面向自动需求响应业务的资源分配方法、装置和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术属于电力需求响应通信网络技术领域，具体涉及一种面向自动需求响应业务的资源分配方法、装置和存储介质。该方法将自动需求响应业务信息熵作为衡量自动需求响应业务分布均匀化的指标，进而利用信息熵建立目标函数求解全局优化的自动需求响应业务路由算法。方法包括：首先将自动需求响应业务时延作为约束条件，求解满足自动需求响应业务的可用路由集，然后将自动需求响应业务信息熵作为目标函数，最后利用量子遗传算法进行求解，得到使当前自动需求响应通信网络业务信息熵最大的路径集，可实现电力需求响应业务均匀分布在通信网络中，从而有效控制自动需求响应通信网络流量，抑制电力需求响应通信网络拥塞，提高通信网络容量。

Resource Allocation Method, Device and Storage Medium for Automatic Demand Response Service

【技术实现步骤摘要】
面向自动需求响应业务的资源分配方法、装置和存储介质
本专利技术属于电力需求响应通信网络
，具体涉及一种面向自动需求响应业务的资源分配方法、装置和存储介质。
技术介绍
自动需求响应作为源网荷互动系统运行过程中众多环节的关键一部分，承载着需求侧管理的重要职责。随着自动需求响应的业务量迅速增加，业务突发性引起的网络数据流不确定性使得业务分布极不均匀，在自动需求响应信息交互过程中有可能会导致网络拥塞，对自动需求响应业务的服务质量产生很大的影响。为了充分利用通信网络资源的调配能力，有效抑制电力需求响应通信网络拥塞、均衡网络中的负载，以提高通信网络的吞吐量和信息交互的可靠性，有必要合理优化电力需求响应通信网络业务分布。目前已有不少学者和工程团队通过优化路由实现均衡负载及抑制通信网络拥塞等问题。但现有工作在优化路由过程中主要通过将时延与带宽要求进行融合建立目标函数，从而选取最优的路由。针对在多约束条件下最优路由问题求解方法，传统主要采用启发式算法，如粒子群算法、蚁群算法等。但由于这些算法本身存在一些缺点，如粒子群算法易陷入局部最优，导致这些算法在实际应用中往往受到限制。传统路由算法往往为电力通信业务分配度量参数值最小的路径作为路由，这种分配方法已经无法满足电力需求响应业务对服务质量的要求，且通信网络的可靠性无法得到保证。另外单一求解某一业务的最优单播路径而忽略与其他业务之间相互影响的路由算法不能很好均匀业务分布、优化网络资源。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术的不足，本专利技术提出一种利用信息熵的自动需求响应业务资源均匀分配方法，该方法能够有效控制流量，提升电力通信网络资源的利用率并能起到均衡网络负载作用。本专利技术的另一目的在于提供一种面向自动需求响应业务的资源分配装置以及一种计算机可读存储介质。技术方案：根据本专利技术的第一方面，提供一种面向自动需求响应业务的资源分配方法，所述方法包括以下步骤：构建自动需求响应通信网络拓扑；分析各类自动需求响应业务流量，得到源宿节点对业务流量分布矩阵及链路业务流量；基于信息熵建立自动需求响应业务流量均衡指标；基于自动需求响应业务传输实际情况，以各类自动需求响应时延要求作为目标，求得满足每类自动需求响应业务时延需求的可用路径集；在满足时延需求的可用路径集Z基础上，以各类自动需求响应业务信息熵作为目标函数，链路带宽作为约束条件，求解得到适合各类自动需求响应业务分布最均匀的路由路径。优选地，所述构建自动需求响应通信网络拓扑包括：将光纤传输线抽象为链路，各类自动需求响应参与者抽象描述为源宿节点，构建自动需求响应通信网络拓扑G(V,E)，其中V＝{1,2,...,N}表示通信的各个节点，E＝{1,2,...,M}为无向通信链路集，H＝{(s,d)}为电力网络源宿节点对集，s,d∈V。