一种电力物联网异构共享资源分配系统和方法技术方案

本申请公开了一种电力物联网异构共享资源分配系统和方法，对于业务请求首先在边缘设备中分配资源，如不能满足则依据业务请求的服务等级选择不同的时机进入云服务中心分配资源阶段，在云服务中心分配资源，并从资源服务匹配集成的角度出发，区分服务类别和等级，依据不同服务类型和等级分配不同的云边协作资源，满足服务相应的实时性等处理需求，并保证边缘资源优化分配。为电力物联网的异构资源共享提供了一个有效的技术解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种电力物联网异构共享资源分配系统和方法
本专利技术属于电力物联网
，涉及一种基于云边协作的电力物联网异构共享资源分配系统和方法。
技术介绍
随着融合边缘计算的电力物联网的全面建设和业务应用的深化发展和更新，多业务接入下边缘设备处理能力不足、分布式边缘资源利用不充分等问题日益凸显，影响电力物联网高质量的服务提供。为此，需要进一步优化电力物联网的资源分配，考虑业务时空分布和业务接入特点，精确匹配业务需求和资源分配，优化网络资源的使用和对业务的承载能力，提升资源利用率，降低边缘侧资源不足以及资源分布不平衡、利用不充分对业务的影响，进而提升业务整体性能。然而，目前电力物联网仍然面临着一系列的问题，对资源分配中的服务类型差异化带来的影响缺乏考虑，同时对边缘资源的协作利用不够充分，为此，利用云边协作和服务提供思想，本专利提出了一种基于云边协作的电力物联网异构共享资源分配系统和方法，通过资源优化分配来提升电力物联网服务提供的质量。该方法从资源服务匹配集成的角度出发，区分服务类别，依据不同服务提供类型，分配不同的云边协作资源，满足服务相应的实时性等处理需求，并保证边缘资源优化分配。该方法区分服务类型的特性使得在资源分配决策过程中更具灵活性和扩展性，为动态资源分配提供了有效的解决方案。为了解现有云边协作共享资源技术的发展状况，对已有的论文和专利进行了检索、比较和分析，筛选出如下与本专利技术相关度比较高的技术信息：技术方案1：公开号为CN110048882A的《一种基于边缘计算的资源分配的方法和装置》专利，涉及一种基于边缘计算的资源分配的方法和装置，资源分配的方法特征在于，根据应用系统内不同业务模块之间的耦合度，将服务器中的所有应用系统分解为多个元业务单元，获取每一个所述元业务单元的用户体验QoE指标参数值；基于每一个所述元业务单元的QoE指标参数值，利用聚类算法将多个所述元业务单元分簇；根据每一个所述簇中的所有元业务单元的QoE指标参数值，为每一个所述簇分配资源，以便每一个所述簇中的所有元业务单元共享所分配的资源。资源分配的装置主要通过三步完成，第一，初始化模块，用于根据应用系统内不同业务模块之间的耦合度，将服务器中的所有应用系统分解为多个元业务单元，获取每一个所述元业务单元的用户体验QoE指标参数值；第二，分簇模块，用于基于每一个所述元业务单元的QoE指标参数值，利用聚类算法将多个所述元业务单元分簇；第三，分配模块，用于根据每一个所述簇中的所有元业务单元的QoE指标参数值，为每一个所述簇分配资源，以便每一个所述簇中的所有元业务单元共享所分配的资源。技术方案1提供的一种基于边缘计算的资源分配的方法和装置，包括根据应用系统内不同业务模块之间的耦合度，将服务器中的所有应用系统分解为多个元业务单元，获取每一个元业务单元的用户体验QoE指标参数值；基于每一个元业务单元的QoE指标参数值，利用聚类算法将多个元业务单元分簇；根据每一个簇中的所有元业务单元的QoE指标参数值，为每一个簇分配资源，以便每一个簇中的所有元业务单元共享所分配的资源。但该方案没有考虑多个边缘设备共同承载一个业务的问题，可能会造成边缘资源的利用率较低。