有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法、系统、装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法、系统、装置及介质，包括：构建有源配电物联网HPLC与HRF上行传输信号模型，并获取MEC服务器所接收的信号；基于MEC服务器所接收的信号，获取安全卸载速率以及安全卸载信息年龄；基于安全卸载速率，获取MEC服务器处理卸载数据计算时延；构建有源配电物联网HPLC与HRF下行双模通信模型，并获取设备接收到的信号；基于设备所接收的信号，获取上行数据和下行数据的安全传输速率和安全信息年龄；并最终获取系统上下行HPLC与HRF双模通信的传输最优解。本发明专利技术通过HPLC与HRF双模配合，进行物理层安全的传输卸载，能够有效的兼顾信息安全性和时效性。和时效性。和时效性。

【技术实现步骤摘要】
有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法、系统、装置及介质


[0001]本专利技术属于有源配电物联网领域，涉及一种有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法、系统、装置及介质。

技术介绍

[0002]随着通信技术的不断发展，有源配电物联网以其广泛采集信息，智能决策和精准控制的优势，将会成为未来有源配电网运行与维护的主要形态。其中有源配电网的通信问题成为其广泛采集信息、智能决策和精准控制的关键问题。由于有源配电网覆盖范围广，通信条件复杂，单纯利用高速电力线通信(High
‑
speed Power Line Communication，HPLC)这一种通信方式，无法达到可靠并且高效的通信；高速的微功率无线通信(High
‑
speed Radio Frequency，HRF)可以做到部署简单，但其可靠通信会受到电气设备的电磁波干扰，因此HPLC与HRF的双模通信成为有源配电网的通信的有效解决方案。然而，在有源配电物联网中，不但需要传输信息，也需要卸载信息。然而，在传统的信息卸载过程中，大量的通信方案均考虑卸载效率问题，并没有关注信息传输的信息安全问题，然而，信息的安全卸载直接关系到有源配电网运行维护以及安全运行。
[0003]在传统的电力物联网中，仅仅单纯考虑应用层的加密解密解决安全卸载问题，或者采用区块链技术解决信息安全问题。在HRF中，物理层安全技术能够在不增加计算开销的情况下，提高卸载的安全性；然而无法直接应用到HPLC与HRF的双模通信卸载方案中。
[0004]针对HPLC与HRF的双模通信卸载问题，通过HPLC与HRF双模配合，进行物理层安全的传输卸载，从而有效提高有源配电物联网计算卸载的信息安全性能。然而现有的研究和方法中，仅仅关注了系统的安全卸载速率，对于信息的时效性并没有过多研究，兼顾信息安全性和时效性的安全卸载方法亟待解决。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术中通过HPLC与HRF双模配合，进行物理层安全的传输卸载，仅仅关注系统的安全卸载速率，对于信息的时效性并没有过多研究，兼顾信息安全性和时效性的安全卸载方法亟待解决的问题，提供一种有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法、系统、装置及介质。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法，包括：
[0008]构建有源配电物联网HPLC与HRF上行传输信号模型，并获取MEC服务器所接收的信号；
[0009]基于MEC服务器所接收的信号，获取安全卸载速率以及安全卸载信息年龄；
[0010]基于安全卸载速率，获取MEC服务器处理卸载数据计算时延；
[0011]构建有源配电物联网HPLC与HRF下行双模通信模型，并获取设备接收到的信号；
[0012]基于设备所接收的信号，获取上行数据和下行数据的安全传输速率和安全信息年
龄；
[0013]基于MEC服务器处理卸载数据计算时延、安全卸载信息年龄、上行数据和下行数据的安全传输速率和安全信息年龄；确定优化目标，获取系统上下行HPLC与HRF双模通信的传输最优解。
[0014]本专利技术的进一步改进在于：
[0015]进一步的，有源配电物联网HPLC与HRF上行传输信号模型，包括M个设备和一个MEC服务器；每个设备通过HPLC与HRF两种方式卸载数据到MEC服务器，其中，MEC服务器通过HPLC与HRF两种通信方式接收卸载数据。
[0016]进一步的，获取MEC服务器所接收的信号，具体为：
[0017]设备i和设备j通过HPLC方式卸载的信号为
[0018][0019]设备i和设备j通过HRF方式卸载的信号为
