面向电力物联网的低时延通信路由技术研究

干净利落

面向电力物联网的低时延通信路由技术研究夏天南京邮电大学
传统的电网数据传输主要使用光纤作为传输介质,不过随着电网终端数量的增加以及用户对供电可靠性的需求提升,传统电网存在的传输性能差、建设成本高以及后期改造难度大等问题日益凸显。电力物联网作为5G的重要垂直行业之一,将新一代通信技术与传统的电力传输系统相结合,通过综合利用软件定义网络(Software Definition Network,SDN)和网络功能虚拟化技术,实现对电网资源的灵活配置,构建面向业务的专属传输网络,提升电网数据的传输性能,降低电网的运营以及维护成本。然而,以5G作为通信方式的电力物联网存在着传输时延抖动大、资源利用率低等新问题。在此背景下,本文研究了面向电力物联网的低时延通信路由技术,其主要研究工作以及创新点如下:首先,考虑了电力物联网场景下的数据传输模型,其中发送终端的数据在SDN控制器的调度下,经过若干路由节点的转发到达接收终端。提出了一种面向电力物联网业务的网络切片与路由选择方法,以电网数据传输时延为优化目标,在传输带宽资源受限的条件下,SDN控制器按需分配底层带宽资源,并以路由节点之间的传输时延为权值,选择最优的路由传输路径,减少发送方和接收方的端到端传输时间,提升网络的传输效率。仿真结果表明,所提出的路由选择优化方法与随机路由选择方法相比具有更低的系统传输时延。其次,考虑了电力物联网中面向时延敏感型业务以及高速率传输业务的端到端通信模型,其中,两类业务数据从发送终端发出,经由接入网和核心网的传输到达接收终端。提出了一种基于接入网与核心网带宽联合优化的低时延路由传输方法。以电力物联网场景下时延敏感型业务的总传输时延为优化目标,在满足高速率传输业务服务质量需求的情况下,采用非线性规划方法,通过对时延敏感型业务接入网带宽和核心网带宽资源的联合优化,分配无线接入网与核心网的传输带宽,优化业务的路由资源。仿真结果表明,所提出的路由传输方法在传输时延方面优于均分带宽方案。最后,考虑了电力物联网中核心网的数据传输模型,传输数据包根据SDN控制器的路径安排由发送端经过各路由节点转发到接收端。提出了一种基于任务分配的多路径低时延路由优化策略。该策略根据当前网络环境中最优与次优传输路径的路由资源联合分配各路径的传输数据包大小,优化任务的路由选择。此外,SDN控制器根据场景需求充分调用底层物理资源,调整任务传输路径,提升电网的自适应性。仿真结果表明,相比于单路径任务传输以及均分任务传输,所提出的多路径任务传输拥有更低的传输时延和更高的网络资源利用率。