数据多模式择优上报装置，其特征在于：

所述步骤2中，如果上一轮处理中，从队列取出的数据包没有上报即FirstSendCombineSet以外的数据包，则本轮相应队列无需再取新包。

6.根据权利要求4所述的电网数据多模式择优上报装置，其特征在于：

所述步骤2中，所述核算数据包P_i的GBR传输时间T_i的具体方法为：采用数据包P_i的大小除以GBR速率，得到GBR传输时间T_i。

7.根据权利要求1所述的电网数据多模式择优上报装置，其特征在于：

所述步骤4中，所述对首发集FirstSendCombineSet中的数据包进行上报传输的传输次序为：根据数据包所属的队列编号在FirstSendCombineSet中先后排序进行发送。

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