配电物联网系统的制作方法

1.本实用新型大体涉及一种配电物联网系统。


背景技术：

2.配电物联网是传统工业技术与物联网技术深度融合产生的一种新型电力网络形态，通过配电设备间的全面互联互通互操作，实现配电网的全面感知。在配电物联网，配电物联网接入的控制方式是构建配电物联网的重要部分。
3.公开号为cn104202827a、专利名为“一种动态随机接入信道的接入控制方法”的中国专利提供了一种动态随机接入信道的接入控制方法。其根据终端的匹配请求业务的服务质量将用户分为若干个集群。每个集群有着自己的最大时延要求，当用户数量增大到使某个集群的时延超过了最大传输时延时，就对优先级最小的集群延长其接入尝试时间，当集群的接入尝试时间大于系统启动动态访问权限的时间时，则启动动态访问权限。当基站检测到成功接收到的信息数量大于某个阈值时，就禁止启动动态访问权限集中的最大服务质量的集群。
4.这种接入控制方法虽然可以避免多用户同时访问信道引起的碰撞频繁和时延较长的问题，但是需要提前知晓所有用户对服务质量和延时的要求，需要的前置信息量较大，无法满足大规模和长期的信道接入要求。并且任意集群的接入机制需要反复多次尝试来获得用户接入的总尝试次数来进行后续的接入控制。在每次重复尝试时都需要增大功率，能耗较大，无法令配电物联网设备长期吞吐量最大化。


技术实现要素：

5.本实用新型有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种能够控制配电物联网设备与子信道匹配的配电物联网系统。
6.为此，本实用新型提供了一种配电物联网系统包括：多个配电物联网设备、多个子信道以及用于将所述配电物联网设备和所述子信道进行匹配的资源分配设备，其中，所述子信道配置为用于所述配物联网设备的任务卸载以将所述配电物联网设备的数据任务卸载到基站，所述资源分配设备包括：第一存储模块、计算模块、调整模块、第二存储模块以及匹配模块，其中，第一存储模块用于获取并存放各个子信道的信息和各个配电物联网设备的信息；所述计算模块与所述第一存储模块连接并用于接收第一存储模块中的子信道的信息和配电物联网设备的信息并获得配电物联网设备对于各个子信道的偏好值，所述计算模块基于所述偏好值获得并更新虚拟匹配结果，所述调整模块用于输入虚拟价格以调整偏好值，所述第二存储模块用于存放所述虚拟匹配结果，所述匹配模块用于根据虚拟匹配结果对子信道和配电物联网设备进行匹配。
7.在这种情况下，能够在配电物联网设备利用未被匹配的子信道进行任务卸载前获取到合适的匹配结果，从而能够实现配电物联网设备长期吞吐量最大化的情况下进行任务卸载。由此能够提供一种令配电物联网设备长期吞吐量最大化的基于sdn和匹配理论的配
电物联网接入控制方法。
8.另外，在本实用新型所涉及的配电物联网系统中，可选地，所述多个子信道形成为子信道集合，所述子信道集合包括未被匹配的子信道集合、匹配冲突的子信道集合和已被匹配的子信道集合。在这种情况下，能够将子信道集合中的各个子信道进行分类，以针对不同状态的子信道进行处理。
9.另外，在本实用新型所涉及的配电物联网系统中，可选地，所述多个配电物联网设备形成为配电物联网设备集合，所述配电物联网设备集合包括需要任务卸载的配电物联网设备集合和不需要任务卸载的配电物联网设备集合，需要任务卸载的配电物联网设备集合包括已匹配的配电物联网设备集合和未匹配的配电物联网设备集合。在这种情况下，能够将配电物联网设备集合中的各个配电物联网设备进行分类，以针对不同状态的子信道进行处理。
10.另外，在本实用新型所涉及的配电物联网系统中，可选地，所述第二存储模块还用于存放喜爱列表，所述喜爱列表通过将配电物联网设备对于各个子信道的偏好值进行排序获得。在这种情况下，能够获得依次从大到小排序的偏好值，进而能够得到针对一个配电物联网设备的偏好值最高的子信道。
11.另外，在本实用新型所涉及的配电物联网系统中，可选地，所述虚拟价格通过在调整模块人工输入或通过计算模块计算获得。在这种情况下，能够获得虚拟价格，进而能够通过虚拟价格调整偏好值。
12.另外，在本实用新型所涉及的配电物联网系统中，可选地，还包括发送模块，所述发送模块基于所述喜爱列表向偏好值最高的子信道发送匹配请求。在这种情况下，能够识别是否存在子信道同时收到多个配电物联网设备的匹配请求。
13.另外，在本实用新型所涉及的配电物联网系统中，可选地，若子信道收到多于一个配电物联网设备的匹配请求，将该子信道加入匹配冲突的子信道集合。在这种情况下，能够将具备匹配冲突的子信道归类到匹配冲突的子信道集合，并统一对匹配冲突的子信道集合中的子信道进行调整，进而能够减少匹配冲突对子信道和配电物联网设备的匹配造成影响。
