CN114548690A - 容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度方法与系统 - Google Patents

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郭秀萍
翟雪迎
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Abstract

本发明公开了一种容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度方法与系统，在现有通信网络的基础上，构建分类、分层的时空对齐模型，并设计设计多维实体的时空匹配方法，一体化调度通勤车辆捎带容迟数据、通信网络的容迟流量卸载、风电光伏电力消纳，基于容迟数据的时间宽松性，把通信网的负载低谷周期、清洁能源供电时间窗、通勤车辆的数据捎带，在时空分层分类匹配调度，在缓解网络拥塞的同时，释放清洁能源微电网的产业价值，降低通信网络的火电消耗量，实现低碳或零碳传送。

Description

容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度方法与系统
技术领域
本发明属于数据通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度方法与系统，用于传送批量容迟大数据。
背景技术
当前，人类生产和生活产生的海量数据需要借助通信网络传送。随着网络通信流量持续迅猛增长，其面临的运营挑战日益严峻：一方面传输交换设施扩容维护成本激增，另一方面数据交换存储的数据中心设备运行电力消耗激增(网络通信已是全球第一电力消耗行业)，两相共同作用加剧降低电信运营盈利投入比。
现实通信网络流量类型构成，有很多是延时可容忍数据(简称容迟数据)，如：可离线下载的影视视讯流媒体、企事业单位内部定期灾备数据、可批量订购的垂直行业离线大数据等。在2020年11月13日公布、公布号为CN 111935298A的中国发明专利申请提出了一种名称为《一种车载容迟数据驼网》的技术方案。该发明专利申请将在城市和乡村道路上定时或随机穿梭的车辆作为数据存储载体，在完成客运和货运业务同时，在其沿途数据接入点收寄、交付客户交付的数据，完成大量容迟数据的传送，从而减轻了现有通信网络传送大量容迟数据的通信设施投入，并作为现有通信网络的有益辅助，同时发掘社会车辆增值应用的新方式。
通信网络和数据中心代表的信息通信产业已是全球重要耗电领域，现有的通信网络传送模式难以根本上减轻对火电的依赖。同时，风电、光伏清洁电力因储能技术瓶颈难以短期突破，其随机扰动依然长期存在，难以稳定并入公共电网。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度方法与系统，以缓解网络拥塞，释放清洁能源微电网的产业价值，降低通信网络的火电消耗量，实现低碳或零碳的容迟数据传送。
为了实现上述发明目的，本发明容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度方法，其特征在于，通过提取批量容迟数据的收/发时空属性、通勤车辆的通勤时空属性、通信网络链路可用时空属性、风电光伏间歇供电时空属性，构建分类、分层的时空对齐模型，并设计多维实体的时空匹配方法，一体化调度通勤车辆捎带容迟数据、通信网络的容迟流量卸载、风电光伏电力消纳；
所述容迟数据，是容忍传送时间延迟的非即时通信流量。
所述容迟数据的收/发时空属性是容迟数据的数据源、拟送达目的地地理位置及期望送达的截至时间；
所述通勤车辆的通勤时空属性是私家车上下班往返住所和工作场所的时间、地理位置，或是通勤车辆途径的站点地理位置及时刻；
所述通信网络链路可用时空属性是通信网络通信链路及接入点可用的时间窗口和地理位置；
所述风电、光伏的间歇供电时空属性是风电、光伏供电的时间窗口及所能覆盖的供电地理位置；
所述通勤车辆捎带容迟数据是通勤车辆在正常通勤中顺路捎带数据；
所述通信网络流量卸载是区域通信网络削峰填谷调度，实现容迟数据流量与常规网络流量错峰非竞争传送；
所述一体化调度通勤车辆捎带容迟数据、通信网络流量卸载、风电光伏电力消纳，是在满足通勤车辆捎带、通信网络流量负载低谷期、所在区域的风电光伏电网可供电的条件下，完成批量容迟数据的传送；
所述构建分类、分层的时空对齐模型为首先把赋予时空属性的容迟数据订单、通勤车辆线路、通信网络链路可用带宽、风电光伏清洁供电构建四层实体数据集：
容迟数据订单实体数据集 Delayable_DataSet
通勤车辆线路实体数据集 Car_TrackSet
通信网络链路可用带宽实体数据集 NetworkLink_AvalableSet
风电光伏清洁供电实体数据集 ClearPower_AvalableSet
然后，按时间区间把四层实体数据集分成N个一级类，其中：