[0020][0021]其中，y
ip
表示通过HPLC方式进行卸载后，MEC服务器所接收的信号，y
ir
表示通过HRF方式进行卸载后，MEC服务器所接收的信号，h
piu
为设备i到MEC服务器的HPLC传输信道，x
pi
为设备i通过HPLC卸载给MEC服务器的信息；h
pju
是设备j到MEC服务器的HPLC传输信道，x
p
j为设备j通过HPLC卸载给MEC服务器的信息；h
riu
为设备i到MEC服务器的HRF信道，x
ri
为设备i通过HRF卸载给MEC服务器的信息；h
rju
是设备j到MEC服务器的HPLC传输信道，x
rj
为设备j通过HPLC卸载给MEC服务器的信息；n
pi
是HPLC传输信道的噪声，n
ri
是HRF信道的噪声；i的取值范围为1，2
…
M；j的取值范围为1，2
…
M；且i≠j；
[0022]为消除多设备干扰，设备i和设备j发送的信号在HPLC传输过程中和HRF传输过程中进行波束成形设计；设备i和设备j通过HPLC方式发送的信号为
[0023][0024]设备i和设备j通过HRF方式发送的信号为
[0025][0026]其中w
piu
是通过HPLC方式，设备i的波束成形矩阵，p
piu
是通过HPLC方式，设备i的发射功率；p
pju
是通过HPLC方式，设备j的发射功率，w
pju
为通过HPLC方式，设备j的波束成形矩阵；w
riu
是通过HRF方式，设备i的波束成形矩阵，p
riu
是通过HPLC方式，设备i的发射功率；p
r
j
u
为通过HPLC方式，设备j的发射功率；w
rju
为通过HPLC方式，设备j的波束成形矩阵。
[0027]进一步的，基于MEC服务器所接收的信号，获取安全卸载速率以及安全卸载信息年龄，具体为：
[0028]基于MEC服务器接收到的信号，获取MEC服务器接收到的信号通过HRF的物理层安全卸载速率为
[0029][0030]其中，h
er
i
u
为通过HRF窃听者到设备i的信道；S
ipr
为通过HRF的物理层安全卸载速率；
[0031]获取MEC服务器接收到的信号通过HPLC的物理层安全卸载速率为
[0032][0033]其中，h
epiu
为通过HPLC窃听者到设备i的信道；S
ipp
为通过HPLC的物理层安全卸载速率；
[0034]计算通过HPLC卸载的信息年龄为
[0035][0036]其中θ为阈值时间，t表示时间，a
ip
为设备i通过HPLC方式卸载数据的信号干噪比，AoI
ip
为通过HPLC卸载的信息年龄；
[0037]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法，其特征在于，包括：构建有源配电物联网HPLC与HRF上行传输信号模型，并获取MEC服务器所接收的信号；基于MEC服务器所接收的信号，获取安全卸载速率以及安全卸载信息年龄；基于安全卸载速率，获取MEC服务器处理卸载数据计算时延；构建有源配电物联网HPLC与HRF下行双模通信模型，并获取设备接收到的信号；基于设备所接收的信号，获取上行数据和下行数据的安全传输速率和安全信息年龄；基于MEC服务器处理卸载数据计算时延、安全卸载信息年龄、上行数据和下行数据的安全传输速率和安全信息年龄；确定优化目标，获取系统上下行HPLC与HRF双模通信的传输最优解。2.根据权利要求1所述的有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法，其特征在于，所述有源配电物联网HPLC与HRF上行传输信号模型，包括M个设备和一个MEC服务器；每个设备通过HPLC与HRF两种方式卸载数据到MEC服务器，其中，MEC服务器通过HPLC与HRF两种通信方式接收卸载数据。3.根据权利要求2所述的有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法，其特征在于，所述获取MEC服务器所接收的信号，具体为：设备i和设备j通过HPLC方式卸载的信号为设备i和设备j通过HRF方式卸载的信号为其中，y
ip
表示通过HPLC方式进行卸载后，MEC服务器所接收的信号，y
ir
表示通过HRF方式进行卸载后，MEC服务器所接收的信号，h
piu
为设备i到MEC服务器的HPLC传输信道，x
pi
为设备i通过HPLC卸载给MEC服务器的信息；h
pju
是设备j到MEC服务器的HPLC传输信道，x
p
j为设备j通过HPLC卸载给MEC服务器的信息；h
riu
为设备i到MEC服务器的HRF信道，x
ri
为设备i通过HRF卸载给MEC服务器的信息；h
rju
是设备j到MEC服务器的HPLC传输信道，x
rj
为设备j通过HPLC卸载给MEC服务器的信息；n
pi
是HPLC传输信道的噪声，n
ri
是HRF信道的噪声；i的取值范围为1，2
…
