流量配置方法和系统的制作方法
流量配置方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及互联网技术领域，特别是设及一种流量配置方法和系统。
【背景技术】
[0002] 随着电力通信网的快速发展，网络承载业务多样化、数据多元化、信息海量化，为 网络架构带来的新的挑战。数据分析的本质是利用海量数据之间的相关性和因果性，揭示 问题的结果，从而揭示数据背后的活动及管理工作的成效或效益，最终为管理决策提供数 据支撑。大数据体量大不仅仅是数据容量大，更重要的是数据种类繁多，在繁多的各类数据 之间，其相关性和因果性是大数据挖掘的基础，是从疏松信息密度的数据中挖掘高价值信 息量的关键。面临如此巨大的数据处理和分析压力，现有的各种数据处理框架暴露出不同 程度的问题，对此，网络虚拟化的提出是改变现有网络架构僵化问题的一种主要技术途径。 网络虚拟化的本质是通过抽象、分配、隔离机制在一个公共物理网络上独立地操作多个虚 拟网络，从而能够有选择性地进行资源分配与调度，最大化物理网络资源利用率、提高服务 质量、降低网络操作和维护成本。其中网络虚拟化的关键技术是虚拟网络映射问题，即研究 如何将虚拟节点和虚拟链路映射到合适的底层物理节点和链路上。
[0003] 无线Mesh网络（WMN)的出现引起了人们的广泛关注。其方便部署的特性W及使 用无线多跳连接从而扩大覆盖范围的优势使得无线Mesh网络得到业界的广泛认可。另外， 电力线通信任LC)也是一种新兴的通信方式，它不需要额外的基础设施建设，使得其在多 种网络的竞争当中具有一定优势。然而，由于网络干扰和链路衰减导致的误比特率和丢包， 无线Mesh网络（WMN)和电力线通信（PLC)的链接属于有损链路。如果只采用传统的网络 设计方法，就只能提供尽力而为的服务，其中，上述尽力而为的服务指一种标准的因特网服 务模式，其在网络接口发生拥塞时，不顾及用户或应用，马上丢弃数据包，直到业务量有所 减少为止；该样便难W保证实时服务的可靠性。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对现有技术难W保证实时服务可靠性的技术问题，提供一种流 量配置方法和系统。
[0005]一种流量配置方法，包括如下步骤：
[0006]在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与共享底层网络对 应的终端设备的连接关系；
[0007]根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中，所述映射关系包括共享 底层网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，W及所述共享底层网络与其对应的终端 设备之间连接链路的映射关系；
[000引根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所述流量需求为各终端设 备进行通信所需要的流量；
[0009]根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。
[0010] -种流量配置系统，包括；
[0011] 设置模块，用于在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与 共享底层网络对应的终端设备的连接关系；
[0012] 第一确定模块，用于根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中，所述 映射关系包括共享底层网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，W及所述共享底层网 络与其对应的终端设备之间连接链路的映射关系；
[0013] 第二确定模块，用于根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所述流 量需求为各终端设备进行通信所需要的流量；
[0014] 配置模块，用于根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。
[0015] 上述流量配置方法和系统，通过在一个共享底层网络设置两个异构网络，获取所 述异构网络与共享底层网络对应的终端设备的连接关系，进而确定共享底层网络的映射关 系W及各终端设备的流量需求，根据所述流量需求对共享底层网络的流量进行配置，可W 提高相应网络数据通道的吞吐量，保证其实时服务的可靠性。
【附图说明】
[0016] 图1为一个实施例的流量配置方法流程图；
[0017] 图2为一个实施例的异构网络与共享底层网络的连接关系示意图；
[0018] 图3为一个实施例的流量配置系统结构示意图；
[0019] 图4为一个实施例的共享底层网络的最大吞吐量仿真分析示意图；
[0020] 图5为一个实施例的共享底层网络的最大吞吐量仿真分析示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图多本发明提供的流量配置方法和系统的【具体实施方式】进行详细描 述。
[0022] 参考图1，图1所示为一个实施例的流量配置方法流程图，包括如下步骤：
[0023] S10,在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与共享底层网 络对应的终端设备的连接关系；