容迟数据订单实体数据集的N个一级类为：
Delayable_DataSet(Ti)
通勤车辆线路实体数据集的N个一级类为：
Car_TrackSet(Ti)
通信网络链路可用带宽实体数据集的N个一级类为：
NetworkLink_AvalableSet(Ti)
风电光伏清洁供电实体数据集的N个一级类为：
ClearPower_AvalableSet(Ti)
其中，Ti表示第i个时间区间；
然后，按地理位置空间属性把每个实体数据集的一级类进一步分成M×(M-1)个二级类，这样最多共可构造N×M×(M-1)个二级类，其中：
容迟数据订单实体数据集的N×M×(M-1)个二级类为：
Delayable_DataSet(Ti,Gs,Gd)
通勤车辆线路实体数据集的的M×(M-1)个二级类为：
Car_TrackSet(Ti,Gs,Gd)
通信网络链路可用带宽实体数据集的N×M×(M-1)个二级类为：
NetworkLink_AvalableSet(Ti,Gs,Gd)
风电光伏清洁供电实体数据集的M×(M-1)个二级类为：
ClearPower_AvalableSet(Ti,Gj)
i∈[1,N]
j∈[1,M]
s∈[1,M]
d∈[1,M]
s≠d
j＝s OR j＝d
然后，把每个二级类组合成M×(M-1)个时空对齐数据集，最多可构造N×M×(M-1)个时空对齐数据集：
Align{Delayable_DataSet(Ti,Gs,Gd)，Car_TrackSet(Ti,Gs,Gd)，
NetworkLink_AvalableSet(Ti,Gs,Gd)，ClearPower_AvalableSet(Ti,Gj)}i,j,s,d
i∈[1,N],j∈[1,M],
s∈[1,M],d∈[1,M],s≠d，j＝s OR j＝d
所述设计多维实体的时空匹配方法为：针对构造N×M×(M-1)个时空对齐数据集，选择容迟数据量、通勤车辆诚信值、网络链路可用带宽、清洁能源消纳急迫性等优先级组合顺序，确定多维实体的时空匹配和编排，在清洁电力供电周期内，通过负荷低谷期的通信网络传送和通勤车辆捎带，把容迟数据传送到目的地。
本发明容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度系统，其特征在于，包括：容迟数据订单处理模块、通勤车辆备案模块、通信网络链路信息处理模块、清洁能源供电信息处理模块、综合数据库模块、联合调度决策模块、综合管理模块；
所述容迟数据订单处理模块，由用户通过用户接口提交拟传送容迟数据的时空属性信息，按照时空对齐模型和时空匹配方法，把该订单信息归集到所属的N×M×(M-1)个时空对齐数据集之一；
所述通勤车辆备案模块，由司机用户通过车辆用户接口，注册、维护司机和车辆身份、即将开始的出行路线信息，按照时空对齐模型和时空匹配方法，把该司机并车辆身份及规划的车辆线路时空属性信息归集到所属的N×M×(M-1)个时空对齐数据集之一；
所述通信网络链路信息处理模块，通过用户-网络接口，即时获取通信网络传送资源的可用时空信息，按照时空对齐模型和时空匹配方法，把该通信网络传送资源的可用时空属性信息归集到所属的N×M×(M-1)个时空对齐数据集之一；
所述清洁能源供电信息处理模块，通过用户-电网接口，即时获取风电/光伏微电网的间歇供电时空属性信息，按照时空对齐模型和时空匹配方法，把该通信网络传送资源的可用时空属性信息归集到所属的N×M×(M-1)个时空对齐数据集之一；
所述综合数据库模块，存储N×M×(M-1)个时空对齐数据集、存储容迟数据用户认证与业务统计信息、存储车辆/司机认证与业务统计信息；
所述联合调度决策模块，是联合调度系统的核心模块，依据容迟数据量、通勤车辆诚信值、网络链路可用带宽、清洁能源消纳急迫性四级优先级，提供24种优先级排序策略；根据优先级排序策略规则，对N×M×(M-1)个时空对齐数据集进行多维资源联合时空调度编排；
所述综合管理模块，提供容迟数据订单提交接口、车辆用户接口、用户-网络接口、用户-电网接口；
所述综合管理模块，按如下方法评估车辆/司机诚信值：
Credit(k)＝Success(k)–Level(k)×lg(10×Fault(k))
其中：
Credit(k)是车辆/司机k的诚信值；
Success(k)是车辆/司机k圆满完成捎带传送容迟数据订单数；
Level(k)是车辆/司机k的定级值，接单数量越多定级值越大，初始级值赋1；
Fault(k)是车辆/司机k接单但未能成功完成捎带传送容迟数据的次数。
本发明的目的是这样实现的。
本发明容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度方法与系统，在现有通信网络的基础上，构建分类、分层的时空对齐模型，并设计设计多维实体的时空匹配方法，一体化调度通勤车辆捎带容迟数据、通信网络的容迟流量卸载、风电光伏电力消纳，基于容迟数据的时间宽松性，把通信网的负载低谷周期、清洁能源供电时间窗、通勤车辆的数据捎带，在时空分层分类匹配调度，在缓解网络拥塞的同时，释放清洁能源微电网的产业价值，降低通信网络的火电消耗量，实现低碳或零碳传送。
