CN117354940A - 基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法 - Google Patents

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CN117354940A CN202311189498.6A CN202311189498A CN117354940A CN 117354940 A CN117354940 A CN 117354940A CN 202311189498 A CN202311189498 A CN 202311189498A CN 117354940 A CN117354940 A CN 117354940A
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Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，本发明通过分散资源超低时延聚合结构对资源进行聚合调度，并通过流量类型确定半持续调度周期，考虑了流量的优先级和事件触发特性。进一步，通过对虚拟电厂流量进行QoS映射和调度，确保了时敏关键流量的确定低时延。同时，在调度时采用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制，减少了5G和TSN融合网络中虚拟电厂流量的传输时延。因此，通过实施本发明，为VPP网络中关键的时延敏感消息提供了数据包交付时延保证。

Description

基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法。
背景技术
智能电网、微电网和虚拟电厂(Virtual Power Plant，VPP)是高效利用电网中可再生能源以实现能源可持续和减少碳排放的关键技术。可再生能源分布式发电技术为电网系统提供了可靠性、经济性和灵活性的优势。
然而，分布式可再生能源，如风能、太阳能、水能和水力发电，表现出不可预测性、异质性、随机性、波动性和间歇性的特征。如何通过VPP有效利用分布式能源，同时保持新电网系统的稳定性，是一个巨大的研究挑战。为了提高新电网系统的控制和调度性能，信息、通信和网络技术具有重要意义。
VPP集成了各种分布式能源(Distributed Energy Resources，DER)，如分布式发电、储能、可控负荷和电动汽车，以将其作为单个管理单元纳入电网。它为客户、生产消费者和运营商提供了具有众多优势和激励的电力辅助服务。VPP是基于软件和网络实现的，用于远程自动发送和优化分布式能源。VPP由分散的发电机组、负荷和存储系统组成。它作为一个单一的发电厂运行。VPP控制中心平台负责协调功率流、负荷和发电机存储。
VPP由三部分技术组成。是发电技术、存储技术和信息通信技术(ICT)。发电技术由随机自然能源(如风、水和阳光)传统的可调度电厂和储能装置组成。能量存储技术根据电力需求变化来平衡能量生产和供应。信息通信基础设施连接着VPP的组件，使它们之间能够进行有效的通信，从而使VPP能够平稳可靠地运行。
目前的VPP通信技术包括：以太网和LTE(长期演进)。以太网和LTE用于本地DER系统和远程VPP控制平台之间的有线和无线通信。VPP的动态操作要求低时延和可靠的通信服务。例如，来自VPP控制平台的快速调频可调度命令预计将在10ms内到达本地DER系统而不会丢失。然而，以太网帧可能会因网络拥塞而丢失，并使得交付时延无法保证。LTE技术提供了灵活的无线接入服务，但缺乏针对关键业务的有界低时延和可靠通信服务的能力。B.Hu等人提出了一种基于时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet，TTE)和5G的智能电网有线和无线确定性混合网络。然而，TTE协议是私有的，兼容性仍然是一个有待解决的问题。C.Feng等人研究了考虑丢包约束的VPP异构网络中的设备接入优化问题，而本发明的重点是保证数据包时延的资源调度。Y Zhang等人提出了一种基于信息管道技术和云/雾计算的分布式物联网架构。但是，它仅适用于DER管理系统中的应用程序。因此，当前VPP网络解决方案的挑战是为关键的时延敏感消息提供数据包交付时延保证。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，以解决当前VPP网络中如何为关键的时延敏感消息提供数据包交付时延保证的问题。
第一方面，本发明提供了一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，该分散资源超低时延聚合结构包括虚拟电厂控制平台、5G和TSN融合网络以及虚拟电厂终端设备层；该方法包括：
利用5G和TSN融合网络获取虚拟电厂终端设备层的虚拟电厂流量集；利用5G和TSN融合网络对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台；利用虚拟电厂控制平台获取QoS流量集的至少一个流量类型，并基于每个流量类型确定半持续调度周期；在半持续调度周期内，基于QoS流量集和每个流量类型，利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制进行资源调度，得到资源调度结果。
本发明提供的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，通过分散资源超低时延聚合结构对资源进行聚合调度，并通过流量类型确定半持续调度周期，考虑了流量的优先级和事件触发特性。进一步，通过对虚拟电厂流量进行QoS映射和调度，确保了时敏关键流量的确定低时延。同时，在调度时采用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制，减少了5G和TSN融合网络中虚拟电厂流量的传输时延。因此，通过实施本发明，为VPP网络中关键的时延敏感消息提供了数据包交付时延保证。
在一种可选的实施方式中，5G和TSN融合网络包括TSN集中式网络配置模块、5G网络应用功能模块、5G策略控制功能模块、会话管理功能模块和设备侧TSN转换器；利用5G和TSN融合网络对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台之前，方法还包括：
利用5G网络应用功能模块识别设备侧TSN转换器的MAC地址，并基于MAC地址获取虚拟电厂流量集对应的TSN特征参数集，以及将TSN特征参数集发送至5G策略控制功能模块；利用5G策略控制功能模块，将TSN特征参数集映射到5G QoS参数，并生成5QI映射表，以及将5QI映射表发送至会话管理功能模块；当建立协议数据单元通话时，基于5QI映射表，利用会话管理功能模块进行QoS参数配置，得到QoS配置信息集。
本发明通过5G和TSN融合网络生成5QI映射表，解决了5G和TSN网络分别采用不同的QoS框架的问题，为后续QoS映射提供了支持。
在一种可选的实施方式中，利用5G和TSN融合网络对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台，包括：