[0024] 上述步骤S10中，通过允许多个异构网络共存于一个共享底层网络（SN)克服了智 能电力通信网的难W融合的缺点。上述异构网络与共享底层网络的连接关系可W如图2所 示，如图2所示，上述两个异构网络501和502均可W包括多个虚拟网；共享网络底层508 设置多个节点，两个异构网络501和502中的虚拟网络分别与共享网络底层508中的各节 点对应连接。
[0025]S20,根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中，所述映射关系包括 共享底层网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，W及所述共享底层网络与其对应的 终端设备之间连接链路的映射关系；
[0026] 上述步骤S20中，上述共享底层网络的映射关系可W包括共享网络底层的节点映 射关系，W及相应的链路映射关系。
[0027] S30,根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所述流量需求为各终 端设备进行通信所需要的流量；
[002引在一个实施例中，上述步骤S30可W包括：
[0029] 根据所述映射关系构造目标函数和约束条件；其中，所述目标函数为
上述目标函数的含义为共享底层网络流向各终端设备的吞吐量最大化， 其中，n为共享底层网络的节点数，bf(i)为最佳流量请求。所述约束条件为：
[0030] Per(i) >R" (i)，Popa) >R〇p(i)，bf(i) >rsa)i= 1，2,...，n-1，
[0031]
[003引根据上述研究内容，可W得到如下问题模型；无线Mesh网络和化C网络都可W抽 象成无向有权图，分别表示为耐=(N，L")和Gp= (N，Lp)。该两个网络具有相同的节点集 N，其中|N| =n。集合N包含一个CC(记为n。）和（n-l)TD(记为叫，其中i=l，2，...，n)。 除CC外，每个TD节点都具有S个VN请求，即控制服务请求、操作服务请求W及最佳流量 请求。控制服务请求由cr(i) = (L"(i)，R"(i))表示，其中L"a)为主要控制消息长度， R。。）为可靠性要求。or。）映射至IJ异构的SN后的实际传输成概率是PerW。nX(n-1)矩 阵[S"(i，用来记录控制服务的无线电子载波分配方式。操作服务请求由0P(i)= (Lw(i)，Rw(i))表示，其中UpW和R^a)分别为主要操作消息长度和可靠性要求。op(i) 的实际传输成功概率为P^a)。nX(n-l)矩阵[3。。(1，如]。^<。_1>用来记录无线电子载波分 配方式。最佳流量请求由bf(i) = (rs(i))表示，其中rs(i)为最佳流量的实际满意部分， 即实际流量。同理，nX(n-l)矩阵[Sw(i，用来记录无线电子载波分配方式。
[0033] 其中，n为共享底层网络的节点数，bf(i)为最佳流量请求，P"(i)为第i个节点 的控制消息在PLC上传输成功的概率，R"(i)为第i个节点的控制服务请求的可靠性要求， Pw(i)为第i个节点的操作服务请求的实际传输成功概率，Rw(i)为第i个节点的操作服 务请求的可靠性要求，rs(i)为最佳流量的实际满意部分，s"(i，j)为记录控制服务的无线 电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵，Sw(i，j)为记录操作服务的无线电子载波分配方式的 nX(n-1)矩阵，Sbf(i，如为记录最佳流量请求的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵。
[0034] 利用遗传算法根据所述目标函数和约束条件构造共享底层网络的适应度函数；其 中，所述适应度函数关
，其中，n为共享底层网络的节点 数，a和P均为约束系数，P"为控制消息在PLC上传输成功的概率，R"为可靠性要求指 数，P。。为操作消息在PLC上传输成功的概率，R。。为操作服务请求系数，rs为最佳流量的实 际满意部分，为记录控制服务的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵，S。。为记录操 作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵，Sbf为记录最佳流量请求的无线电子载 波分配方式的nX(n-1)矩阵，S为记录S种请求的所有无线电子载波分配方式的nX(n-1) 矩阵。
[0035] 根据所述适应度函数确定各终端设备的流量需求。
[0036] 本实施例中，上述流量需求利用遗传算法进行确定，首先需要根据共享底层网络 的各参数设置遗传种群数目为P，迭代次数为G，交叉概率为P。，变异概率为Py，在进行相应 目标函数、约束条件的构造，根据上述约束条件求解目标函数，进一步构造相应的适应度函 数，进行共享底层网络对应的各终端设备的流量需求的确定，其可w准确确定未来大数据 环境下的流量需求，并完成相关配置。
[0037] 在一个实施例中，上述两个异构网络可W分别为PLC网络和WMN网络
[003引作为一个实施例，上述步骤S30可W包括：
[0039] 根据所述映射关系确定共享底层网络的控制消息和操作消息分别在PLC网络和 WMN网络上传送的 成功概率；
[0040] 根据所述成功概率构造可靠性关系；其中，所述可靠性关系为各异构网络向各终 端设备流量传送的成功概率与设定值之间的关系；
[0041] 根据所述可靠性关系构建共享底层网络的残差图；