M；j的取值范围为1，2
…
M；且i≠j；为消除多设备干扰，设备i和设备j发送的信号在HPLC传输过程中和HRF传输过程中进行波束成形设计；设备i和设备j通过HPLC方式发送的信号为设备i和设备j通过HRF方式发送的信号为其中w
piu
是通过HPLC方式，设备i的波束成形矩阵，p
piu
是通过HPLC方式，设备i的发射功率；p
pju
是通过HPLC方式，设备j的发射功率，w
pju
为通过HPLC方式，设备j的波束成形矩阵；w
riu
是通过HRF方式，设备i的波束成形矩阵，p
riu
是通过HPLC方式，设备i的发射功率；p
rju
为
通过HPLC方式，设备j的发射功率；w
rju
为通过HPLC方式，设备j的波束成形矩阵。4.根据权利要求3所述的有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法，其特征在于，所述基于MEC服务器所接收的信号，获取安全卸载速率以及安全卸载信息年龄，具体为：基于MEC服务器接收到的信号，获取MEC服务器接收到的信号通过HRF的物理层安全卸载速率为其中，h
eriu
为通过HRF窃听者到设备i的信道；S
ipr
为通过HRF的物理层安全卸载速率；获取MEC服务器接收到的信号通过HPLC的物理层安全卸载速率为其中，h
epiu
为通过HPLC窃听者到设备i的信道；S
ipp
为通过HPLC的物理层安全卸载速率；计算通过HPLC卸载的信息年龄为其中θ为阈值时间，t表示时间，a
ip
为设备i通过HPLC方式卸载数据的信号干噪比，AoI
ip
为通过HPLC卸载的信息年龄；M
Δip(l)
(
‑
θ)表示信息年龄中的特征函数，其表达式为Y
p
(l
‑
1,l)是通过HPLC方式第l个数据状态到达MEC服务器的时间，T
pi
(l)是通过HPLC方式第l个数据状态在MEC服务器的停留时间，E[g]为取期望运算；M
Δip(l)
(θ)为通过矩母函数的形式描述随机变量Δip的概率分布；通过HRF卸载的信息年龄为其中θ为阈值时间，a
ir
为设备i通过HRF方式卸载数据的信号干噪比，AoI
ir
为通过HRF卸载的信息年龄；M
Δir(l)
(
‑
θ)表示信息年龄中的特征函数，其表达式为Y
r
(l
‑
1,l)是通过HRF方式第l个数据状态到达MEC服务器的时间，T
ri
(l)是通过HRF方式第l个数据状态在MEC服务器的停留时间，E[g]为取期望运算，M
Δir(l)
(θ)为通过矩母函数的形式描述随机变量Δir的概率分布。5.根据权利要求4所述的有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法，其特征在于，所述基于安全卸载速率，获取MEC服务器处理卸载数据计算时延；具体为：基于信号通过HRF的物理层安全卸载速率和通过HPLC的物理层安全卸载速率，获取MEC服务器总传输数据的安全卸载速率；
获取MEC服务器单位时间的计算数据量；基于MEC服务器单位时间的计算数据量和MEC服务器总传输数据的安全卸载速率，获取MEC服务器处理卸载数据计算时延；所述获取MEC服务器总传输数据的安全卸载速率，具体为：S
i
＝S
ipr
+S
ipp
S
ipr
为通过HRF的物理层安全卸载速率，S
ipp
为通过HPLC的物理层安全卸载速率；S
i
为总的安全卸载速率；所述获取MEC服务器单位时间的计算数据量，具体为：D
i
＝f
i
d
i
其中，f
i
为MEC服务器分配给设备i的服务器主频频率，d
i
为MEC服务器单位主频的处理数据量；所述获取MEC服务器处理卸载数据计算时延；具体为：6.根据权利要求5所述的有源配电网HPLC与HRF双模模型卸载方法，其特征在于，所述构建有源配电物联网HPLC与HRF下行双模通信模型，基于所构建的有源配电物联网HPLC与HRF下行双模通信模型，获取设备接收到的信号；具体为：获取设备i和设备j通过HPLC方式接收到的信号为获取设备i和设备j通过HRF方式的接收信号为其中，y
ipd
表示为设备i和设备j通过HPLC传输方式接收到的信号；y
ird
表示为设备i和设备j通过HRF传输方式接收到的信号；h
pid
为MEC服务器到设备i的HPLC传输信道，x
pid
为MEC服务器通过HPLC向设备i的计算结果；h
pju
是MEC服务器到设备j的HPLC传输信道，x
pjd
为MEC服务器通过HPLC向设备j传递的计算结果；h
rid
为MEC服务器到设备i的HRF信道，x
ri
为MEC服务器通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海龙，祝恩国，郑安刚，郜波，任毅，李然，侯帅，翟梦迪，孙晶，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：