将虚拟电厂流量集经过设备侧TSN转换器传输至5G策略控制功能模块中；在5G策略控制功能模块中，利用5QI映射表对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台。
本发明通过生成的5QI映射表进行QoS映射，确保了虚拟电厂流量的时延和可靠性，解决了5G和TSN融合网络中虚拟电厂流量的传输问题。
在一种可选的实施方式中，在半持续调度周期内，基于QoS流量集和每个流量类型，利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制进行资源调度，得到资源调度结果，包括：
在半持续调度周期内预先分配目标数量的资源块；获取QoS流量集中每个QoS流量的到达顺序；基于到达顺序，利用资源块进行资源调度；当资源块不满足要求时，基于QoS流量集和QoS配置信息集，利用动态调度进行资源调度，得到资源调度结果。
本发明通过到达顺序抢占资源块实现资源调度，进一步，当资源块不满足要求时利用动态调度进行资源调度，减少了5G和TSN融合网络中虚拟电厂流量的传输时延，进一步，减少了资源浪费。
在一种可选的实施方式中，当资源块不满足要求时，基于QoS流量集和QoS配置信息集，利用动态调度进行资源调度，得到资源调度结果，包括：
当资源块不满足要求时，获取QoS流量集中每个QoS流量对应的截止时间，以及基于QoS配置信息集获取每个QoS流量对应的传输优先级；基于每个传输优先级和每个截止时间，对每个QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
本发明根据传输优先级和截止时间进行动态资源调度，保证了时间关键流量的可靠性，减少了传输时延，进一步，减少了资源浪费。
在一种可选的实施方式中，基于每个传输优先级和每个截止时间，对每个QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果，包括：
判断每个截止时间是否满足预设条件；当截止时间满足预设条件时，基于传输优先级对每个QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果；当截止时间不满足预设条件时，确定不满足预设条件的至少一个第一目标QoS流量；判断是否已对每个第一目标QoS流量进行资源调度；当未对每个第一目标QoS流量进行资源调度时，更新每个目标QoS流量对应的传输优先级；基于更新后的每个传输优先级对每个第一目标QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
在一种可选的实施方式中，当资源块不满足要求时，获取QoS流量集中每个QoS流量对应的截止时间，以及基于QoS配置信息集获取每个QoS流量对应的传输优先级之后，该方法还包括：
确定QoS流量集中没有获取到截止时间的至少一个第二目标QoS流量；基于每个第二目标QoS流量的传输优先级，对每个第二目标QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
第二方面，本发明提供了一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度装置，该分散资源超低时延聚合结构包括虚拟电厂控制平台、5G和TSN融合网络以及虚拟电厂终端设备层；该装置包括：
获取模块，用于利用5G和TSN融合网络获取虚拟电厂终端设备层的虚拟电厂流量集；映射模块，用于利用5G和TSN融合网络对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台；获取与确定模块，用于利用虚拟电厂控制平台获取QoS流量集的至少一个流量类型，并基于每个流量类型确定半持续调度周期；分配模块，用于在半持续调度周期内，基于QoS流量集和每个流量类型，利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制进行资源调度，得到资源调度结果。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法。
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是根据本发明实施例的虚拟电厂三层通信网络架构示意图；
图2是根据本发明实施例的分散资源超低时延聚合结构示意图；
图3是根据本发明实施例的面向虚拟电厂的5G+TSN融合通信网络示意图；
图4是根据本发明实施例的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法的流程示意图；
图5是根据本发明实施例的另一基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法的流程示意图；
图6是根据本发明实施例的又一基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法的流程示意图；
图7是根据本发明实施例的预留带宽共享与抢占示意图；
图8A是根据本发明实施例的预留RB占20％时，负载与系统资源利用率的关系示意图；
图8B是根据本发明实施例的预留RB占30％时，负载与系统资源利用率的关系示意图；
图8C是根据本发明实施例的预留RB占40％时，负载与系统资源利用率的关系示意图；
图9A是根据本发明实施例的预留RB占20％时，事件触发流在不同算法下的负载与时延的关系示意图；
图9B是根据本发明实施例的预留RB占30％时，事件触发流在不同算法下的负载与时延的关系示意图；
图9C是根据本发明实施例的预留RB占40％时，事件触发流在不同算法下的负载与时延的关系示意图；
图10A是根据本发明实施例的预留RB占20％时，时间触发流在不同算法下的负载与时延的关系示意图；
图10B是根据本发明实施例的预留RB占30％时，时间触发流在不同算法下的负载与时延的关系示意图；
图10C是根据本发明实施例的预留RB占40％时，时间触发流在不同算法下的负载与时延的关系示意图；
图11是根据本发明实施例的SPS-RBSP在时延和资源利用之间的性能权衡示意图；
图12是根据本发明实施例的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度装置的结构框图；
图13是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
时间敏感网络(Time-Sensitive Networking，TSN)是IEEE 802.1工作组中定义的一组标准，以增强以太网技术的能力。与传统以太网相比，TSN有四个部分的增强功能。第一部分是流量整形和调度，以保证有界时延性能。第二部分是可靠性的帧复制和消除(FRER)。第三部分是基于广义精确时间协议(generalized Precision Time Protocol，gPTP)的高精度时间同步。第四部分是基于流预留协议(stream reservation protocol，SRP)、集中式网络配置(Centralized Network Configuration，CNC)和YANG(Yet Another NextGeneration)数据模型的灵活网络管理和配置。TSN在工业自动化系统、智能电网、车载通信网络等领域有着广阔的应用前景。它在保证关键流量传输性能的同时，为其他类型的业务提供了融合的传输平台。