技术方案2：公开号为CN110048882A的《一种基于分支定界法的边缘计算任务分配方法》专利，涉及一种基于分支定界法的任务分配方法，其主要通过四步完成，第一，布置边缘计算场景，该场景由一个用户终端、多个边缘服务器构成的网络模型所组成；第二，用户终端发起的任务用DAG任务图G＝(T,P)描述，任务具有优先级，后继任务必须等其所有前驱任务完成才开始进行处理；第三，多个边缘服务器相互连接构成的网络模型由网状网络N＝(A,D)描述；第四，将第二所述DAG任务图中的任务分配给第三所述多个边缘服务器相互连接构成的网络模型，为了使边缘服务器执行所有任务的能耗最小化，并满足约束条件，通过分支定界法，求得任务分配矩阵，矩阵中的每个元素表示任务是否在边缘服务器上执行，如果任务在边缘服务器上执行，则元素的值为1，否则为0。技术方案2提出的一种基于分支定界法的边缘计算任务分配方法，在考虑任务完成时间以及DAG并行系统可靠性需求等约束的前提下最小化任务分配的总能耗。首先松弛上述优化问题，用内点法求得临时解；然后将临时解中第一个任务的决策变量取离散值并且满足一个任务只能在一个边缘服务器执行的约束,即决策变量只有一个取为1，其他均为0，将上述取值情况从第一个边缘服务器遍历到最后一个边缘服务器，对剩余任务继续采用内点法求解并计算不同解的能耗值，取能耗值最小的解，重复该步骤直至最后一个任务。但该方案需要遍历全部边缘服务器，增加了任务分配的总能耗，忽略了对任务进行服务分类，导致资源利用率较低。技术方案3：公开号为CN110856215A的《一种多接入边缘计算的资源分配算法》专利，涉及一种多接入边缘计算的资源分配算法。其主要通过三步完成：第一，计算待卸载的计算任务的能量消耗和时间消耗；第二，联合计算待卸载的计算任务的总成本消耗；第三，基于用户的本地计算能力和延迟要求的优先级参数选择合适的计算方，计算方包括：本地终端、MEC服务器以及核心网，本专利技术根据本地计算能力和延迟要求给每个用户设置优先级，优先级高的用户可以优先卸载和选择传输条件较好的信道，以获得最小的总成本消耗。技术方案3提出的一种多接入边缘计算的资源分配算法，考虑因素较为单一、优化目标只考虑总成本消耗，缺乏对任务等级和服务类型不同给任务资源合理分配带来的影响的深层次考虑。没有充分考虑边缘资源的高效利用。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本申请提供一种电力物联网异构共享资源分配系统和方法，对于业务请求首先在边缘设备中分配资源，如不能满足则依据业务请求的服务等级选择不同的时机进入云服务中心分配资源阶段，在云服务中心分配资源，并从资源服务匹配集成的角度出发，区分服务类别，依据不同服务类型分配不同的云边协作资源，满足服务相应的实时性等处理需求，并保证边缘资源优化分配。为了实现上述目标，本申请的第一件专利技术采用如下技术方案：一种电力物联网异构共享资源分配系统，包括终端层、边缘层、云计算层和M个服务提供商，其特征在于：所述终端层包括若干电力物联网业务终端，业务终端产生不同服务类型的业务请求VB，VB属性为一个二元集合{R,β}，其中，R表示该业务请求所需的资源数量，β表示该业务请求的时延阈值；所述边缘层包括N个边缘区域；一个边缘区域包括Q个边缘设备，边缘区域用集合Areai＝{ED1,ED2,…,EDQ}表示，1≤i≤N，第i个边缘区域中的第j个边缘设备表示为EDi,j，1≤j≤Q；一个边缘设备接入多个业务终端并处理从业务终端获得的业务请求；所述云计算层利用云服务中心协助边缘层资源处理业务请求；所述云服务中心包括E个云服务资源提供商，每个云服务资源提供商有ne个云服务物理数据中心；每个云服务资源提供商通过统一的云服务资源提供商控制单元对其所管理的云服务物理数据中心资源状态进行管理，且所有云服务本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力物联网异构共享资源分配系统，包括终端层、边缘层、云计算层和M个服务提供商，其特征在于：/n所述终端层包括若干电力物联网业务终端，业务终端产生不同服务类型的业务请求VB，VB属性为一个二元集合{R,β}，其中，R表示该业务请求所需的资源数量，β表示该业务请求的时延阈值；/n所述边缘层包括N个边缘区域；/n一个边缘区域包括Q个边缘设备，边缘区域用集合Area

