【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信网络资源分配控制，具体涉及一种电网中混合量子通信网络资源分配方法及系统。
技术介绍
1、快速发展的信息和通信技术(ict)推动了智能电网的现代化，其中电力系统和通信网络紧密结合。作为智能电网不可或缺的支撑，电力通信系统面临着提高安全性的迫切需求。一方面，随着大量设备和终端的接入，网络攻击风险急剧增长。另一方面，通信系统中的故障不仅会导致严重后果，还会引发信息层和物理层的级联故障。
2、然而，量子时代的到来直接威胁到了传统的智能电网信息加密系统。目前的加密方法依赖于计算复杂性来确保安全，但随着配备足够数量量子位的量子计算机的出现，这种方法面临被破坏的风险。因此，迫切需要制定针对这些潜在威胁的防御措施。量子通信将量子力学原理与密码加密方法相结合，被认为是一种潜在的解决方案，可以在物理层面确保信息的无条件安全。
3、量子密钥分发(qkd)作为当今最成熟、应用最广泛的基于量子的技术，可以在发送方和接收方之间创建一对对称密钥。然而，尽管量子密钥有着广泛的应用前景，但它仍然是一种受工程限制的稀有资源，特别是在电网通信中应用，依赖电网通信资源，无法有效与现有电网资源进行合理分配。因此，寻找高效的管理和利用量子资源的方式，并将其与电力系统中现有的经典通信基础设施相结合，成为一个至关重要的问题。现有的量子安全电力系统研究很少考虑经典通信请求，并未提出优化混合量子经典通信资源的策略。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种电网中混合量子通信网络资源分配
2、一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，具体包括以下步骤：
3、s1，基于软件定义网络和网络功能虚拟化构建符合电力系统特点的虚拟化通信模型；
4、s2，根据电力系统应用特征，利用虚拟化通信模型对电力系统通信网络进行切片，一个切片对应承载一类电力系统应用的通信业务；
5、s3，按照应用类型对不同切片之间的经典通信资源进行分配，按电力系统应用的重要度将经典通信资源按比例分配给各电力系统应用；
6、s4，然后按各电力系统应用的安全性需求将量子经典电力通信资源按比例分配给各电力系统应用，从而完成各电网中混合量子通信网络资源分配。
7、优选的，按电力系统应用的安全性需求将量子经典电力通信资源按比例分配给各电力系统应用，具体是根据收到量子加密请求需求，根据发出该量子加密请求需求的电力系统应用的安全性需求等级进行分配，电力系统应用的安全性需求等级越高，所分配的量子经典电力通信资源的加密级别越高。
8、优选的，虚拟化通信模型包括应用层、控制层和基础设施层；
9、基础设施层用于网络信息的传输；
10、控制层用于应用层和基础设施层之间的网络通信；
11、应用层用于承载应用程序。
12、优选的，按电力系统应用的重要度将经典通信资源按比例分配给各电力系统应用具体按照以下公式进行分配并完成切片：
13、
14、n＝[n1,...,ns,...,nm] (2)
15、r＝[r1,...,rs,...,rm] (3)
16、ω＝[ω1,...,ωs,...,ωm] (4)
17、f＝[f1,...,fs,...,fm] (5)
18、
19、rs＝cs/ns (7)
20、
21、
22、其中，切片s属于切片集合s＝[s1,...,ss,...,sm],m是切片的数量，ns,rs,ωs,fs分别代表切片的用户数、信息传输速率、电力系统应用的重要程度以及流量；
23、cs代表切片s的容量；
24、c代表信道总容量；
25、n代表不同切片对应用户数的集合；
26、nm代表第m个切片的用户数；
27、r代表不同切片对应信息传输速率的集合；
28、rm代表第m个切片的信息传输速率；
29、ω代表不同切片对应电力系统应用的重要程度的集合；
30、ωm代表第m个切片对应的电力系统应用重要程度；
31、f代表不同切片对应电力系统应用的流量的集合；
32、fm代表第m个切片对应的电力系统应用流量；
33、代表切片s的信息最小传输速率；
34、代表切片s的信息最大传输速率；
35、代表：切片s能承载用户数的阈值。
36、优选的，根据优先级匹配高安全性所需的通信请求和有限的量子资源，目标是最大限度地提高系统效益。
37、优选的，对于每个通信需求r，遍历所有可行的路由方案ap，检查方案中所包含每条链路上的量子密钥数mcurrent{ap,r}(l)；如果实时密钥能够满足通信需求则使用实时密钥，如果实时密钥不足，则分两种情况：如果等待生成密钥的时间小于通信需求的延时上限，则让此通信需求等待直至有足够密钥并将等待时间加入此通信需求包含的通信节点上；如果如果等待生成密钥的时间大于通信需求的延时上限，即不能在延时时间要求内生成足够密钥，则选择降低安全等级。
38、优选的，如果密钥数大于阈值密钥数mthr1，则用一次一密的方式使用储存密钥；如果密钥数小于阈值密钥数mthr1且大于最小密钥数mmin，则用共享的方式使用储存密钥；如果密钥数小于最小密钥数，则代表量子密钥数不足，无法进行量子加密。
39、一种电网中混合量子通信网络资源分配系统，包括通信模块，切片模块，经典通信资源分配模块和量子经典电力通信资源分配模块；
40、通信模块，用于存储基于软件定义网络和网络功能虚拟化构建符合电力系统特点的虚拟化通信模型；