14.另外，在本实用新型所涉及的配电物联网系统中，可选地，当所述匹配冲突的子信道集合中的子信道仅收到一个配电物联网设备的匹配请求，则将该子信道与该配电物联网设备匹配并将该子信道移出匹配冲突的子信道集合。在这种情况下，能够移出匹配冲突的子信道集合中的不具有匹配冲突的子信道，并降低匹配冲突的子信道集合中的子信道的数量，进而能够降低因匹配冲突对配电物联网系统造成的影响。
15.另外，在本实用新型所涉及的配电物联网系统中，可选地，所述第一存储模块包括便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦式可编程只读存储器、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器、光存储器件、磁存储器件中的一种或多种，所述第二存储模块包括便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦式可编程只读存储器、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器、光存储器件、磁存储器件中的一种或多种。在这种情况下，能够根据实际情况选择第一存储模块和第二存储模块的种类和形式，通过多种类型的存储模块的结合能够使第一存储模块和第二存储模块同时具有多种存储方式。
16.另外，在本实用新型所涉及的配电物联网系统中，可选地，所述计算模块包括中央
处理器、通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件中的一种或多种。在这种情况下，能够根据实际情况选择计算模块的种类和形式，通过多种类型的存储模块的结合能够使计算模块同时具有多种计算方式。
17.根据本实用新型，能够提供一种能够控制配电物联网设备与子信道匹配的配电物联网系统。
附图说明
18.现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本实用新型的实施例，其中：
19.图1示出了本实用新型的示例所涉及的配电物联网系统的模型图。
20.图2示出了本实用新型的示例所涉及的控制方法的步骤示意图。
21.图3示出了本实用新型的示例所涉及的配电物联网系统的框图。
22.图4示出了本实用新型的示例所涉及的资源分配设备的框图。
23.图5示出了本实用新型的示例所涉及的平均吞吐量随时隙变化的变化图。
具体实施方式
24.本实用新型引用的所有参考文献全文引入作为参考，如同完全阐述的那样。除非另有定义，本实用新型所使用的技术和科学术语具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。本领域技术人员将认识到可以用于本实用新型的实践中的与本实用新型所描述的那些相似或等同的许多方法和材料。实际上，本实用新型决不限于所描述的方法和材料。
25.以下，参考附图，详细地说明本实用新型的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。
26.需要说明的是，本实用新型中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.图1示出了本实用新型的示例所涉及的配电物联网系统的模型图。图2示出了本实用新型的示例所涉及的控制方法的步骤示意图。图3 示出了本实用新型的示例所涉及的配电物联网系统的框图。
28.本实用新型描述了一种能够获得虚拟匹配结果并根据虚拟匹配结果对子信道(子信道121、子信道122、子信道123、子信道124
……
) 和配电物联网设备(配电物联网设备131、配电物联网设备132、配电物联网设备133、配电物联网设备134
……
)进行匹配的配电物联网系统。本实用新型所涉及的配电物联网系统可以使用基于sdn和匹配理论的配电物联网接入控制方法获得虚拟匹配结果并根据虚拟匹配结果对子信道和配电物联网设备进行匹配。在本实用新型中，基于sdn和匹配理论的配电物联网接入控制方法也可以简称为控制方法。
29.在一些示例中，配电物联网系统1可以基于子信道(子信道121、子信道122、子信道
123、子信道124
……
)的状态信息给出配电物联网设备(配电物联网设备131、配电物联网设备132、配电物联网设备 133、配电物联网设备134
……
)选择子信道进行任务卸载的选择决策。
30.在一些示例中，如图2所示，本实用新型的示例所涉及的控制方法可以包括：获取需要进行任务卸载的配电物联网设备和未被匹配的子信道(步骤s101)，获取喜爱列表(步骤s102)，获取虚拟匹配结果 (步骤s103)，任务卸载(步骤s104)。