TSN技术及其在能源互联网中的应用包括：展示了智能变电站TSN测试的研究，研究了IEC61850中基于TSN的通用面向对象变电站事件(Generic Object OrientedSubstation Event，GOOSE)流量的流量映射和延迟分析。与传统以太网相比，在变电站中评估了TSN的时间感知整形(Time-Aware Shaping，TAS)机制。然而，据我们所知，到目前为止，如何将TSN应用于VPP还尚未公布。
进一步，3GPP 5G技术在VPP中的应用也很有前景。5G网络提供三种典型服务：增强型移动宽带(Enhanced Mobile Broadband，eMBB)、超可靠低时延通信(Ultra-Low LatencyCommunication，URLLC)以及大规模机器类型通信(massive Machine TypeCommunication，mMTC)。X.Chen等人发表了5G通信环境下VPP分布式能量调度方法的研究。Feng Cheng成等人提出应用5G无线接入网(Radio Access Network，RAN)切片来协助VPP参与频率调节服务。然而，如何利用5G技术来保证VPP通信中时间关键业务的传输性能仍然是一个研究问题。
在3GPP中对5G和TSN融合网络进行研究。5G系统充当连接TSN网络或TSN终端系统的TSN桥。目前已有一些关于5G和TSN融合网络架构、时间同步、协同调度、网络冗余等的研究。然而，目前还没有关于用于VPP的5G和TSN融合网络的研究工作。
目前，适用于虚拟电厂的分散资源超低时延聚合通信结构根据其各自的功能分为三层，如图1所示。其三层包括VPP平台通信层、远程通信层和本地通信层。通信架构使VPP能够监控各种DER。从上行链路方向来看，它向VPP控制平台提供收集到的设备状态的实时数据传输。大量的储能器、可控负荷和电动汽车通过通信架构连接到VPP控制平台。从下行方向来看，指令由VPP控制平台生成。例如，电力调度指令和调频指令通过通信架构分发到相应的VPP及其聚合控制网关。终端设备执行指令以保持电网系统的稳定性。本地通信层实现VPP内部的通信，而远程通信层将VPP连接到VPP控制平台。三层VPP通信架构根据不同的通信需求划分通信功能。此外，在设计中考虑了有线和无线通信，为各种终端设备提供异构接入。
进一步，VPP平台包括VPP控制平台、电力调度云平台和电力交易市场运营平台。它们分别执行电力控制、电力调度和电力交易的功能。电力调度云平台通过交换电力调度信息和响应信息与VPP控制平台进行通信。VPP控制平台向电力交易市场平台发送电力交易确认信息，同时向VPP控制平台提供相应的结算信息。它们之间的通信称为VPP平台通信。它是由远程有线和无线通信技术实现的。从各种终端设备的角度来看，这三个VPP平台被视为一个大型VPP控制平台。
远程通信层由有线和无线通信网络组成，通过VPP聚合控制网关连接大型VPP控制平台和各种终端设备。传统的远程通信技术包括以太网、光网络、4GLTE(长期演进)和电力系统专用无线网络。以太网是一种经济高效的通信解决方案，这得益于其广泛的部署和商业成熟度。但是由于网络拥塞，以太网不能保证数据包的延迟和丢包性能。光网络提供大容量和可靠的数据传输。然而，它们缺乏网络接入的灵活性，并且增加了网络部署的成本。电力系统专用无线网络在230MHz和1800MHz的频率下操作。它们只部署在一些城市，在延迟和可靠性方面缺乏性能保证。4G LTE已经部署在几乎所有的城市。它适用于VPP系统中的状态数据采集。然而，LTE技术在同时保证传输关键数据和大量收集数据方面的能力有限。
本地通信层将VPP聚合控制网关与各种VPP终端设备连接，例如各种DER(如风力发电和光伏发电)、储能器、可控负荷和电动汽车。其能够在VPP内部实现终端设备之间的通信。本地通信的主要组成部分可以分为三种类型：需求侧资源、终端设备和聚合控制设备。需求侧资源包括DER、各种负荷和能量存储器。终端设备由智能电表、数据采集器和逆变器组成。集控设备包括远程控制设备、集中器、配电自动化终端和变电站综合终端。这些终端设备通过各种通信协议与聚合控制网关通信，如RS-485、Mod总线、HPLC(高速电力线通信)、IP和LoRA(远程RAdio)。聚合控制网关通过远程有线或无线通信网络连接到VPP控制平台。
因此，需要融合有线和无线远程网络以保证VPP系统产生的关键业务的所需性能。
根据本发明实施例，提供了一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，如图2所示，该分散资源超低时延聚合结构包括：虚拟电厂控制平台、5G和TSN融合网络、以及虚拟电厂终端设备层。
其中，5G和TSN融合网络可以为调频指令和调峰指令等时间关键业务提供端到端确定性通信服务；虚拟电厂终端设备层中包括至少一个虚拟电厂终端设备。
在一实例中，如图3所示，提供一种5G+TSN融合的分散资源超低时延聚合通信结构。其中，具有双连接模式的聚合控制网关可以分别连接到5G RAN(无线电接入网络)或TSN交换机。
进一步，各种本地通信协议和应用作为5G UE连接到5G RAN。本地通信网络产生的到聚合控制网关的流量通过5G网络传输，包括5G RAN、5G传输网络和5G核心网络，最终传输到VPP控制平台。聚合控制网关还可以通过有线通信连接到TSN交换机。TSN有一套功能保证来自本地通信网络的各种类型流量的通信质量。因为前端流量具有严格的延迟和同步要求，TSN交换机可以连接在一起，作为5G的传输网络。VPP控制平台通过5G和TSN融合网络向本地终端设备发送调度指令、调频指令等指令。
图4是根据本发明实施例的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：
步骤S401，利用5G和TSN融合网络获取虚拟电厂终端设备层的虚拟电厂流量集。
具体地，虚拟电厂终端设备层中每个虚拟电厂终端设备都会产生对应的虚拟电厂(VPP)流量，进一步，将产生的每个VPP流量均发送至对应的5G和TSN融合网络中，即在5G和TSN融合网中接收虚拟电厂终端设备层发送的虚拟电厂流量集。
步骤S402，利用5G和TSN融合网络对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台。
具体地，为了保证VPP流量的时延和可靠性，正确和适当的映射是必不可少的。因此，本实施例中利用5G和TSN融合网络对虚拟电厂流量集进行QoS映射，以保证VPP流量的时延和可靠性。
步骤S403，利用虚拟电厂控制平台获取QoS流量集的至少一个流量类型，并基于每个流量类型确定半持续调度周期。
具体地，在网络中定义一组流F。每个流f∈F由其周期T、数据大小B和时延要求D定义，即f＝<T，B，D>。
