一种基于边缘协同的电力物联网任务分配方法组成比例

本申请公开了一种基于边缘协同的电力物联网任务分配方法，包括依据电力物联网某时刻的所有业务请求和EN空闲资源建立两点协作任务分配模型；以最小化平均任务完成时延为优化目标构建任务分配问题模型；应用TENCTA‑IPSO算法对任务分配问题模型进行求解。本发明专利技术方法有效降低了电网业务的任务完成时延。其中TENCTA‑IPSO算法利用遗传算法的交叉、变异操作对粒子群算法中粒子更新策略进行改进，在粒子保持自身学习能力的同时，提高粒子种群的多样性，避免早熟陷入局部最优，计算出的任务分配方案最大程度缩短了平均任务完成时延。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘协同的电力物联网任务分配方法
本专利技术属于电力物联网任务分配
，涉及一种基于边缘协同的电力物联网任务分配方法。
技术介绍
电力物联网是物联网在智能电网中的应用，其将通信基础设施资源和电力系统基础设施资源有效整合，实现电力系统各环节万物互联，状态全面感知、信息高效处理。电力物联网承载视频监控、感知检测、智能运维，设备巡检等多种业务接入。通常这些业务需求多样化,如视频监控、设备诊断等业务数据处理量大，对资源要求高；电表智能监测、巡检机器人、AR智能运维等业务对时延敏感，需要及时得到计算结果。随着电力物联网的建设和业务不断开展，业务终端呈现爆发式增长，数据处理量也随之增长，导致在云计算模式下的物联网网络传输压力加大，云中心处理负荷升高、业务处理时延也难以同时满足大部分业务需求。为解决此问题，边缘计算作为云计算的扩展补充方案在电力物联网中得到了应用，基于边缘计算的电力物联网架构如图1所示。在网络边缘侧部署具有计算、存储能力的EN(边缘节点)，如无线接入点，路由器、SDN交换机、边缘服务器等，电力业务终端通过有线、Wi-Fi、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于边缘协同的电力物联网任务分配方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：依据电力物联网某时刻的所有业务请求和EN空闲资源建立两点协作任务分配模型；/n步骤2：以最小化平均任务完成时延为优化目标构建任务分配问题模型；/n步骤3：应用TENCTA-IPSO算法对任务分配问题模型进行求解。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘协同的电力物联网任务分配方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：依据电力物联网某时刻的所有业务请求和EN空闲资源建立两点协作任务分配模型；
步骤2：以最小化平均任务完成时延为优化目标构建任务分配问题模型；
步骤3：应用TENCTA-IPSO算法对任务分配问题模型进行求解。


2.根据权利要求1所述的一种基于边缘协同的电力物联网任务分配方法，其特征在于：
步骤1建立的两点协作任务分配模型，其任务分配决策X＝{xijk}取值为：



其中，一个子任务只能由Ri中的一个EN执行，即：






xijk表示UEi的子任务j是否在ENk上执行；表示协作完成UEi任务的EN集合；EN是具有计算、存储能力的边缘设备；表示EN集合，ri1、ri2为完成UEi所有子任务的两个EN；M为电力物联网中包括的EN个数；
EN满足分配到本节点上的子任务的计算和存储资源需求，即：







和表示在协作节点决策R，任务分配决策X下ENk的计算资源和存储资源的应满足量；

表示UE集合，N为电力物联网中包括的UE个数；为UEi发起的任务集合；
Ck、Ek分别表示虚拟计算单元数目、虚拟存储单元数目；
cij表示UEi的第j个子任务的计算资源需求，eij表示UEi的第j个子任务的存储资源需求。


3.根据权利要求2所述的一种基于边缘协同的电力物联网任务分配方法，其特征在于：
步骤1建立的两点协作任务分配模型，其时延为：




表示UEi将任务输入数据全部上传到ENui的网络时延，ENui表示UEi的接入节点EN；

为UEi的接入点；dij表示第j个子任务的输入数据量，vi为UEi的上行链路数据传输速率。


4.根据权利要求3所述的一种基于边缘协同的电力物联网任务分配方法，其特征在于：
步骤1建立的两点协作任务分配模型，其EN协作计算方式为：
1)接入点计算：
UEi的任务全部由ENui完成，因此UEi的任务协作完成时延为：




表示UEi的子任务j由ENui执行，tij表示第j个子任务在资源满足情况下的计算时延；
2)接入点ENui和邻居ENri2协作计算：
首先ENui完成UEi的部分子任务，另一部分发送到邻居ENri2上计算，ENri2上子任务计算完成后再将结果返回到ENui进行合并；
ENui，ENri2上子任务的计算时延分别为：




表示UEi的子任务j由ENri2执行；
从ENui到ENri2的数据传输时延为：




表示ENui到ri2的数据发送速率；
计算结果回传到ui的传输时延：




表示ENri2到ui的数据发送速率；lij表示第j个子任务计算结果数据量与输入数据量的比例大小；
因此UEi的任务协作完成时延为：



3)邻居EN协作计算：
ENui将UEi的任务分为两部分分别转发到ENri1和ri2，ri1和ri2各自计算完成后，计算结果在ri1或者ri2上进行合并最后回传给ENui；
模型设定在最先完成自身计算任务的EN上合并计算结果，设该EN为ENri1；
ENui将UEi的子任务转发到ENri1和ENri2的通信时延分别为：




表示ENui到ri1的数据发送速率；
ENri1、ENri2上的计算时延分别为：



ENri2将计算结果发送到ENri1的通信时延为：




表示ENri2到ri1的发送速率；
合并后的计算结果从ENri1发送到ENui的通信时延为：




表示ENri1到ui的发送速率；
计算结果合并时间点取决于ENri1上子任务计算完成时间点和ENr...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏伟栋，许洪华，邵苏杰，司小庆，辛辰，王徐延，张璨，刘国峰，徐晗，汪千军，石亚骏，杨冬昱，陶欣，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，国网江苏省电力有限公司南京市高淳区供电分公司，北京邮电大学，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32