31.在一些示例中，控制方法可以包括：获取需要进行任务卸载的配电物联网设备，获取多个未被匹配的子信道以建立未被匹配的子信道集合。在这种情况下，能够获取子信道和配电物联网设备的状态。
32.在一些示例中，子信道可以配置为用于配电物联网设备的任务卸载以将配电物联网设备的数据任务卸载到基站11。
33.在一些示例中，控制方法可以包括：计算各个配电物联网设备对于各个子信道的偏好值，以降序方式对偏好值进行排序以获得各个配电物联网设备的喜爱列表。在这种情况下，能够获得各个配电物联网设备的喜爱列表，从而能够根据喜爱列表获得匹配结果。
34.在一些示例中，控制方法可以包括：各个配电物联网设备向喜爱列表中偏好值最高的子信道发送匹配请求。在这种情况下，能够确定子信道收到的来自不同的配电物联网设备的匹配请求的数量。
35.在一些示例中，若子信道仅收到一个配电物联网设备的匹配请求，则可以将该子信道与该配电物联网设备匹配并将该子信道移出未被匹配的子信道集合。在一些示例中，若子信道收到多于一个配电物联网设备的匹配请求，则可以增加该子信道的虚拟价格以降低配电物联网设备对于该子信道的偏好值。在这种情况下，能够减少子信道收到多于一个配电物联网设备的匹配请求的概率，并获得子信道与配电物联网设备的单对单的虚拟匹配结果。
36.在一些示例中，各个配电物联网设备可以根据匹配结果选择相匹配的子信道进行任务卸载。在这种情况下，能够最大限度地利用子信道进行任务卸载，进而能够实现配电物联网设备长期吞吐量最大化。
37.在这种情况下，本实用新型所涉及的控制方法能够在配电物联网设备利用未被匹配的子信道进行任务卸载前获取到合适的匹配结果，从而能够实现配电物联网设备长期吞吐量最大化的情况下进行任务卸载。由此能够提供一种令配电物联网设备长期吞吐量最大化的基于 sdn和匹配理论的配电物联网接入控制方法。
38.在一些示例中，如图1和图3所示，本实用新型所涉及的配电物联网系统1可以包括子信道集合12、配电物联网设备集合13以及资源分配设备14。
39.在一些示例中，在资源分配设备14可以具有软件定义网络 (software defined network，sdn)控制器。在一些示例中，sdn控制器可以感知子信道的状态信息，并将子信道的选择决策反馈给配电物联网设备。
40.在一些示例中，基站11可以为配电物联网设备提供通信和计算服务。
41.在一些示例中，如图1所示，子信道集合12可以包括多个子信道，也即，多个子信道可以形成为子信道集合12。例如，子信道集合12 可以包括子信道121、子信道122、子信道123和子信道124。但本实用新型的示例不限于此，在一些示例中，子信道集合12可以包括5
个、 10个、20个或100个子信道。
42.具体而言，子信道集合12可以包括未被匹配的子信道集合、匹配冲突的子信道集合和已被匹配的子信道集合。在这种情况下，能够将子信道集合12中的各个子信道进行分类，以针对不同状态的子信道进行处理。
43.在一些示例中，配电物联网设备集合13可以包括多个配电物联网设备，也即，多个配电物联网设备可以形成为配电物联网设备集合13。例如，配电物联网设备集合13可以包括配电物联网设备131，配电物联网设备132，配电物联网设备133，配电物联网设备134。但本实用新型不限于此，在一些示例中，配电物联网设备集合13可以包括5个， 10个，20个，100个配电物联网设备。
44.在一些示例中，配电物联网设备集合13可以包括需要任务卸载的配电物联网设备集合和不需要任务卸载的配电物联网设备集合，需要任务卸载的配电物联网设备集合可以包括已匹配的配电物联网设备集合和未匹配的配电物联网设备集合。在这种情况下，能够将配电物联网设备集合13中的各个配电物联网设备进行分类，以针对不同状态的子信道进行处理。
45.在一些示例中，配电物联网设备可以与子信道相匹配，并且配电物联网设备可以利用该子信道进行任务卸载，换言之，子信道可以配置为用于配物联网设备的任务卸载以将配电物联网设备的数据任务卸载到基站11。例如，如图1所示，配电物联网设备132可以与子信道 121相匹配。
46.在一些示例中，资源分配设备14可以将需要任务卸载的配电物联网设备集合中的各个配电物联网设备与未被匹配的子信道集合或匹配冲突的子信道集合中的各个子信道相匹配。在这种情况下，能够降低出现匹配错误的可能，降低匹配成本。
47.在一些示例中，子信道可以为通过正交频分复用技术进行划分的正交子信道。在这种情况下，能够减少子信道之间的相互干扰。
48.图4示出了本实用新型的示例所涉及的资源分配设备的框图。