进一步，QoS流量可以分为三类：(1)ET流，由事件触发，具有最高的优先级和目标时延要求(50ms)，包括三种类型的流量：快速调频、常规调频和紧急需求响应；(2)TT流，周期性到达，具有较低的时延要求，包括调峰和正常需求响应流量；(3)尽力而为(BestEffort，BE)流具有最低的优先级和时延要求(秒级)，包括电力交易市场流量。
其中，对于ET流，周期是指事件之间的最小间隔，表示为T event。时间触发(Time-Triggered，TT)流的周期是其循环时间，表示为T time。
进一步，由于TT流的周期很长，延迟要求很低，因此半持续调度周期是基于ET流的最小事件间隔T event，即半持续调度周期TS＝T event事件。
步骤S404，在半持续调度周期内，基于QoS流量集和每个流量类型，利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制进行资源调度，得到资源调度结果。
具体地，在传统网络中，TT流通常比ET流具有更高的优先级和更严格的时延限制。然而，在VPP系统中，ET流比TT流具有更高的优先级和更严格的延迟要求，且5G系统传统的动态接入过程复杂，不能保证严格的时延要求。
因此，考虑VPP流量的特殊性，本实施例中利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制(SPS-RBSP)进行资源调度，通过提前为流量预留资源，可以显著降低5G系统中流量的接入延迟。预留资源还可以确保时间关键流量不受其他流量的干扰，进一步，确保了时间关键流量的可靠性。
其中，SPS-RBS的优化目标是最小化流量的端到端时延，如下关系式(1)所示：
式中：P表示优化目标；f.t表示流量的传输时延，可以包括空口延迟t NR和网络传输延迟t network；N表示网络中的流量的数目。
本实施例提供的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，通过分散资源超低时延聚合结构对资源进行聚合调度，并通过流量类型确定半持续调度周期，考虑了流量的优先级和事件触发特性。进一步，通过对虚拟电厂流量进行QoS映射和调度，确保了时敏关键流量的确定低时延。同时，在调度时采用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制，减少了5G和TSN融合网络中虚拟电厂流量的传输时延。因此，通过实施本发明，为VPP网络中关键的时延敏感消息提供了数据包交付时延保证。
在本实施例中提供了一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，如图2所示，该分散资源超低时延聚合结构包括：虚拟电厂控制平台、5G和TSN融合网络、以及虚拟电厂终端设备层。
其中，5G和TSN融合网络可以包括：TSN集中式网络配置模块(CentralizedNetwork Configuration，CNC)、5G网络应用功能模块(Application Function，AF)、5G策略控制功能模块(Policy Control Function，PCF)、会话管理功能模块(Session ManagementFunction，SMF)和设备侧TSN转换器(Device-Side TSN Translator，DS-TT)。
图5是根据本发明实施例的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法的流程图，如图5所示，该流程包括如下步骤：
步骤S501，利用5G和TSN融合网络获取虚拟电厂终端设备层的虚拟电厂流量集。详细请参见图4所示实施例的步骤S401，在此不再赘述。
步骤S502，利用TSN集中式网络配置模块获取虚拟电厂流量集，以及将虚拟电厂流量集发送至5G网络应用功能模块。
具体地，在5G和TSN融合网络中，5G网络通过AF模块与TSN网络控制平面中的TSNCNC模块进行通信。
首先，通过TSN集中式网络配置模块获取虚拟电厂流量。
进一步，将虚拟电厂流量发送至5G网络应用功能模块。
步骤S503，利用5G网络应用功能模块识别设备侧TSN转换器的MAC地址，并基于MAC地址获取虚拟电厂流量集对应的TSN特征参数集，以及将TSN特征参数集发送至5G策略控制功能模块。
具体地，AF模块负责TSN CNC发送的网络配置和管理信息的映射和互通。进一步，AF模块不仅具有桥接能力，还可以将TSN CNC提供的调度转换到5G系统。
首先，利用AF模块识别相应的协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)会话的设备侧TSN转换器的MAC地址，并根据该MAC地址获得VPP流量的相关TSN特征参数，即TSN特征参数集。
进一步，AF模块将识别得到的相关TSN特征参数发送至5G PCF模块中。
步骤S504，利用5G策略控制功能模块，将TSN特征参数集映射到5G QoS参数，并生成5QI映射表，以及将5QI映射表发送至会话管理功能模块。
具体地，5G PCF模块将相关TSN特征参数映射到5G QoS参数(5QI)，并生成5QI映射表。
其中，5QI值是标准化的，包括分组延迟预算、资源类型和优先级等QoS特性。优先级指示QoS流调度的关键程度。在5G网络中，通过5QI来标识不同流量。
进一步，将5QI映射表发送至5G SMF模块中。
步骤S505，当建立协议数据单元通话时，基于5QI映射表，利用会话管理功能模块进行QoS参数配置，得到QoS配置信息集。
具体地，在5G网络中，SMF负责控制QoS。当建立PDU会话时，SMF为无线接入网(Radio Access Network，RAN)配置相应的QoS参数，包括诸如5QI和ARP(分配与保留优先级)的QoS配置信息。
步骤S506，利用5G和TSN融合网络对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台。
具体地，上述步骤S506包括：
步骤S5061，将虚拟电厂流量集经过设备侧TSN转换器传输至5G策略控制功能模块中。
具体地，VPP流量通过TSN转换器传输至5G PCF模块中。
步骤S5062，在5G策略控制功能模块中，利用5QI映射表对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台。
具体地，在5G PCF模块中将VPP流量转换为相应的5G QoS流量，即形成QoS流量集。其中，5G PCF模块根据映射规则来配置转发机制，即根据5QI映射表进行QoS映射。
进一步，根据VPP流量的特性(优先级、时延和可靠性等)采用静态映射策略。各种类型的VPP流量被映射到相应的TSN业务类别和5QI。在5G网络中，映射过程参考了3GPP标准化的5QI-QoS特征映射表。在5QI标准化QoS特性映射表中，资源类型分为延迟关键保证比特率(Guaranteed Bit Rate，GBR)、GBR和非GBR类型。GBR类型适用于实时性要求高的流量，可以保证PDU会话的带宽。由于快速调频、常规调频、紧急需求响应和正常需求响应业务具有较低的延迟(毫秒级)和带宽要求，因此需要映射到GBR类型。其中，快速调频流量、常规调频流量和紧急需求响应流量具有最低的时延和最高的可靠性要求，映射到延迟关键GBR。调峰和电力交易市场流量的时延以秒为单位，并且它们对带宽和可靠性的要求较低。它们使用非GBR资源类型进行传输。非GBR资源类型用于实时性要求较低的服务。它需要承担在网络拥塞的情况下降低速率的要求。其中，基于流量特性的静态映射表如下表1所示：
