一种面向OPGW边缘数据处理的带宽分配方法及系统与流程

本发明涉及opgw数据传输，尤其涉及一种面向opgw边缘数据处理的带宽分配方法及系统。

背景技术：

1、光接地线是一种用于架空电力线的电缆，该电缆结合了接地和通信功能。opgw电缆包含管状结构，其中有一根或多根光纤，周围有钢丝和铝线层。opgw电缆在高压电塔的顶部之间运行，电缆的导电部分用于将相邻的塔接地，并保护高压导体免受雷击。电缆内的光纤可用于高速数据传输，既可用于电力公司自身保护和控制传输线路的目的，也可用于公用事业公司自己的语音和数据通信，或者可以租赁或出售给第三方，作为城市之间的高速光纤互连。opgw作为一种通信介质，与埋地式光缆相比具有一些优势，每公里的安装成本低于埋地电缆。在实际运用中，下面的高压电缆以及opgw从地面的高度可以保护光电路免受意外接触。架空opgw电缆承载的通信电路不太可能因挖掘工作，道路维修或埋地管道的安装而损坏。由于opgw的整体尺寸和重量与常规接地线相似，因此支撑线路的塔不会因电缆重量，风荷载和冰荷载而承受额外的载荷。

2、但是目前随着电网配电侧的用户终端数量越来越多，设备产生的数据量越来越大，使得智能电网配电网的无线通信网络的数据传输分配方法变的极为困难，数据传输时频谱资源的有限也影响到配电网数据传输的效率。

技术实现思路

1、本发明提供了一种面向opgw边缘数据处理的带宽分配方法及系统，可实现在复杂数据传输场景，有效提高电力用户成功卸载任务的概率，最大化电力节点的收益。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种面向opgw边缘数据处理的带宽分配方法，包括：

3、获取电力用户将计算任务卸载到电力节点上的传输时延、传输能耗、电力节点计算任务时的时延和电力节点计算任务时的能耗；

4、根据传输时延和电力节点计算任务时的时延，得到任务卸载过程的总时延，并根据传输能耗和电力节点计算任务的能耗，得到任务卸载过程的总能耗；

5、根据任务卸载过程的总时延计算出电力用户卸载任务成功的概率，并根据任务卸载过程中的总时延、任务卸载过程中的总能耗、电力节点缓存计算任务的比例和卸载任务成功的概率构建电力节点收益模型；

6、根据电力节点收益模型，采用遗传算法对收益模型进行优化得到最优收益结果，根据最优收益结果确定无线带宽分配比例，以使电力系统根据带宽分配比例进行计算任务卸载。

7、实施本实施例，获取电力用户将计算任务卸载到电力节点上的传输时延、传输能耗、电力节点计算任务时的时延、电力节点计算任务时的能耗，根据传输时延和电力节点计算任务时的时延得到任务卸载过程的总时延，并根据传输能耗和电力节点计算任务的能耗得到任务卸载过程的总能耗，根据总时延计算出电力用户卸载任务成功的概率，并根据电力用户卸载过程中的总时延、总能耗、电力节点缓存计算任务的比例和任务成功卸载的概率计算出电力节点收益模型。根据电力节点收益模型，采用遗传算法对收益模型进行优化得到无线带宽分配比例，以使电力系统根据带宽分配比例进行计算任务卸载。采用本方法针对复杂数据传输场景，可以有效的分配带宽资源，使得电力节点的收益最大化。

8、作为优选方案，获取电力用户将计算任务卸载到电力节点上进行计算的传输时延、传输能耗、电力节点计算任务时的时延和电力节点计算任务时的能耗，具体为：

9、根据电力用户将计算任务卸载到电力节点上无线传输带宽和传输功率得到传输速率；

10、根据传输速率、电力用户需要卸载的任务比例以及电力节点缓存的任务比例得到传输时延后，根据传输功率和传输时延得到传输能耗；

11、根据电力节点缓存的任务比例、计算任务和电力节点的计算能力得到电力节点计算任务时的时延，根据传输功率以及电力节点计算任务时的时延得到电力节点计算任务的能耗。

12、作为优选方案，根据任务卸载过程的总时延计算出电力用户卸载任务成功的概率，具体为：

13、根据总时延和总时延预设阈值得到电力用户卸载任务成功的概率，其中，概率表达式为：

14、

15、其中，ψt表示总时延的阈值限制，tn表示总时延，表示电力用户卸载任务成功的概率。

16、作为优选方案，根据任务卸载过程中的总时延、任务卸载过程中的总能耗、电力节点缓存计算任务的比例和卸载任务成功的概率构建电力节点收益模型，具体为:

