一种智能电网通信的数据传输时延的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种智能电网通信的数据传输时延的优化方法，属于智能电网数据传输领域。本发明专利技术通过对不同类型的数据引入相应的不同的“虚拟时延”进行优化，结合其数据包的到达时间和相应的截止时间，得出一个虚拟的时签，动态的调整其调度顺序。时延越是敏感的数据，其“虚拟时延”越小，虽然其数据包的实际时签没有变化，但“虚拟时延”使其虚拟时签发生改变，这样一方面保证时延敏感的数据包优于时延不敏感的数据包，另一方面，“虚拟时延”的引入也解决了多米诺骨牌现象，在不影响时延不敏感数据的基础上，提升时延敏感数据的时延性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能电网数据传输领域，具体来说，涉及一种智能电网通信的数据传输时延的优化方法，有利于智能电网通信中数据传输的性能提升。
技术介绍
作为下一代电网技术，智能电网将有机地结合信息技术、自动控制、传感技术以及智能电力设备等。它通过提供双向互动、高度集成的服务和模式，使得电网更加安全、可靠、高效和智能。然而对于智能电网通信网来说，一方面负着未来数十年的电网支撑的重任，随着未来电力设备更多的引入，电力系统更多的升级，从规模上以及运行复杂度上都将面临众多挑战；另一方面，更多新能源的介入以及电力逐渐市场化的趋势，智能电网通信网需要提供更多快捷的功能服务以及增值服务，这些都将对智能电网通信网中不同系统之间的信息共享以及信息交互提出了更高的要求。为了提高智能电网中的数据传输速率，虚拟时延概念被提出来。在智能电网通信网中，其数据分为硬实时、准实时、非实时等多种类型，其对应的时延要求从8ms到5秒不等。不同于传统的数据业务时延，智能电网通信网中的时延要求跨度极大，而且其数据时延不仅关系着信息及时的交互，更是关系着整个电网的安全以及电力系统的快速反应。尤其是对于时延敏感的数据来讲，越是情况糟糕关键信息的实时性要求就越高、越严格智能电网通信网中各类数据的快速实时的传输是牵一发而动全身的，它对智能电网通信网的建设提出了前所未有的挑战。不难发现，解决数据传输时延难题不仅是建设智能电网通信网的关键所在，也是保证未来智能电网通信网可靠、安全、高效、智能的核心基础，该问题的研究及解决意义重大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种智能电网通信的数据传输时延的优化方法,目的在于克服现有技术不足，提供基于最早截止时间优先的改进型VL0(虚拟时延优化)-EDF调度算法，提升智能传输网络的性能。本专利技术采取的技术方案是：一种智能电网通信的数据传输时延的优化方法，包括如下步骤:步骤01)在某一个交换节点处，首先开始计算虚拟时签，即计算最先到达的六类数据的数据包的虚拟时签，同时进行排序，然后从六类数据包中找出最小虚拟时签的数据包，被选定的调度数据包的虚拟时签假定为式中表示第i类数据中的第j个数据包的虚拟时签；步骤02)利用上一次的计算结果，当下一个数据包进行调度时，第一步先在调度候补中放入第i类数据中的第(j+1)个数据包，第二步用第i类数据中的第(j+1)个数据包的虚拟时签和其他剩余的五个虚拟时签中最小的一个值先进行比较，假如该虚拟时签比其他剩余的五个虚拟时签中的最小值还要小的话，则可以直接对虚拟时签中所对应的数据包进行相应的调度，否则，就调度虚拟时签为所对应的数据包，即调度虚拟时签的最小值；步骤03)在此用插入的方式，将第m类数据中的第(n+1)个数据包对应的虚拟时签和第i类数据中的第(j+1)个数据包对应的虚拟时签加入到新的六维数组中，与此同时实现排序；步骤04)当调度进行到下一数据包时，通过该交换节点之后的某个数据包，它的结束时间和它在物理链路上传播所消耗的时延之和，即成为下一个交换节点的到达时间。进一步地，所述的虚拟时签的获得方法为：对于每一类数据的虚拟时延，其定义如公式下所示：对于第i类数据中的第j个数据包来讲，其发送时间如下公式所示：则对该数据包来讲，其时签为：m：表示第m类数据，表示第m类数据的第j个数据包，是从m＝1即第一类数据包开始累加至第i-1类数据包的所有虚拟时延之和，引入虚拟时延之后，其对应的虚拟时签为：上述各个概念公式的含义如下：第i类数据的第j个数据包的到达时间，其中i＝1,2,3,4,5,6；j＝1,2,3,4…，Fij：第i类数据的第j个数据包的发送时间，和数据包大小以及端口速率有关，C：代表交换节点处端口的速率，Pi：代表第i类数据包的大小，Vli：引入的第i类数据的虚拟时延，Deadlinei：表示第i类数据包的截止时间，第i类数据中的第j个数据包的时签，第i类数据中第j个数据包的虚拟时签。本专利技术的工作原理是：采用VLO-EDF调度算法，对不同的数据类型引入不同的“虚拟时延”，当最后一类数据包的第一个数据包的时签和第一类数据的第一个数据包的时签差值小于引入的“虚拟时延”时，最后一类数据包的虚拟时签可以由原来的最小变为最大，第一类数据包的虚拟时签也可以从之前的最大变为最小，因而，同样的情况，采用VLO-EDF调度算法之后，其调度顺序可能会导致虚拟时签数字越小越先被调度。该算法有两个输入，第一个输入是按照通信网业务模型产生的六类数据，包括数据包大小，到达时间，到达规律以及数据速率。第二个输入是交换节点处的端口速率以及所经过的网络，这里主要考虑网络节点数目和两个节点之间的物理链路距离等。