表1、VPP业务流量及相应的TSN优先级和5QI
步骤S507，利用虚拟电厂控制平台获取QoS流量集的至少一个流量类型，并基于每个流量类型确定半持续调度周期。详细请参见图4所示实施例的步骤S403，在此不再赘述。
步骤S508，在半持续调度周期内，基于QoS流量集和每个流量类型，利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制进行资源调度，得到资源调度结果。详细请参见图4所示实施例的步骤S404，在此不再赘述。
本实施例提供的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，通过5G和TSN融合网络生成5QI映射表，解决了5G和TSN网络分别采用不同的QoS框架的问题，通过生成的5QI映射表进行QoS映射，确保了虚拟电厂流量的时延和可靠性，解决了5G和TSN融合网络中虚拟电厂流量的传输问题。
在本实施例中提供了一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，如图2所示，该分散资源超低时延聚合结构包括：虚拟电厂控制平台、5G和TSN融合网络、以及虚拟电厂终端设备层。
图6是根据本发明实施例的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法的流程图，如图6所示，该流程包括如下步骤：
步骤S601，利用5G和TSN融合网络获取虚拟电厂终端设备层的虚拟电厂流量集。详细请参见图4所示实施例的步骤S401，在此不再赘述。
步骤S602，利用5G和TSN融合网络对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台。详细请参见图5所示实施例的步骤S506，在此不再赘述。
步骤S603，利用虚拟电厂控制平台获取QoS流量集的至少一个流量类型，并基于每个流量类型确定半持续调度周期。详细请参见图4所示实施例的步骤S403，在此不再赘述。
步骤S604，在半持续调度周期内，基于QoS流量集和每个流量类型，利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制进行资源调度，得到资源调度结果。
5G和TSN融合网络中的帧是根据其特定技术的QoS框架独立转发的。然而，考虑到VPP应用的时间关键性，在5G和TSN中联合调度流量。
进一步，在5G系统中，流配置以QoS配置文件的形式传输，该QoS配置文件包括5QI等QoS参数，5G SMF模块根据QoS配置文件为QoS流确定适当的资源调度。
进一步，TSN可以用作5G传输网络，通过门控制列表(Gate Control List，GCL)为流量提供确定性低时延通信服务。
具体地，上述步骤S604包括：
步骤S6041，在半持续调度周期内预先分配目标数量的资源块。
在5G网络中，时间-频率资源被量化为资源块(Resource Block，RB)。RB在频域中包含12个子载波，在时域中包含1个传输时间间隔(Transmission Time Interval，TTI)。TTI默认具有14个OFDM符号，是调度的最小时间单位。R表示5G网络中的总可用传输资源，RS表示为流量预留的资源数量，剩余资源R-RS用于流量到达时的动态分配。
具体地，考虑到ET流的最高优先级和事件触发特性，在每个半持续调度周期TS中，为可能的ET流保留一组固定数量的RB。进一步，保留的RB对于ET流是足够的。
步骤S6042，获取QoS流量集中每个QoS流量的到达顺序。
具体地，TT流在VPP系统中的传输周期T time为秒级或者分钟级，是Tevent的几倍，即T time＝nT event。
进一步，在共享调度中，帧的传输顺序是根据流量的时延要求确定的，因此，根据时延可以确定帧的传输顺序并进一步确定QoS流的到达顺序。
在一实例中，如图7所示，每个正方形代表一个RB。不考虑流量的实际带宽要求，图7中使用一个RB的频率来表示流量的带宽。假设ET流的每次传输的数据大小是1RB，TT流的每次发送的数据大小为4RB。假设Tevent＝TS＝50ms，T time＝1s，则T time＝20T event。如图7的情况(a)所示，ET流量可能在T event内的任何时间到达。由于T event表示事件之间的最小间隔，因此可能经过若干个T event后才到达下一个ET流。TT流量在T time中的固定时间到达。假设每次TT流在第二个TTI时到达。
步骤S6043，基于到达顺序，利用资源块进行资源调度。
具体地，在SPS-RBSP中，当没有到达的ET流时，步骤S6041中固定的保留RB可以与TT流共享。它在ET流的事件间隔较长时提高了资源利用率。
进一步，无论目前是否有流量占用资源，高优先级ET流到达后都会立即获得传输资源。它确保了时间关键型ET流的低时延可靠传输。TT流到达时可以使用空闲的预留RB进行传输。
具体地，根据ET流的典型业务特性为其预留部分资源。同时，可以将预留的资源调度给TT流。当ET流到达时，如果预留的资源没有被占用，它们将被直接分配给ET流。如果预留的资源被TT流占用，则ET流将抢占该资源并延迟TT流的传输。
在一实例中，在一个SPS周期中，如果ET流在TT流之前到达，则TT流在到达时可以直接使用空闲的预留资源进行传输，如图7所示的情况(b)所示；如果ET流和TT流同时到达，则ET流将首先传输，TT流将在ET流传输完成后传输，如图7所示的情况(c)所示；当TT流被延迟到下一个T event时，如果另一个ET流恰好在此时到达，则TT流将继续被延迟，如图7所示的情况(d)所示；如果事件发生在TT流的传输开始之后，当ET流到达时，TT流帧的传输将被中断，并且资源将被抢占。TT流的剩余帧将在ET流的传输完成后继续传输，如图7所示的情况(e)所示。
步骤S6044，当资源块不满足要求时，基于QoS流量集和QoS配置信息集，利用动态调度进行资源调度，得到资源调度结果。
具体地，当资源块不满足要求时，利用动态调度进行资源调度。
在一实例中，如图7所示的情况(f)所示。假设ET流的数据大小为3个RB，TT流的数据大小为6个RB。在这种情况下，当事件频繁发生时，可能的空闲预留资源不足。TT流将被多次抢占并延迟多个TS。当TT流的时延在多次延迟后接近其截止时间时，将直接分配动态资源给TT流。另一方面，多次抢占TT流可能会增加其包错误率。因此，当可能的空闲预留资源小于阈值时，将动态地分配资源。由于VPP系统中TT流的时延要求远大于TS，即使TT流被延迟到下一个半持续调度周期，或者在最坏的情况下进行动态调度，TT流的目标时延要求仍然可以满足。
因此，对于预留资源不足的TT流和BE流，采用动态调度实现资源调度。
在一些可选的实施方式中，上述步骤S6044包括：
步骤a1，当资源块不满足要求时，获取QoS流量集中每个QoS流量对应的截止时间，以及基于QoS配置信息集获取每个QoS流量对应的传输优先级。