17、根据计算任务、电力节点计算数据的价格、电力节点缓存计算任务的比例、电力节点缓存计算任务的价格以及电力用户需要卸载的任务比例构建电力节点收费模型；

18、根据任务卸载过程中的总时延和任务卸载过程中的总能耗构建电力节点计算成本模型，根据电力节点缓存计算任务的比例、电力用户的任务大小和电力节点缓存文件的经济因素构建电力节点缓存成本模型；

19、利用电力节点收费模型、电力节点计算成本模型、电力节点缓存成本模型和卸载任务成功的概率构建电力节点收益模型。

20、实施本实施例，通过根据计算任务、电力节点计算数据的价格、电力节点缓存计算任务的比例、电力节点缓存计算任务的价格以及电力用户需要卸载的任务比例构建电力节点收费模型，根据总时延和总能耗构建电力节点计算成本模型，根据电力节点缓存计算任务的比例、电力用户的任务大小和电力节点缓存文件的经济因素构建电力节点缓存成本模型，利用电力节点收费模型、电力节点计算成本模型、电力节点缓存成本模型以及任务成功卸载的概率构建电力节点收益模型。本方法在构建收益模型时考虑了电力节点计算和缓存过程中会产生成本，并结合任务成功卸载的概率构建电力节点收益模型，可以使得到的带宽分配比例获得的收益更多。

21、作为优选方案，根据电力节点收益模型，采用遗传算法对收益模型进行优化得到最优收益结果，具体为：

22、根据电力节点收益模型确定当前种群适应度后，根据当前种群适应度以及各种群适应度，确定当前种群的选择概率和遗传算法对应的交叉概率和变异概率；

23、根据选择概率、交叉概率和变异概率，对电力节点收益模型进行迭代优化，达到迭代次数后得到最优收益结果。

24、作为优选方案，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种面向opgw边缘数据处理的带宽分配系统，包括获取模块、总时延计算模块、电力节点收益模型构建模块和带宽分配比例计算模块，

25、其中，获取模块用于获取电力用户将计算任务卸载到电力节点上进行计算的传输时延、传输能耗、电力节点计算任务时的时延和电力节点计算任务时的能耗；

26、总时延计算模块用于根据传输时延和电力节点计算任务时的时延，得到任务卸载过程的总时延，并根据传输能耗和电力节点计算任务的能耗，得到任务卸载过程的总能耗；

27、电力节点收益模型构建模块用于根据任务卸载过程的总时延计算出电力用户卸载任务成功的概率，并根据任务卸载过程中的总时延、任务卸载过程中的总能耗、电力节点缓存计算任务的比例和卸载任务成功的概率构建电力节点收益模型；

28、带宽分配比例计算模块用于根据电力节点收益模型，采用遗传算法对收益模型进行优化得到最优收益结果，根据最优收益结果确定无线带宽分配比例，以使电力系统根据带宽分配比例进行计算任务卸载。

29、作为优选方案，获取模块包括传输速率计算单元、传输能耗计算单元以及计算任务能耗计算单元，

30、其中，传输速率计算单元用于根据电力用户将计算任务卸载到电力节点上无线传输带宽和传输功率得到传输速率；

31、传输能耗计算单元用于根据传输速率、电力用户需要卸载的任务比例以及电力节点缓存的任务比例得到传输时延后，根据传输功率和传输时延得到传输能耗；

32、计算任务能耗计算单元用于根据电力节点缓存的任务比例、计算任务和电力节点的计算能力得到电力节点计算任务时的时延，根据传输功率以及电力节点计算任务时的时延得到电力节点计算任务的能耗。

33、作为优选方案，电力节点收益模型构建模块包括电力节点收费模型构建单元、电力节点成本模型构建单元和电力节点收益模型构建单元，

34、其中，电力节点收费模型构建单元用于根据计算任务、电力节点计算数据的价格、电力节点缓存计算任务的比例、电力节点缓存计算任务的价格以及电力用户需要卸载的任务比例构建电力节点收费模型；

35、电力节点成本模型构建单元用于根据任务卸载过程中的总时延和任务卸载过程中的总能耗构建电力节点计算成本模型，根据电力节点缓存计算任务的比例、电力用户的任务大小和电力节点缓存文件的经济因素构建电力节点缓存成本模型；

36、电力节点收益模型构建单元用于利用电力节点收费模型、电力节点计算成本模型、电力节点缓存成本模型以及任务成功卸载的概率构建电力节点收益模型。

37、作为优选方案，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如本发明实施例所示的面向opgw边缘数据处理的带宽分配方法。

38、作为优选方案，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例所示的面向opgw边缘数据处理的带宽分配方法的步骤。