49.在一些示例中，如图4所示，资源分配设备14可以包括第一存储模块141、计算模块142、调整模块143、第二存储模块144以及匹配模块145。
50.在一些示例中，第一存储模块141可以用于获取并存放各个子信道的信息和各个配电物联网设备的信息。在一些示例中，子信道的信息可以包括子信道的状态信息，子信道的状态信息可以包括未被匹配、已被匹配、匹配冲突等状态。在一些示例中，子信道的信息还可以包括子信道的编号。
51.在一些示例中，第一存储模块141可以包括便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦式可编程只读存储器、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器、光存储器件、磁存储器件中的一种或多种。在这种情况下，能够根据实际情况选择第一存储模块 141的种类和形式，通过多种类型的存储模块的结合能够使第一存储模块141同时具有多种存储方式。
52.在一些示例中，计算模块142可以与第一存储模块141连接，例如，计算模块142可以与第一存储模块141有线连接，计算模块142 可以与第一存储模块141无线连接电路连接。
53.在一些示例中，计算模块142可以用于接收第一存储模块141中的子信道的信息和
配电物联网设备的信息并获得配电物联网设备对于各个子信道的偏好值。
54.在一些示例中，计算模块142包括中央处理器、通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件中的一种或多种。在这种情况下，能够根据实际情况选择计算模块142的种类和形式，通过多种类型的存储模块的结合能够使计算模块142同时具有多种计算方式。
55.在一些示例中，可以基于用于反映最大化配电物联网设备长期吞吐量的优化项获得配电物联网设备对于子信道的偏好值。在一些示例中，配电物联网设备对于子信道的偏好值也可以简称为偏好值。
56.在一些示例中，偏好值可以包括用于反映最大化配电物联网设备长期吞吐量的优化项与预先设定的虚拟价格。在这种情况下，能够令偏好值与配电物联网设备长期吞吐量相关，由此能够令配电物联网设备在选择偏好值较高的子信道时具有较大的长期吞吐量。同时，能够通过改变虚拟价格以调整偏好值。
57.在一些示例中，调整模块143可以用于输入虚拟价格以调整偏好值。在一些示例中，调整模块143可以包括输入设备。例如，调整模块143可以包括键盘或手写板等输入设备。在一些示例中，调整模块 143可以还包括显示屏。
58.在一些示例中，虚拟价格通过在调整模块143人工输入或通过计算模块142计算获得。具体而言，计算模块142可以与调整模块143 连接，并且虚拟价格可以通过计算模块142计算获得，并发送到调整模块143。在一些示例中，虚拟价格可以通过线性递增的计算方式获得。在一些示例中，虚拟价格可以通过非线性递增的计算方式获得。在一些示例中，虚拟价格还可以人工输入获得。在这种情况下，能够获得虚拟价格，进而能够通过虚拟价格调整偏好值。
59.在一些示例中，用于反映最大化配电物联网设备长期吞吐量的优化项可以通过设定的优化问题获得。在这种条件下，能够在获得令最大化配电物联网设备长期吞吐量的同时，满足优化问题中的约束条件。
60.在一些示例中，第二存储模块144可以用于存放喜爱列表。在一些示例中，喜爱列表可以通过将配电物联网设备对于各个子信道的偏好值进行排序获得。例如，可以以降序方式对偏好值进行排序以获得各个配电物联网设备的喜爱列表。在这种情况下，能够获得依次从大到小排序的偏好值，进而能够得到针对一个配电物联网设备的偏好值最高的子信道。在一些示例中，配电物联网设备可以选择喜爱列表中的第一个子信道作为虚拟匹配对象，并将配电物联网设备与该子信道的匹配关系作为虚拟匹配结果。
61.在一些示例中，第二存储模块144可以包括便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦式可编程只读存储器、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器、光存储器件、磁存储器件中的一种或多种。在这种情况下，能够根据实际情况选择第二存储模块 144的种类和形式，通过多种类型的存储模块的结合能够使第二存储模块144同时具有多种存储方式。
62.在一些示例中，偏好值与配电物联网设备长期吞吐量相关，配电物联网设备长期吞吐量与偏好值正相关。在这种情况下，能够使配电物联网设备对于子信道的偏好值越高时，相应的配电物联网设备长期吞吐量越高，也即配电物联网设备会偏好长期吞吐量更高的匹配结果。