当输入确定下来之后，接下来要计算出各类数据对应的虚拟时延，并依据每类数据中最早到达的数据包进行虚拟时签的计算，找到虚拟时签最小的数据包，进行调度。然后进入到VLO-EDF调度算法处理中。数据包到达时间和转发时间都是无法改变的，但可以引入“虚拟时延”，时延越是敏感的数据，其对应的虚拟时延越小，时延越是不敏感的数据，其对应的虚拟时延越大。这样，原来可能时延不敏感数据时签小于时延敏感数据时签的情况就有可能会变成现在的时延敏感数据虚拟时签小于时延不敏感数据的虚拟时签。在该情况下，调度的时候，越是时延敏感的数据包，就会越优先被考虑，促使其服务开始时间提前，进而提升了时延敏感数据包的排队等待时间。一方面在网络负载正常时，调度不存在冲突的情况，各类数据包的服务开始时间都近似于到达时间，即使引入了“虚拟时延”的概念，也不会影响其时延性能，另一方面，在网络负载较大时，各类数据包都会出现等待，而这时引入的“虚拟时延”就可以更好的服务于时延敏感数据，即使出现了突发和偶尔的拥塞，也可以更好的被优先调度，改善了多米诺骨牌现象，通过多跳的调整和调整，极大的提升了其等待时延性能。在负载比较小的时候，VLO-EDF调度算法时延敏感数据的时延抖在突发性的关键事件发生时，可以根据不同时延门限符合智能电网通信网的特点和时延要求。而时延不敏感数据的时延抖动会现对影响较小。而当负载增大并出现部分拥塞时，VLO-EDF调度算法在时延抖动上就有了很好的效果。本专利技术的有益效果是：通过基于最早截止时间优先的改进型VL0(虚拟时延优化)-EDF调度算法，提升智能传输网络的性能。附图说明图1为关智能电网通信网中的时延分解示意图；图2为本专利技术的系统流程框图；图3为EDF调度算法实例；图4为LBFS调度举例；图5为仿真的负载为88％时所对应的三种调度算法平均时延图；图6为负载流量为88％时所对应的三种调度算法的最大时延图；图7为仿真满足通信时延要求的最大负载流量图；图8为采用VLO-EDF对稳定数据包进行调度后的时延图；图9对实体交换机测试所得时延图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步描述。实施例1：如图1-9所示，一种智能电网通信的数据传输时延的优化方法，其特征在于:包括如下步骤:步骤01)在某一个交换节点处，首先开始计算虚拟时签，即计算最先到达的六类数据的数据包的虚拟时签，同时进行排序，然后从六类数据包中找出最小虚拟时签的数据包，被选定的调度数据包的虚拟时签假定为式中表示第i类数据中的第j个数据包的虚拟时签；步骤02)合理利用上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电网通信的数据传输时延的优化方法，其特征在于:包括如下步骤:步骤01)在某一个交换节点处，首先开始计算虚拟时签，即计算最先到达的六类数据的数据包的虚拟时签，同时进行排序，然后从六类数据包中找出最小虚拟时签的数据包，被选定的调度数据包的虚拟时签假定为式中表示第i类数据中的第j个数据包的虚拟时签；步骤02)利用上一次的计算结果，当下一个数据包进行调度时，第一步先在调度候补中放入第i类数据中的第(j+1)个数据包，第二步用第i类数据中的第(j+1)个数据包的虚拟时签和其他剩余的五个虚拟时签中最小的一个值先进行比较，假如该虚拟时签比其他剩余的五个虚拟时签中的最小值还要小的话，则直接对虚拟时签中所对应的数据包进行相应的调度，否则，就调度虚拟时签为所对应的数据包，即调度虚拟时签的最小值；步骤03)在此用插入的方式，将第m类数据中的第(n+1)个数据包对应的虚拟时签和第i类数据中的第(j+1)个数据包对应的虚拟时签加入到新的六维数组中，与此同时实现排序；步骤04)当调度进行到下一数据包时，通过该交换节点之后的某个数据包，它的结束时间和它在物理链路上传播所消耗的时延之和，即成为下一个交换节点的到达时间。...

【技术特征摘要】
1.一种智能电网通信的数据传输时延的优化方法，其特征在于:包括如下步骤:步骤01)在某一个交换节点处，首先开始计算虚拟时签，即计算最先到达的六类数据的数据包的虚拟时签，同时进行排序，然后从六类数据包中找出最小虚拟时签的数据包，被选定的调度数据包的虚拟时签假定为式中表示第i类数据中的第j个数据包的虚拟时签；步骤02)利用上一次的计算结果，当下一个数据包进行调度时，第一步先在调度候补中放入第i类数据中的第(j+1)个数据包，第二步用第i类数据中的第(j+1)个数据包的虚拟时签和其他剩余的五个虚拟时签中最小的一个值先进行比较，假如该虚拟时签比其他剩余的五个虚拟时签中的最小值还要小的话，则直接对虚拟时签中所对应的数据包进行相应的调度，否则，就调度虚拟时签为所对应的数据包，即调度虚拟时签的最小值；步骤03)在此用插入的方式，将第m类数据中的第(n+1)个数据包对应的虚拟时签和第i类数据中的第(j+1)个数据包对应的虚拟时签加入到新的六维数组中，与此同时实现排序；步骤04)当调度进行到下一数据包时，通过该交换节点之后的某个数据包，它的结束时间和它在物理链路上传播所消耗的时延之和，即成为...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐菁敏，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53