附图说明
图1是本发明车载容迟数据驼网一种具体实施方式的结构示意图。
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描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
图1是本发明容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度方法系统功能模块结构示意图。其中，综合管理模块01是一种可远程访问的互联网应用前端，分别面向数据用户、司机用户提供订单业务接口0A、司机用户注册业务接口0B，分别用于用户提交容迟数据传送请求、司机注册。综合管理模块01还分别面向通信网络和清洁能源微电网提供通信网络外联接口0C、清洁电网外联接口0D，分别用于定期自动获取通信网络可用链路的时空属性数据、电网供电时空属性数据。
容迟数据订单处理模块02经订单信息接口12获取容迟数据的时空属性信息后，按照本发明构建时空对齐模型和设计时空匹配方法，组织成时空对齐数据条目，然后经数据库写入接口71归集到综合数据库模块07内所对应的时空对齐数据集中。
通勤车辆备案模块03经车辆信息接口13获取车辆出行路线时空属性信息后，按照本发明构建时空对齐模型和设计时空匹配方法，组织成时空对齐数据条目，然后经数据库写入接口72归集到综合数据库模块07内所对应的时空对齐数据集中。
通信网络链路信息处理模块04经通信网络链路信息接口14，即时获取通信网络可用链路的时空属性信息后，按照本发明构建时空对齐模型和设计时空匹配方法，组织成时空对齐数据条目，然后经数据库写入接口73归集到综合数据库模块07内所对应的时空对齐数据集中。
清洁供电信息处理模块05经清洁电网供电信息接口15，即时获取风电/光伏歇供电时空属性信息后，按照本发明构建时空对齐模型和设计时空匹配方法，组织成时空对齐数据条目，然后经数据库写入接口74归集到综合数据库模块07内所对应的时空对齐数据集中。
联合调度决策模块06管理控制接口16接收综合管理模块的优先级排序策略指令，同时经数据抽取接口75提取所需时空对齐数据集形成数据视图；进一步基于排序优先级，对数据视图进行多维资源联合时空调度编排；然后经管理控制接口16将生成的编排返回到综合管理模块01，供综合管理模块01分别通过0A、0B、0C、0D接口向数据用户、司机用户、通信网、清洁电网进行业务交割。
综合数据库模块07用于存储和管理多维时空对齐数据集，通过数据库读写接口11向综合管理模块01提供数据检索、数据维护、司机信誉值计算服务。
本发明容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度方法系统可以在ICT数据中心的单一服务器上以集中方式部署，也可以按功能模块灵活地分布式部署；联合调度系统中的各种接口可分别采用网络编程或数据库访问接口编程实现；联合调度系统中的综合数据库可以灵活采用开源数据库或商业数据库。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度方法，其特征在于，通过提取批量容迟数据的收/发时空属性、通勤车辆的通勤时空属性、通信网络链路可用时空属性、风电光伏间歇供电时空属性，构建分类、分层的时空对齐模型，并设计多维实体的时空匹配方法，一体化调度通勤车辆捎带容迟数据、通信网络的容迟流量卸载、风电光伏电力消纳；
所述容迟数据，是容忍传送时间延迟的非即时通信流量。
所述容迟数据的收/发时空属性是容迟数据的数据源、拟送达目的地地理位置及期望送达的截至时间；
所述通勤车辆的通勤时空属性是私家车上下班往返住所和工作场所的时间、地理位置，或是通勤车辆途径的站点地理位置及时刻；
所述通信网络链路可用时空属性是通信网络通信链路及接入点可用的时间窗口和地理位置；
所述风电、光伏的间歇供电时空属性是风电、光伏供电的时间窗口及所能覆盖的供电地理位置；
所述通勤车辆捎带容迟数据是通勤车辆在正常通勤中顺路捎带数据；
所述通信网络流量卸载是区域通信网络削峰填谷调度，实现容迟数据流量与常规网络流量错峰非竞争传送；
所述一体化调度通勤车辆捎带容迟数据、通信网络流量卸载、风电光伏电力消纳，是在满足通勤车辆捎带、通信网络流量负载低谷期、所在区域的风电光伏电网可供电的条件下，完成批量容迟数据的传送；
所述构建分类、分层的时空对齐模型为首先把赋予时空属性的容迟数据订单、通勤车辆线路、通信网络链路可用带宽、风电光伏清洁供电构建四层实体数据集：
容迟数据订单实体数据集 Delayable_DataSet 通勤车辆线路实体数据集 Car_TrackSet 通信网络链路可用带宽实体数据集 NetworkLink_AvalableSet 风电光伏清洁供电实体数据集 ClearPower_AvalableSet