63.在一些示例中，计算模块142可以基于偏好值获得并更新虚拟匹配结果。具体而言，通过调整模块143人工输入或通过计算模块142 计算获得虚拟价格后，计算模块142可以利用虚拟价格调整偏好值。在一些示例中，虚拟价格与偏好值负相关。在这种情况下，能够通过虚拟价格降低偏好值。
64.在一些示例中，第二存储模块144可以用于存放虚拟匹配结果。由于计算模块142可以实时更新虚拟匹配结果。在一些示例中，当计算模块142更新虚拟匹配结果后，将虚拟匹配结果虚拟匹配结果发送至第二存储模块144并由第二存储模块144储存更新后的虚拟匹配结果。
65.在一些示例中，资源分配设备14还可以包括发送模块(未图示)。在一些示例中，发送模块可以基于喜爱列表向偏好值最高的子信道发送匹配请求。在一些示例中，发送模块可以基于各个配电物联网设备的喜爱列表向偏好值最高的子信道发送匹配请求。在这种情况下，能够识别是否存在子信道同时收到多个配电物联网设备的匹配请求。
66.在一些示例中，若子信道收到多于一个配电物联网设备的匹配请求，可以将该子信道作为发送匹配请求中的随机一个配电物联网设备的虚拟匹配对象，并形成虚拟匹配结果。
67.在一些示例中，若子信道收到多于一个配电物联网设备的匹配请求，将该子信道加入匹配冲突的子信道集合。在这种情况下，能够将具备匹配冲突的子信道归类到匹配冲突的子信道集合，并统一对匹配冲突的子信道集合中的子信道进行调整，进而能够减少匹配冲突对子信道和配电物联网设备的匹配造成影响。
68.在一些示例中，发送模块可以基于喜爱列表向偏好值最高的子信道发送多次匹配请求。具体而言，若喜爱列表中的偏好值发生变化，则可以基于更新后的喜爱列表向偏好值最高的子信道发送匹配请求。在这种情况下，能够资源分配设备14多次识别是否存在子信道同时收到多个配电物联网设备的匹配请求的情况。
69.在一些示例中，当匹配冲突的子信道集合中的子信道仅收到一个配电物联网设备的匹配请求，则可以将该子信道与该配电物联网设备匹配并将该子信道移出匹配冲突的子信道集合。具体而言，子信道被移动至匹配冲突的子信道集合后，可以利用虚拟价格调整该子信道的偏好值，并且更新该子信道在喜爱列表的位置。如上所述，发送模块可以基于更新后的喜爱列表向偏好值最高的子信道发送匹配请求，当匹配冲突的子信道集合中的子信道仅收到一个配电物联网设备的匹配请求，则资源分配设备14可以将该子信道与该配电物联网设备匹配并将该子信道移出匹配冲突的子信道集合。在这种情况下，能够移出匹配冲突的子信道集合中的不具有匹配冲突的子信道，并降低匹配冲突的子信道集合中的子信道的数量，进而能够降低因匹配冲突对配电物联网系统造成的影响。
70.在一些示例中，如上所述，资源分配设备14可以匹配模块145。在一些示例中，匹配模块145可以用于根据虚拟匹配结果对子信道和配电物联网设备进行匹配。在这种情况下，能够根据虚拟匹配结果对子信道和配电物联网设备进行匹配，由于虚拟匹配结果通过最大配电物联网设备长期吞吐量获得，因此能够使匹配模块145根据虚拟匹配结果对子信道和配电物联网设备进行匹配后，提高配电物联网设备长期吞吐量。
71.图5示出了本实用新型的示例所涉及的平均吞吐量随时隙变化的变化图。
72.在一些示例中，如图5所示，可以利用多种类型的配电物联网系统获得的平均吞吐
量随时隙变化的变化图。
73.在一些示例中，在本实用新型上文所涉及的配电物联网系统中，能够在配电物联网设备利用未被匹配的子信道进行任务卸载前获取到合适的匹配结果，从而能够实现配电物联网设备长期吞吐量最大化的情况下进行任务卸载。
74.在一些示例中，在基于贪婪匹配的配电物联网系统中，配电物联网设备的每个时隙总会选择数据传输速率最快的子信道进行任务卸载。在这种情况下，导致其他有大量数据需要传输的配电物联网设备无法使用这些数据传输速率快的子信道进行任务卸载，从而导致吞吐量性能下降。
75.在一些示例中，在基于随机匹配的配电物联网系统中，配电物联网设备的每个时隙随机选择子信道进行数据传输。在这种情况下，由于子信道选择的随机性，导致子信道的使用较为均衡，无法实现平均吞吐量的最大化。
76.由此可见，相比于贪婪匹配和随机匹配，利用本实用新型所涉及的控制方法，也即图5中的价格匹配能够有效地提高平均吞吐量，从而能够提高配电物联网的效率。
77.虽然以上结合附图和实施例对本实用新型进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本实用新型。本领域技术人员在不偏离本实用新型的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本实用新型进行变形和变化，这些变形和变化均落入本实用新型的范围内。