[发明专利]基于边缘计算的电力物联网工作负载分配方法

说明书

一种基于边缘计算的电力物联网工作负载分配方法，具体步骤如下：建立基于边缘计算的电力物联网架构，现场层将采集的数据发送至最近的边缘计算层进行计算；对SDN网络层定义服务时延最小化工作负载模型，SDN网络层收集网络链路参数和空闲的边缘计算层，负责全局的控制和调度，根据服务时延情况，通过任务卸载算法，最终决定将任务卸载到计算节点上的边缘计算层还是本地的边缘计算层。有效利用周边的边缘服务器来分散化处理终端的任务请求，从而降低时延，减小核心网络的压力，使得网络拥塞得到有效控制和多元化的业务能够自动化部署，最优利用有限的网络资源。

技术领域

本发明涉及一种基于边缘计算的电力物联网工作负载分配方法。

背景技术

电力行业是关系到国计民生的基础行业，为了满足经济社会发展的需要，物联网(loT)的普及和终端的智能化的应用能够确保智能电网有序高效地运行。

随着电力物联网业务逐渐开展，单个节点需要处理的应用逐渐增多，时延需求多样化，虽然单个边缘节点能够处理大量的泛在业务，但在业务终端请求多发的情况下，诸如巡检终端的频繁移动、异常环境下采集终端大量数据同时上传等，单个边缘节点因为计算资源受限导致任务排队，无法满足全部业务的时延需求。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题，提供一种基于边缘计算的电力物联网工作负载分配方法，通过部署的SDN网络层有效利用周边的边缘服务器来分散化处理终端的任务请求，从而降低时延，减小核心网络的压力，使得网络拥塞得到有效控制和多元化的业务能够自动化部署，最优利用有限的网络资源。

本发明的技术解决方案是：

一种基于边缘计算的电力物联网工作负载分配方法，其特殊之处在于，具体步骤如下：

stp1、建立基于边缘计算的电力物联网架构，所述基于边缘计算的电力物联网架构包括现场层、边缘计算层、SDN网络层和QOS应用层；所述现场层中现场设备包括客户端设备或传感器设备；所述边缘计算层由网关和边缘服务器构成，所述边缘服务器布置在靠近现场设备的边缘侧部；所述网络层包括交换器和SDN控制器，边缘计算层中网关通过对应的TSN交换器与SDN控制器进行数据交换；

stp2、现场层将采集的数据上传至最近的边缘计算层；

stp3、边缘计算层中网关用于处理简单任务，边缘服务器作为数据通信的总接口，负责复杂任务处理；

st4、SDN网络层负责全局的控制和调度，SDN控制器首先会做全局拓扑图，收集网络链路参数和空闲的计算节点；当有任务计算请求出现时，SDN控制器搜索可使用的计算节点，并通过任务卸载算法建立服务时延最小化工作负载模型，将任务卸载给可使用的计算节点或本地的边缘计算层。

进一步的，所述服务时延最小化工作负载模型建立过程如下：

区域内的边缘节点(EN)集合为Ι，表示为{EN₁,EN₂,EN₃,...EN_i}∈UE_I，终端设备(UE)的集合为J，表示为{UE₁,UE₂,UE₃,...UE_j}∈UE_J，其中UE_j的APP集合为K_j，第k类APP的请求用一个向量表示w_jk＝[l_jk,ω_jk]，l_jk表示第j个终端设备中第k个APP需要传输的数据量，ω_jk表示第j个终端设备中第k个APP任务的工作负载大小，即CPU需要执行的指令数量，根据一段时间内工作负载的数学统计，ω_jk服从泊松分布，定义服务时延d(X)为从请求在UE上产生到EN上处理完成的时间，即优化目标如下：

P1:min d(X)