【技术特征摘要】
1.一种电力物联网异构共享资源分配系统，包括终端层、边缘层、云计算层和M个服务提供商，其特征在于：
所述终端层包括若干电力物联网业务终端，业务终端产生不同服务类型的业务请求VB，VB属性为一个二元集合{R,β}，其中，R表示该业务请求所需的资源数量，β表示该业务请求的时延阈值；
所述边缘层包括N个边缘区域；
一个边缘区域包括Q个边缘设备，边缘区域用集合Areai＝{ED1,ED2,…,EDQ}表示，1≤i≤N，第i个边缘区域中的第j个边缘设备表示为EDi,j，1≤j≤Q；
一个边缘设备接入多个业务终端并处理从业务终端获得的业务请求；
所述云计算层利用云服务中心协助边缘层资源处理业务请求；
所述云服务中心包括E个云服务资源提供商，每个云服务资源提供商有ne个云服务物理数据中心；
每个云服务资源提供商通过统一的云服务资源提供商控制单元对其所管理的云服务物理数据中心资源状态进行管理，且所有云服务资源提供商均支持所有类型的业务请求服务；
每个服务提供商支持一类业务请求类型，业务请求类型用SPk表示，k＝1,2,3，…，M；
SPk类业务请求的等级为EGk，EGk∈{1,2,3}，EGk＝1、EGk＝2和EGk＝3分别表示实时、准实时和非实时业务。


2.一种电力物联网异构共享资源分配方法，基于权利要求1所述的电力物联网异构共享资源分配系统，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
步骤1：业务终端发送业务请求；
步骤2：业务终端接入的边缘设备接收业务请求并判断其服务类型；若业务请求的服务类型与业务终端接入的边缘设备匹配，且该边缘设备满足业务请求的需求，则业务终端接入的边缘设备分配该业务请求所需的资源并在该边缘设备上对业务请求进行处理，否则执行步骤3；
步骤3：业务终端接入的边缘设备判断业务请求的等级，若为实时业务或准实时业务，则执行步骤4；否则转入步骤6；
步骤4：判断业务终端所在边缘区域内可以执行该类服务的边缘设备集合是否满足业务请求的需求，若满足，由业务终端所在边缘区域为该业务请求匹配边缘设备进行处理，否则执行步骤5；
步骤5：判断业务终端所在边缘区域的相邻边缘区域内边缘设备是否满足业务请求的需求，若满足，筛选最优的相邻边缘区域为业务请求匹配边缘设备进行处理，否则执行步骤6；
步骤6：业务请求发送至云服务中心，云服务中心进行共享资源分配与业务请求处理。


3.根据权利要求2所述的一种电力物联网异构共享资源分配方法，其特征在于：
步骤2中，业务终端接入的边缘设备是否满足业务请求需求的判断条件为：



若满足条件，则边缘设备EDi,j满足业务请求VB的需求；
其中，表示EDi,j当前已占用的资源数量，CEDi,j表示EDi,j的总资源数量，R表示业务请求VB所需的资源数量，T_EX(VB,EDi,j)表示业务请求VB在边缘设备EDi,j上的执行时间；



其中，abt(EDi,j)表示边缘设备EDi,j的处理能力，CR(VB)表示业务请求VB的计算资源需求。


4.根据权利要求2所述的一种电力物联网异构共享资源分配方法，其特征在于：
步骤4中，业务终端所在边缘区域内可以执行该类服务的边缘设备集合是否满足业务请求需求的判断条件为：



若满足条件，则表明在边缘区域Areai内能够满足业务请求VB需求；
其中，

表示EDi,j当前已占用的资源数量，CEDi,j表示EDi,j的总资源数量，Qk表示集合的大小，表示第i个区域内可以执行第k类服务的边缘设备集合；




表示边缘设备EDi,j是否支持服务SPk，表示支持，表示不支持。


5.根据权利要求4所述的一种电力物联网异构共享资源分配方法，其特征在于：
步骤5中，业务终端所在边缘区域的相邻边缘区域内的边缘设备是否满足业务请求需求的判断条件为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，周俊，辛辰，邹明翰，邵苏杰，夏伟栋，王徐延，许洪华，张庆航，沙莉，吴磊，石亚骏，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，
类型：发明
国别省市：江苏;32