41、切片模块，根据电力系统应用特征，利用虚拟化通信模型对电力系统通信网络进行切片，一个切片对应承载一类电力系统应用的通信业务；
42、经典通信资源分配模块，按照应用类型对不同切片之间的经典通信资源进行分配，按电力系统应用的重要度将经典通信资源按比例分配给各电力系统应用；
43、量子经典电力通信资源分配模块，按各电力系统应用的安全性需求将量子经典电力通信资源按比例分配给各电力系统应用，从而完成各电网中混合量子通信网络资源分配。
44、优选的，虚拟化通信模型包括应用层、控制层和基础设施层；
45、基础设施层用于网络信息的传输；
46、控制层用于应用层和基础设施层之间的网络通信；
47、应用层用于承载应用程序。
48、优选的，按电力系统应用的安全性需求将量子经典电力通信资源按比例分配给各电力系统应用，具体是根据收到量子加密请求需求，根据发出该量子加密请求需求的电力系统应用的安全性需求等级进行分配，电力系统应用的安全性需求等级越高，所分配的量子经典电力通信资本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，按电力系统应用的安全性需求将量子经典电力通信资源按比例分配给各电力系统应用，具体是根据收到量子加密请求需求，根据发出该量子加密请求需求的电力系统应用的安全性需求等级进行分配，电力系统应用的安全性需求等级越高，所分配的量子经典电力通信资源的加密级别越高。
3.根据权利要求1所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，虚拟化通信模型包括应用层、控制层和基础设施层；
4.根据权利要求1所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，按电力系统应用的重要度将经典通信资源按比例分配给各电力系统应用具体按照以下公式进行分配并完成切片：
5.根据权利要求2所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，根据优先级匹配高安全性所需的通信请求和有限的量子资源，目标是最大限度地提高系统效益。
6.根据权利要求1所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其
7.根据权利要求6所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，如果密钥数大于阈值密钥数Mthr1，则用一次一密的方式使用储存密钥；如果密钥数小于阈值密钥数Mthr1且大于最小密钥数Mmin，则用共享的方式使用储存密钥；如果密钥数小于最小密钥数，则代表量子密钥数不足，无法进行量子加密。
8.一种电网中混合量子通信网络资源分配系统，其特征在于，包括通信模块，切片模块，经典通信资源分配模块和量子经典电力通信资源分配模块；
9.根据权利要求8所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配系统，其特征在于，虚拟化通信模型包括应用层、控制层和基础设施层；
10.根据权利要求8所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配系统，其特征在于，按电力系统应用的安全性需求将量子经典电力通信资源按比例分配给各电力系统应用，具体是根据收到量子加密请求需求，根据发出该量子加密请求需求的电力系统应用的安全性需求等级进行分配，电力系统应用的安全性需求等级越高，所分配的量子经典电力通信资源的加密级别越高。
...【技术特征摘要】
1.一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，按电力系统应用的安全性需求将量子经典电力通信资源按比例分配给各电力系统应用，具体是根据收到量子加密请求需求，根据发出该量子加密请求需求的电力系统应用的安全性需求等级进行分配，电力系统应用的安全性需求等级越高，所分配的量子经典电力通信资源的加密级别越高。
3.根据权利要求1所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，虚拟化通信模型包括应用层、控制层和基础设施层；
4.根据权利要求1所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，按电力系统应用的重要度将经典通信资源按比例分配给各电力系统应用具体按照以下公式进行分配并完成切片：
5.根据权利要求2所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，根据优先级匹配高安全性所需的通信请求和有限的量子资源，目标是最大限度地提高系统效益。
6.根据权利要求1所述的一种电网中混合量子通信网络资源分配方法，其特征在于，对于每个通信需求r，遍历所有可行的路由方案ap，检查方案中所包含每条链路上的量子密钥数mcurrent{ap,r}(l)；如果实时密钥能够满足通信需求则使用实时密钥，如果实时密钥不...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢海鹏，钱雨琦，钟剑，别朝红，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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