变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法技术

本发明专利技术提出一种变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法，解决了如何同时保证变电站分布式无线系统中的数据安全性及最优资源分配的问题，本发明专利技术首先将分散的变电站构成的分布式系统作为区块链来存储变电站的通信数据，保证数据的安全性，基于拜占庭容错协议达成数据的一致性，根据拜占庭容错协议的请求、预准备、准备、提交和响应流程，设计数据达成一致性过程中所消耗的通信时延参数，以系统的吞吐量函数达到最大化为深度强化学习目标，采用深度强化学习进行学习训练，使系统的吞吐量及通信时延均达到最优，实现由变电站形成的分布式系统的通信通道资源、区块链区块数量和容量的最优分配的同时，降低通信时延的目的。

【技术实现步骤摘要】
变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法
本专利技术涉及变电站无线通信的
，更具体地，涉及一种变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法。
技术介绍
无线通信技术是当前利用电磁波信号所有的自由空间的传播特定而进行数据信息交互的一种现代化、智能化通信方式，变电站则是改变电压的场所，通过升降电压来实现电能的输送，无线通信技术在变电站中的应用，可以保证变电站日常业务的高效率开展。但在变电站分布式无线网络系统中，数据信息传输的安全性一直都是电网关注的焦点之一，数据的安全性保障着整个变电站所在的系统能够获得正确的数据，从而进行正确的操作，近年来区块链技术凭借其保证数据安全性的优点，广泛应该于金融、计算以及通信等各个方面，引起了人们对于区块链技术在其他方面的研究和探索，但目前区块链特点是低吞吐量和高延迟，无法保证数据安全性的同时兼具高效性以及最优的资源分配。2019年10月，方维维，王子岳，宋慧丽，等在《北京交通大学学报》中公开了一种面向区块链的优化PBFT共识算法(2019,43(05))，此方案基于拜占庭容错协议本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法，其特征在于，所述方法将由变电站形成的分布式系统作为区块链，变电站作为区块链中的节点，区块链基于拜占庭容错协议达成数据的一致性，至少包括：/nS1.初始化变电站分布式无线系统的状态空间、动作空间、各个变电站之间的通信信道状态、各个变电站所配备的服务器的计算资源状态、双重深度Q网络的参数；/nS2.将系统所处的当前状态s输入到双重深度Q网络的主网络中，依据当前状态所采取的资源分配决策输出动作及每个动作对应的Q值，选取最大Q值对应的动作作为当前状态s

【技术特征摘要】
1.一种变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法，其特征在于，所述方法将由变电站形成的分布式系统作为区块链，变电站作为区块链中的节点，区块链基于拜占庭容错协议达成数据的一致性，至少包括：
S1.初始化变电站分布式无线系统的状态空间、动作空间、各个变电站之间的通信信道状态、各个变电站所配备的服务器的计算资源状态、双重深度Q网络的参数；
S2.将系统所处的当前状态s输入到双重深度Q网络的主网络中，依据当前状态所采取的资源分配决策输出动作及每个动作对应的Q值，选取最大Q值对应的动作作为当前状态s1的动作；
S3.考虑变电站所配备的服务器的计算资源及各个变电站之间的通信信道状态的变化，根据拜占庭容错协议的请求、预准备、准备、提交和响应流程，设计数据达成一致性过程中所消耗的通信时延参数，获得即刻奖励和系统所处的下一状态s′，并存储到经验池中；
S4.判断经验池存储的经验数量是否达到阈值E，若是，执行步骤S5；否则，返回执行步骤S2；
S5.以长期奖励函数最大化即系统的吞吐量函数达到最大化为深度强化学习目标，以设计的数据达成一致性过程中所消耗的通信时延参数为指导，基于竞争架构的双重深度Q网络算法，进行深度强化学习；
S6.判断算法是否收敛，若是，系统的吞吐量及通信时延均达到最优，资源分配终止；否则，返回步骤S5。


2.根据权利要求1所述的变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法，其特征在于，步骤S1所述的各个变电站所配备的服务器的计算资源初始化为服务器标称性能的50％；双重深度Q网络的参数包括权重和偏移，权重按照正态分布初始化，偏移按照0.1初始化。


3.根据权利要求2所述的变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法，其特征在于，步骤S3所述的通信时延参数包括传输时延参数和计算时延参数；
1)拜占庭容错协议的请求流程的传输时延参数的表达式为：



其中，表示一个交易的平均大小，U表示基站的总集合；Um表示总集合U中的第m个基站，Bp表示主节点；表示为从基站Um到主节点Bp的传输速率；表示传输时延参数；
在拜占庭容错协议的请求流程中，主节点Bp验证数量的交易签名和MACs，SB表示区块容量，执行数量交易的智能合约，产生计算消耗，计算时延的表达式为：



其中，表示计算消耗，表达式为β、θ、g为参数；
2)预准备流程：请求流程之后，生成新区块，主节点Bp将多播签名区块和预准备信息发送至所有的从节点验证，预准备信息包括主节点ID、主节点签名和新区块的哈希计算结果，拜占庭容错协议的预准备流程的传输时延参数表达式为：



其中，表示拜占庭容错协议预准备流程的传输时延；B表示节点集合；Bn表示从节点；表示主节点Bp向从节点发送预准备信息验证的传输速率；
在预准备流程中，主节点Bp需生成一个签名和N-1个MACs，主节点的计算消耗为：从节点的计算消耗为：其中Bn≠Bp，拜占庭容错协议的预准备流程的计算时延参数表达式为：
其中，表示拜占庭容错协议的预准备流程的计算时延参数；表示预准备流程的从节点的计算消耗；
3)准备流程：预准备流程验证新区块之后，每一个从节点Bn发送准备信息至其余从节点Bn′，Bn≠Bn′,也发送准备信息至主节点Bp，准备信息包括从节点ID和从节点签名，在准备流程，传输时延由发送准备信息引起，传输时延参数的表达式为：



其中，表示拜占庭容错协议准备流程的传输时延；表示每一个从节点Bn发送准备信息至其余从节点Bn′的传输速率；
主节点Bp验证来自其余从节点Bn′的2f个签名和MACs，主节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆国生，田霖，林睿，陈保豪，朱一峰，刘淼，茹正辉，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司，
类型：发明
国别省市：广东;44