步骤a2，基于每个传输优先级和每个截止时间，对每个QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
具体地，动态调度根据业务的传输优先级和截止日期来确定资源调度的顺序。
因此，当资源块不满足要求时，获取QoS流量集中每个QoS流量对应的截止时间，进一步，基于QoS配置信息集获取每个QoS流量对应的传输优先级。
在一些可选的实施方式中，上述步骤a2包括：
步骤a21，判断每个截止时间是否满足预设条件。
步骤a22，当截止时间满足预设条件时，基于传输优先级对每个QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
步骤a23，当截止时间不满足预设条件时，确定不满足预设条件的至少一个第一目标QoS流量。
步骤a24，判断是否已对每个第一目标QoS流量进行资源调度。
步骤a25，当未对每个第一目标QoS流量进行资源调度时，更新每个目标QoS流量对应的传输优先级。
步骤a26，基于更新后的每个传输优先级对每个第一目标QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
具体地，当截止时间很远即截止时间满足预设条件时，调度器根据流量的传输优先级执行动态资源调度，并得到对应的资源调度结果。
进一步，当截止时间即将到来即截止时间不满足预设条件时，判断是否已经为不满足该预设条件的QoS流量分配资源，如果没有分配，则更新该QoS流量对应的传输优先级，并利用更新后的传输优先级对该流量进行资源调度。
其中，传输优先级的更新如下关系式(2)所示：
fi.deadline-fi.t<β(fj.deadline-fj.t) (2)
式中：f.deadline表示流量的截止时间；f.t表示流量的传输时延；β表示用于控制优先级增加程度的时间因子。
在一些可选的实施方式中，上述步骤a1之后，步骤S6044还包括：
步骤a3，确定QoS流量集中没有获取到截止时间的至少一个第二目标QoS流量。
步骤a4，基于每个第二目标QoS流量的传输优先级，对每个第二目标QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
具体地，对于没有截止时间的QoS流量，直接利用该QoS流量对应的传输优先级进行动态调度，并得到对应的资源调度结果。
进一步，在上述步骤S604中资源调度的过程中还应考虑如下约束条件：
A、时间约束
首先，帧调度时间不能为负。对于ET流，帧的调度时间φ应该在其发生时间之后。帧的传输应符合其周期，如下关系式(3)至(5)所示：
式中：表示流量f的帧开始调度的时间；f.st仅适用于ET流，表示事件的发生时间；TS表示帧的传输周期。
其次，流量的调度时间应该满足其时延要求，如下关系式(6)所示：
式中：D表示流量的传输周期。
B、资源约束
每个帧必须被分配足够的资源份额，以在每次调度时发送其整个帧，如下关系式(7)所示：
f.Rφ≥f.bφ (7)
式中：Rφ表示帧分配到的资源；bφ表示帧的数据大小。
C、TSN帧传输约束
当TSN网络用作5G传输网络时，VPP流量需要通过TSN链路传输。TSN的每个链路同时只能由单个帧使用。因此，为了确保来自不同流的任何两个帧不会发生干扰，只能在另一个流完成传输时对其进行调度，如下关系式(8)和(9)所示：
(fi.φ+fi.tnetwork≤fj.φ)∨(fj.φ+fJ.tnetwork≤fi.φ) (8)
D、优先级约束
优先级决定传输队列和流的顺序。在调度过程中，必须保证高优先级业务的优先级传输。在5G网络中，流量的优先级越高，优先级值越低。而在TSN网络中，流量的优先级随着其值的增加而增，如下关系式(10)所示：
进一步，根据上述步骤S604的描述，可以确定基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制(SPS-RBSP)的算法描述：
算法1SPS-RBSP算法
输入：R，TS，RP
输出：f.R
在一实例中，SPS-RBSP的仿真结果如图8A至图8C所示，显示了随着网络负载的增加，系统资源利用率的趋势。
具体地，当流量超过150个时，与静态调度相比，本发明实施例提出的SPS-RBSP机制和动态调度机制实现了更高的网络资源利用率。当调度的流量数量超过300(即在中高负载下)时，资源利用率高于80％。传统的静态调度算法为到达时间不确定的ET流预留了专用资源。但是，其他流量不能使用这些预留RB。当ET流长时间未到达时，特别是当网络负载很大时，会导致资源的严重浪费。SPS-RBSP可以在预留资源空闲时与TT流共享预留资源，大大提高了资源利用率。此外，针对非时间关键流量的动态调度提高了资源调度的灵活性，并提高了系统的效率。
进一步，预留资源的比例对SPS-RBSP的资源利用效率有显著影响。如图8A、8B和8C中所示，分别显示了预留RB比率为20％、30％和40％时的资源利用率。当预留RB的比例为40％时，SPS-RBSP的资源利用率大大降低。这是因为预留的RB远远多于ET和TT流所需的实际RB数量。然而，电力交易市场流无法使用未使用的预留RB，因此导致了资源浪费。
在另一实例中，如图9A至图9C，以及图10A至图10C所示，分别显示了不同预留RB比率的SPS-RBSP算法、传统静态调度算法和传统动态调度算法之间的端到端时延性能比较。
具体地，事件触发流的平均端到端时延如图9A至图9C所示。与动态调度算法相比，SPS-RBSP和静态调度算法具有较小的端到端时延，可以满足VPP系统中三种高优先级ET流(紧急响应、快速调频和常规调频)的目标时延要求(50ms)。这是因为SPS-RBSP通过为高优先级ET流预分配资源块来避免复杂的SR-SG过程。它大大降低了5G系统中的接入时延。ET流到达时间的不确定性使得很难准确预测调度周期。SPS-RBSP通过抢占机制确保时间关键ET流的优先传输。它进一步减少了ET流的端到端时延。同时，它减少了控制信令的开销，具有更高的计算效率。
此外，可以观察到，当预留资源的比例为30％和40％时，SPS-RBSP具有相似的ET流时延。当预留资源的比例为20％时，SPS-RBSP的时延略高，如图9A所示。这是因为预留RB不足将导致ET流排队，从而增加端到端延迟。因此，为了实现ET流的确定性低时延调度，需要预留足够的资源。
进一步，周期性时间触发流的平均端到端时延如图10A至图10C所示。
具体地，SPS-RBSP的端到端时延略大于静态调度。原因是SPS-RBSP中的一小部分TT流可能通过动态接入来分配资源。然而，由于VPP系统中TT流的延迟要求较宽松，本实施例提出的SPS-RBSP仍然可以满足TT流的传输要求。SPS-RBSP中TT流的端到端时延比动态调度方案中的要小得多。原因是SPS-RBSP中的一些TT流可以由空闲的预留资源承载，以减少TT流的接入延迟。
进一步，如上表1所示，与ET流相比，VPP系统中TT流的时延要求更长。尽管TT流可能被高优先级ET流抢占和延迟，但在SPS-RBSP中它仍可以在时延范围内传输。综上所述，在各种负载下，SPS-RBSP保证了时延性能。它为VPP系统中不同类型的时间关键型应用实现了低时延调度。