优选地，所述分析各类自动需求响应业务流量，得到源宿节点对业务流量分布矩阵及链路业务流量包括以下步骤：分析各类自动需求响应业务对时延、带宽的要求，将自动需求响应业务进行分类；根据源宿节点对(s,d)承载的业务矩阵信息S(s,d)，设业务集中的第k类自动需求响应业务的流量为Fk，建立自动需求响应信息交互源宿节点业务流量分布矩阵：其中s表示源节点，d表示目的节点，i表示源节点编号，j表示目的节点编号；构建第m条链路的业务流量表达式：式中m＝1,2,3…k，P为自动需求响应通信路由经过第m条链路的源宿节点对集合。优选地，所述基于信息熵建立自动需求响应业务流量均衡指标中，信息熵形式为：其中Bm为链路m的带宽，rm为链路m的带宽利用率。优选地，所述以链路带宽作为约束条件建立的各类自动需求响应业务信息熵目标函数为：其中，Pm(X)表示第m条链路业务相对流量分布归一化结果。根据本专利技术的第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，在处理器执行所述计算机程序时可以实现以上所描述的方法。根据本专利技术的第三方面，提供一种面向自动需求响应业务的资源分配装置，所述资源分配装置包括：拓扑构建模块，用于构建自动需求响应通信网络拓扑；流量分析模块，用于分析各类自动需求响应业务流量，得到源宿节点对业务流量分布矩阵及链路业务流量；指标建立模块，用于根据信息熵建立自动需求响应业务流量均衡指标；以及路径计算模块，用于根据自动需求响应业务传输实际情况，根据要求建立带约束的目标函数，并求解得到适合各类自动需求响应业务分布最均匀的路由路径。有益效果：本专利技术将电力自动需求响应业务信息熵作为衡量自动需求响应业务分布均匀化的指标，利用信息熵建立目标函数求解全局优化的自动需求响应业务路由，更能达到均匀网络负载的目标，且考虑了电力需求响应不同类型业务的相互影响因素，着重全网电力需求响应业务均匀分布，可实现电力需求响应业务均匀分布在通信网络中，从而有效控制自动需求响应通信网络流量，抑制电力需求响应通信网络拥塞，提高通信网络容量。附图说明图1为本专利技术的基于信息熵实现自动需求响应业务资源均匀分配方法的流程图；图2为根据本专利技术实施例的量子遗传算法求解最优路径的流程图；图3为根据本专利技术实施例的面向自动需求响应业务的资源费分配装置结构框图。具体实施方式现在参照附图对本专利技术的技术方案做出进一步描述。应当了解，以下提供的实施例仅是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的技术构思，本专利技术还可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。本专利技术提出一种面向自动需求响应业务的资源均匀分配方法，为针对自动需求响应相关业务提出的一种基于信息熵的业务资源均匀分配路径选择方法，通过将自动需求响应业务信息熵作为衡量自动需求响应业务分布均匀化的指标，进而利用信息熵建立目标函数来求解全局优化的自动需求响应业务路由，控制每条电力需求响应业务流量路径走向，实现通信网络整体链路中电力需求响应业务分配相对均匀。图1示出了基于信息熵实现自动需求响应业务资源均匀分配方法的流程图。步骤S10，构建自动需求响应通信网络拓扑。将光纤传输线抽象为链路，发布各类自动需求响应信息的参与者VTN(virtualtopnode)抽象描述为源节点，如电网企业、第三方负荷聚合商等，将接收自动需求响应信息的VEN(virtualendnode)抽象描述为宿节点(目的节点)，如电力用户、家庭能源网关等，构建自动需求响应通信网络拓扑G(V,E)，其中V＝{1,2,...,N}表示通信的各个节点，E＝{1,2,...,M}为无向通信链路集，H＝{(s,d)}为电力网络源宿节点对集，s,d∈V，s表示源节点，d表示目的节点。步骤S20，分析各类自动需求响应业务流量，得到源宿节点对业务流量分布矩阵及链路业务流量。包括以下步骤：步骤S201，分析各类自动需求响应业务对时延、带宽的要求，将自动需求响应业务分为紧急控制类、容量辅助服务计划类、可中断负荷及直接负荷控制类、价格型需求响应类四级业务类别，这里是依据现有文献(祁兵,王畅,李彬,陈宋宋,崔高颖.PLC通信应用于居民需求响应业务的适用性分析[J].