然后，按时间区间把四层实体数据集分成N个一级类，其中：
容迟数据订单实体数据集的N个一级类为：
Delayable_DataSet(Ti)
通勤车辆线路实体数据集的N个一级类为：
Car_TrackSet(Ti)
通信网络链路可用带宽实体数据集的N个一级类为：
NetworkLink_AvalableSet(Ti)
风电光伏清洁供电实体数据集的N个一级类为：
ClearPower_AvalableSet(Ti)
其中，Ti表示第i个时间区间；
然后，按地理位置空间属性把每个实体数据集的一级类进一步分成M×(M-1)个二级类，这样最多共可构造N×M×(M-1)个二级类，其中：
容迟数据订单实体数据集的N×M×(M-1)个二级类为：
Delayable_DataSet(Ti,Gs,Gd)
通勤车辆线路实体数据集的的M×(M-1)个二级类为：
Car_TrackSet(Ti,Gs,Gd)
通信网络链路可用带宽实体数据集的N×M×(M-1)个二级类为：
NetworkLink_AvalableSet(Ti,Gs,Gd)
风电光伏清洁供电实体数据集的M×(M-1)个二级类为：
ClearPower_AvalableSet(Ti,Gj)
i∈[1,N]
j∈[1,M]
s∈[1,M]
d∈[1,M]
s≠d
j＝s OR j＝d
然后，把每个二级类组合成M×(M-1)个时空对齐数据集，最多可构造N×M×(M-1)个时空对齐数据集：
Align{Delayable_DataSet(Ti,Gs,Gd)，Car_TrackSet(Ti,Gs,Gd)，NetworkLink_AvalableSet(Ti,Gs,Gd)，ClearPower_AvalableSet(Ti,Gj)}i,j,s,d
i∈[1,N],j∈[1,M],
s∈[1,M],d∈[1,M],s≠d，j＝s OR j＝d
所述设计多维实体的时空匹配方法为：针对构造N×M×(M-1)个时空对齐数据集，选择容迟数据量、通勤车辆诚信值、网络链路可用带宽、清洁能源消纳急迫性等优先级组合顺序，确定多维实体的时空匹配和编排，在清洁电力供电周期内，通过负荷低谷期的通信网络传送和通勤车辆捎带，把容迟数据传送到目的地。
2.一种容迟数据通勤交通网络通信清洁供电联合调度系统，其特征在于，包括：容迟数据订单处理模块、通勤车辆备案模块、通信网络链路信息处理模块、清洁能源供电信息处理模块、综合数据库模块、联合调度决策模块、综合管理模块；
所述容迟数据订单处理模块，由用户通过用户接口提交拟传送容迟数据的时空属性信息，按照时空对齐模型和时空匹配方法，把该订单信息归集到所属的N×M×(M-1)个时空对齐数据集之一；
所述通勤车辆备案模块，由司机用户通过车辆用户接口，注册、维护司机和车辆身份、即将开始的出行路线信息，按照时空对齐模型和时空匹配方法，把该司机并车辆身份及规划的车辆线路时空属性信息归集到所属的N×M×(M-1)个时空对齐数据集之一；
所述通信网络链路信息处理模块，通过用户-网络接口，即时获取通信网络传送资源的可用时空信息，按照时空对齐模型和时空匹配方法，把该通信网络传送资源的可用时空属性信息归集到所属的N×M×(M-1)个时空对齐数据集之一；
所述清洁能源供电信息处理模块，通过用户-电网接口，即时获取风电/光伏微电网的间歇供电时空属性信息，按照时空对齐模型和时空匹配方法，把该通信网络传送资源的可用时空属性信息归集到所属的N×M×(M-1)个时空对齐数据集之一；
所述综合数据库模块，存储N×M×(M-1)个时空对齐数据集、存储容迟数据用户认证与业务统计信息、存储车辆/司机认证与业务统计信息；
所述联合调度决策模块，是联合调度系统的核心模块，依据容迟数据量、通勤车辆诚信值、网络链路可用带宽、清洁能源消纳急迫性四级优先级，提供24种优先级排序策略；根据优先级排序策略规则，对N×M×(M-1)个时空对齐数据集进行多维资源联合时空调度编排；
所述综合管理模块，提供容迟数据订单提交接口、车辆用户接口、用户-网络接口、用户-电网接口；
所述综合管理模块，按如下方法评估车辆/司机诚信值：
Credit(k)＝Success(k)–Level(k)×lg(10×Fault(k))
其中：
Credit(k)是车辆/司机k的诚信值；
Success(k)是车辆/司机k圆满完成捎带传送容迟数据订单数；
Level(k)是车辆/司机k的定级值，接单数量越多定级值越大，初始级值赋1；
Fault(k)是车辆/司机k接单但未能成功完成捎带传送容迟数据的次数。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115022374A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 北京科技大学 一种利用高速铁路公路既有设施实现东数西算的方法

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