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专利号: 2021109339124
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种联合边缘计算的网络资源调度方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、嵌入边缘计算技术,针对智能电网需求侧数据传输特点建立具有数据层、边缘层和云中心层的双向智能电网通信模型,其中云中心层下的子网络数量为N,每个子网络中均包括用户端、边缘网关、边缘节点和电力公司,一部分用户端数据采用由边缘网关传输至电力公司的直接传输方式,另一部分用户端数据采用由边缘网关上传至边缘节点并由边缘节点协助传输至电力公司的放大转发中继协作传输方式;

S2、根据双向智能电网通信模型中云中心覆盖范围,设定边缘网关接收速率Tin,测量数据正确传输到边缘网关的概率g,每个数据包的总比特数M以及每个数据包信息比特数L;

S3、针对双向智能电网通信模型上行传输过程,分别计算采用直接传输方式数据包丢d R

失率Pr和采用放大转发中继协作传输方式下的数据包丢失率Pr;

d

采用直接传输方式时,边缘网关的接收速率Tre表达式为:其中,Wd代表直接传输方式下电力公司的带宽,rgu代表直接传输时,边缘网关到电力公司的信噪比,其表达式为:

其中,h代表信道增益,p代表发射功率,W代表信号带宽,N0代表噪声强度;

此外,f(rgu)代表正确传输帧的概率,其表达式为:M

f(rgu)=[1‑2×BER(rgu)],其中,BER(rgu)表示从发射端到接收端的二进制比特误码率,其表达式为:其中,r为信噪比;

d

所以,采用直接传输方式下的丢包率Pr的表达式为:R

采用协作中继传输方式时,边缘网关的接收速率Tre为:其中,Wi代表第i个电力公司从边缘节点方购买的用来进行数据转发的带宽,rAF是采用放大转发中继协作传输方式下的信噪比,其表达式为:其中,rgr代表边缘网关和边缘节点之间的信噪比,rru代表边缘节点和电力公司之间的信噪比;

所以中继协作传输方式下的丢包率的表达式为:S4、根据边缘节点的计算能力,建立算力资源和带宽资源之间的带宽释放模型;带宽释放模型的数学表达方式为:

其中,ξi代表边缘节点作为中继提供的算力资源,a代表模型调节参数,Q代表算力调节因子,D代表带宽调节因子,用来传输数据的必要带宽,所以D≠0;

d

S5、基于步骤S3中采用直接传输方式数据包丢失率Pr 和采用放大转发中继协作传输方R

式下的数据包丢失率Pr ,建立电力公司的成本函数Cost_UC和中继的收益函数Profit_EN;电力公司的成本函数Cost_UC和中继的收益函数Profit_EN的表达式如下:Cost_UC=paΦ(pr)+pbWi+pcξi,Profit_EN=pbWi+pcξi,其中,pa代表购买AGC服务的基准价格,pb代表购买中继带宽的单价,pc代表购买算力的单价,Φ(pr)代表购买AGC服务的度量;

* *

S6、结合优化算法得到算力和带宽的最优分配解ξi、Wi ,并进一步得到电力公司的成本和中继的收益,将算力和带宽之间的关系定义为Stackelberg博弈,通过对偶分解法求得算* *

力和带宽的最优分配解ξi、Wi,其拉格朗日函数表达式为:其中,Wrmax代表边缘节点提供带宽的最大值,λ代表拉格朗日乘子;

* *

通过对偶分解法得到算力和带宽的最优分配解ξi、Wi,具体步骤如下所示:a)假设Bi=‑(paΦ(pr)+pbWi+pcξi)‑λWi,则优化问题等价为:b)假设H(λ)=maxξL(ξi,λ),则优化问题等价为:min H(λ);

* *

c)由此便可得到最佳算力ξi,进而求得最佳带宽分配Wi:*

ξi=arg max Bi(ξi,λ),