南方电网技术,2017,11(04):77-84.)，同时考虑了不同类型业务的时延带宽进行分类的，如表1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向自动需求响应业务的资源分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：构建自动需求响应通信网络拓扑；分析各类自动需求响应业务流量，得到源宿节点对业务流量分布矩阵及链路业务流量；基于信息熵建立自动需求响应业务流量均衡指标；基于自动需求响应业务传输实际情况，以各类自动需求响应时延要求作为目标，求得满足每类自动需求响应业务时延需求的可用路径集Z；在满足时延需求的可用路径集Z基础上，以各类自动需求响应业务信息熵作为目标函数，链路带宽作为约束条件，求解得到适合各类自动需求响应业务分布最均匀的路由路径。

【技术特征摘要】
1.一种面向自动需求响应业务的资源分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：构建自动需求响应通信网络拓扑；分析各类自动需求响应业务流量，得到源宿节点对业务流量分布矩阵及链路业务流量；基于信息熵建立自动需求响应业务流量均衡指标；基于自动需求响应业务传输实际情况，以各类自动需求响应时延要求作为目标，求得满足每类自动需求响应业务时延需求的可用路径集Z；在满足时延需求的可用路径集Z基础上，以各类自动需求响应业务信息熵作为目标函数，链路带宽作为约束条件，求解得到适合各类自动需求响应业务分布最均匀的路由路径。2.根据权利要求1所述的面向自动需求响应业务的资源分配方法，其特征在于，所述构建自动需求响应通信网络拓扑包括：将光纤传输线抽象为链路，各类自动需求响应参与者抽象描述为源宿节点，构建自动需求响应通信网络拓扑G(V,E)，其中V＝{1,2,...,N}表示通信的各个节点，E＝{1,2,...,M}为无向通信链路集，H＝{(s,d)}为电力网络源宿节点对集，s,d∈V。3.根据权利要求1所述的面向自动需求响应业务的资源分配方法，其特征在于，所述分析各类自动需求响应业务流量，得到源宿节点对业务流量分布矩阵及链路业务流量包括以下步骤：分析各类自动需求响应业务对时延、带宽的要求，将自动需求响应业务进行分类；根据源宿节点对(s,d)承载的业务矩阵信息S(s,d)，设业务集中的第k类自动需求响应业务的流量为Fk，建立自动需求响应信息交互源宿节点业务流量分布矩阵：其中s表示源节点，d表示目的节点，i表示源节点编号，j表示目的节点编号；构建第m条链路的业务流量表达式：式中m＝1,2,3…k，P为自动需求响应通信路由经过第m条链路的源宿节点对集合。4.根据权利要求3所述的面向自动需求响应业务的资源分配方法，其特征在于，所述自动需求响应业务分为紧急控制类、容量辅助服务计划类、可中断负荷及直接负荷控制类、价格型需求响应类四级业务类别。5.根据权利要求3所述的面向自动需求响应业务的资源分配方法，其特征在于，所述基于信息熵建立自动需求响应业务流量均衡指标中，信息熵形式为：其中Bm为链路m的带宽，rm为链路m的带宽利用率。6.根据权利要求1所述的面向自动需求响应业务的资源分配方法，其特征在于，所述满足每类自动需求响应业务时延需求的可用路径集Z的求解方法为：遍历源宿节点所有路径，针对各类自动需求响应业务的时延要求，删除不满足自动需求响应业务时延要求的路径，形成所有源宿节点对满足业务的时延要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：许道强，杨斌，杨世海，纪峰，曹晓冬，陈宇沁，李波，石坤，李德智，陈宋宋，张冰婧，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，中国电力科学研究院有限公司，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，北京国网普瑞特高压输电技术有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32