进一步，比较图10A、图10B和图10C，当预留资源的比例仅为20％时，使用SPS-RBSP机制的TT流的时延远高于预留RB的延迟30％和40％。这是因为预留的RB不足导致没有空闲的静态资源用于与TT流共享。因此，TT流只能动态调度，大大增加了接入时延。此外，动态调度增加了TT流与其他流量之间发生冲突的可能性。此外，过多地增加预留RB的比例并不能显著减少TT流的延迟。当预留RB的比例为30％时，SPS-RBSP具有最低的时延。
进一步，如图11所示，显示了当流量数目为600时，不同预留RB比例下SPS-RBSP的时延和资源利用率之间的性能权衡。当预留RB的比例超过30％时，资源利用率急剧下降。VPP中TT流的时延随着预留RB的比例而下降，当比例大于30％时变得稳定。VPP中ET流的时延是稳定的，并且在不同预留RB比例下总是低于50ms。这是因为非时间关键型流量无法使用预留的RB。为时间关键流量预留更多的RB(>30％)可能会导致资源浪费。预留RB可以减少5G系统中的握手时延。当预留资源的比例小于30％时，时间关键流量不能完全由预留资源承载。如果通过动态调度方法传输时间关键业务，则会增加接入时延。如果时间关键流量在下一个周期中等待预留资源，则会增加排队时延。建议将预留RB的百分比设置为30％，以在仿真参数下优化VPP中SPS-RBSP在时延和资源利用之间的性能权衡。
本实施例提供的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，通过到达顺序抢占资源块实现资源调度，进一步，当资源块不满足要求时根据传输优先级和截止时间进行动态资源调度，保证了时间关键流量的可靠性，减少了传输时延，进一步，减少了资源浪费。
在本实施例中还提供了一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本实施例提供一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度装置，如图2所示，该分散资源超低时延聚合结构包括：虚拟电厂控制平台、5G和TSN融合网络、以及虚拟电厂终端设备层。如图12所示，该装置包括：
获取模块701，用于利用5G和TSN融合网络获取虚拟电厂终端设备层的虚拟电厂流量集。
映射模块702，用于利用5G和TSN融合网络对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台。
获取与确定模块703，用于利用虚拟电厂控制平台获取QoS流量集的至少一个流量类型，并基于每个流量类型确定半持续调度周期。
分配模块704，用于在半持续调度周期内，基于QoS流量集和每个流量类型，利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制进行资源调度，得到资源调度结果。
在一些可选的实施方式中，该装置还包括：
获取与发送模块，用于利用TSN集中式网络配置模块获取虚拟电厂流量集，以及将虚拟电厂流量集发送至5G网络应用功能模块。
第一处理模块，用于利用5G网络应用功能模块识别设备侧TSN转换器的MAC地址，并基于MAC地址获取虚拟电厂流量集对应的TSN特征参数集，以及将TSN特征参数集发送至5G策略控制功能模块。
第二处理模块，用于利用5G策略控制功能模块，将TSN特征参数集映射到5G QoS参数，并生成5QI映射表，以及将5QI映射表发送至会话管理功能模块。
参数配置模块，用于当建立协议数据单元通话时，基于5QI映射表，利用会话管理功能模块进行QoS参数配置，得到QoS配置信息集。
在一些可选的实施方式中，映射模块702包括：
传输子模块，用于将虚拟电厂流量集经过设备侧TSN转换器传输至5G策略控制功能模块中。
映射子模块，用于在5G策略控制功能模块中，利用5QI映射表对虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将QoS流量集发送至虚拟电厂控制平台。
在一些可选的实施方式中，分配模块704包括：
第一分配子模块，用于在半持续调度周期内预先分配目标数量的资源块。
获取子模块，用于获取QoS流量集中每个QoS流量的到达顺序。
第二分配子模块，用于基于到达顺序，利用资源块进行资源调度。
第三分配子模块，用于当资源块不满足要求时，基于QoS流量集和QoS配置信息集，利用动态调度进行资源调度，得到资源调度结果。
在一些可选的实施方式中，第三分配子模块包括：
获取单元，用于当资源块不满足要求时，获取QoS流量集中每个QoS流量对应的截止时间，以及基于QoS配置信息集获取每个QoS流量对应的传输优先级。
第一分配单元，用于基于每个传输优先级和每个截止时间，对每个QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
在一些可选的实施方式中，分配单元包括：
第一判断子单元，用于判断每个截止时间是否满足预设条件。
第一分配子单元，用于当截止时间满足预设条件时，基于传输优先级对每个QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
确定子单元，用于当截止时间不满足预设条件时，确定不满足预设条件的至少一个第一目标QoS流量。
第二判断子单元，用于判断是否已对每个第一目标QoS流量进行资源调度。
更新子单元，用于当未对每个第一目标QoS流量进行资源调度时，更新每个目标QoS流量对应的传输优先级。
第二分配子单元，用于基于更新后的每个传输优先级对每个第一目标QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
在一些可选的实施方式中，第三分配子模块还包括：
确定单元，用于确定QoS流量集中没有获取到截止时间的至少一个第二目标QoS流量。
第二分配单元，用于基于每个第二目标QoS流量的传输优先级，对每个第二目标QoS流量进行资源调度，得到资源调度结果。
上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本实施例中的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图12所示的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度装置。
请参阅图13，图13是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图13所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图13中以一个处理器10为例。
处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10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，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。
其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。
存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。
该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法，其特征在于，所述分散资源超低时延聚合结构包括虚拟电厂控制平台、5G和TSN融合网络以及虚拟电厂终端设备层；所述方法包括：
利用所述5G和TSN融合网络获取所述虚拟电厂终端设备层的虚拟电厂流量集；
利用所述5G和TSN融合网络对所述虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将所述QoS流量集发送至所述虚拟电厂控制平台；
利用所述虚拟电厂控制平台获取所述QoS流量集的至少一个流量类型，并基于每个所述流量类型确定半持续调度周期；
在所述半持续调度周期内，基于所述QoS流量集和每个所述流量类型，利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制进行资源调度，得到资源调度结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述5G和TSN融合网络包括TSN集中式网络配置模块、5G网络应用功能模块、5G策略控制功能模块、会话管理功能模块和设备侧TSN转换器；
利用所述5G和TSN融合网络对所述虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将所述QoS流量集发送至所述虚拟电厂控制平台之前，所述方法还包括：
利用所述TSN集中式网络配置模块获取所述虚拟电厂流量集，以及将所述虚拟电厂流量集发送至所述5G网络应用功能模块；
利用所述5G网络应用功能模块识别所述设备侧TSN转换器的MAC地址，并基于所述MAC地址获取所述虚拟电厂流量集对应的TSN特征参数集，以及将所述TSN特征参数集发送至所述5G策略控制功能模块；
利用所述5G策略控制功能模块，将所述TSN特征参数集映射到5G QoS参数，并生成5QI映射表，以及将所述5QI映射表发送至所述会话管理功能模块；
当建立协议数据单元通话时，基于所述5QI映射表，利用所述会话管理功能模块进行QoS参数配置，得到QoS配置信息集。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述5G和TSN融合网络对所述虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将所述QoS流量集发送至所述虚拟电厂控制平台，包括：
将所述虚拟电厂流量集经过所述设备侧TSN转换器传输至所述5G策略控制功能模块中；
在所述5G策略控制功能模块中，利用所述5QI映射表对所述虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到所述QoS流量集，以及将所述QoS流量集发送至所述虚拟电厂控制平台。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述半持续调度周期内，基于所述QoS流量集和每个所述流量类型，利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制进行资源调度，得到资源调度结果，包括：
在所述半持续调度周期内预先分配目标数量的资源块；
获取所述QoS流量集中每个QoS流量的到达顺序；
基于所述到达顺序，利用所述资源块进行资源调度；
当所述资源块不满足要求时，基于所述QoS流量集和QoS配置信息集，利用动态调度进行资源调度，得到所述资源调度结果。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述资源块不满足要求时，基于所述QoS流量集和QoS配置信息集，利用动态调度进行资源调度，得到所述资源调度结果，包括：
当所述资源块不满足要求时，获取所述QoS流量集中每个所述QoS流量对应的截止时间，以及基于所述QoS配置信息集获取每个所述QoS流量对应的传输优先级；
基于每个所述传输优先级和每个所述截止时间，对每个所述QoS流量进行资源调度，得到所述资源调度结果。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于每个所述传输优先级和每个所述截止时间，对每个所述QoS流量进行资源调度，得到所述资源调度结果，包括：
判断每个所述截止时间是否满足预设条件；
当所述截止时间满足所述预设条件时，基于所述传输优先级对每个所述QoS流量进行资源调度，得到所述资源调度结果；
当所述截止时间不满足所述预设条件时，确定不满足所述预设条件的至少一个第一目标QoS流量；
判断是否已对每个所述第一目标QoS流量进行资源调度；
当未对每个所述第一目标QoS流量进行资源调度时，更新每个所述目标QoS流量对应的所述传输优先级；
基于更新后的每个所述传输优先级对每个所述第一目标QoS流量进行资源调度，得到所述资源调度结果。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述资源块不满足要求时，获取所述QoS流量集中每个所述QoS流量对应的截止时间，以及基于所述QoS配置信息集获取每个所述QoS流量对应的传输优先级之后，所述方法还包括：
确定所述QoS流量集中没有获取到所述截止时间的至少一个第二目标QoS流量；
基于每个所述第二目标QoS流量的所述传输优先级，对每个所述第二目标QoS流量进行资源调度，得到所述资源调度结果。
8.一种基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度装置，其特征在于，所述分散资源超低时延聚合结构包括虚拟电厂控制平台、5G和TSN融合网络以及虚拟电厂终端设备层；所述装置包括：
获取模块，用于利用所述5G和TSN融合网络获取所述虚拟电厂终端设备层的虚拟电厂流量集；
映射模块，用于利用所述5G和TSN融合网络对所述虚拟电厂流量集进行QoS映射，得到QoS流量集，以及将所述QoS流量集发送至所述虚拟电厂控制平台；
获取与确定模块，用于利用所述虚拟电厂控制平台获取所述QoS流量集的至少一个流量类型，并基于每个所述流量类型确定半持续调度周期；
分配模块，用于在所述半持续调度周期内，基于所述QoS流量集和每个所述流量类型，利用基于预留带宽共享和抢占的半持续调度机制进行资源调度，得到资源调度结果。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至7中任一项所述的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法。
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上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的基于分散资源超低时延聚合结构的资源半持续调度方法。
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