[0042] 根据共享底层网络的节点对所述残差图进行遍历，并根据所遍历的结果确定各终 端设备的流量需求。
[0043] 作为一个实施例，上述根据共享底层网络的节点对所述残差图进行遍历，并根据 所遍历的结果确定各终端设备的流量需求的步骤可W包括：
[0044] 从上至下根据共享底层网络的每个节点遍历所述残差图，得到上行链路；
[0045] 根据所述上行链路的流量确定下行链路的流量，其中，所述下行链路由从下至上 根据共享底层网络的每个节点遍历所述残差图得到；
[0046] 根据所述上行链路和下行链路的流量确定各终端设备的流量需求。
[0047] S40,根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。
[0048] 本实施例提供的流量配置方法，通过在一个共享底层网络设置两个异构网络，获 取所述异构网络与共享底层网络对应的终端设备的连接关系，进而确定共享底层网络的映 射关系W及各终端设备的流量需求，根据所述流量需求对共享底层网络的流量进行配置， 可W提高相应网络数据通道的吞吐量，保证其实时服务的可靠性。
[0049] 在一个实施例中，上述流量配置方法还可W包括：
[0化0] 根据各终端设备的流量需求确定所述共享底层网络的流量吞吐量。
[0化1] 本实施例根据各终端设备的流量需求确定所述共享底层网络的流量吞吐量，可W 有效提高整个共享底层网络的吞吐量，保证相关网络实时服务的可靠性。
[0化2] 参考图3,图3所示为一个实施例的流量配置系统结构示意图，包括；
[0053] 设置模块10,用于在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络 与共享底层网络对应的终端设备的连接关系；
[0054] 第一确定模块20,用于根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中， 所述映射关系包括共享底层网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，W及所述共享底 层网络与其对应的终端设备之间连接链路的映射关系；
[0055] 第二确定模块30,用于根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所 述流量需求为各终端设备进行通信所需要的流量；
[0化6] 在一个实施例中，上述第二确定模块可W进一步用于：
[0057] 根据所述映射关系构造目标函数和约束条件；其中，所述目标函数为
上述目标函数的含义为共享底层网络流向各终端设备的吞吐量最大化， 其中，n为共享底层网络的节点数，bf(i)为最佳流量请求。所述约束条
[005引件为P"(i) > Rcr(i)，P0p(i) > R0p(i)，bf(i) >rs(i)i = l，2，...，n-l，
[0059]
.其中，n为共享底层网络的 节点数，bfa)为最佳流量请求，p"a)为第i个节点的控制消息在PLc上传输成功的 概率，R"(i)为第i个节点的控制服务请求的可靠性要求，Pw(i)为第i个节点的操作 服务请求的实际传输成功概率，Rw(i)为第i个节点的操作服务请求的可靠性要求， rs(i)为最佳流量的实际满意部分，s"(i，j)为记录控制服务的无线电子载波分配方式 的nX(n-1)矩阵，8。。(1，j)为记录操作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵， Sbf(i，j)为记录最佳流量请求的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵。利用遗传算法 根据所述目标函数和约束条件构造共享底层网络的适应度函数；其中，所述适应度函数为
其中，n为共享底层网络的节点数，a和P均为约束系 数，P。为控制消息在PLC上传输成功的概率，R。为可靠性要求指数，P。。为操作消息在化C上传输成功的概率，R。。为操作服务请求系数，rs为最佳流量的实际满意部分，S"为记录控 制服务的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵，S。。为记录操作服务的无线电子载波分 配方式的nX(n-1)矩阵，Sbf为记录最佳流量请求的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩 阵，S为记录S种请求的所有无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵。
[0060] 根据所述适应度函数确定各终端设备的流量需求。
[0061] 在一个实施例中，上述两个异构网络可W分别为PLC网络和WMN网络
[0062] 作为一个实施例，上述第二确定模块可W进一步用于：
[0063] 根据所述映射关系确定共享底层网络的控制消息和操作消息分别在PLC网络和 WMN网络上传送的成功概率；
[0064] 根据所述成功概率构造可靠性关系；其中，所述可靠性关系为各异构网络向各终 端设备流量传送的成功概率与设定值之间的关系；
[0065] 根据所述可靠性关系构建共享底层网络的残差图；
[0066] 根据共享底层网络的节点对所述残差图进行遍历，并根据所遍历的结果确定各终 端设备的流量需求。
[0067] 配置模块40,用于根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。
[0068] 在一个实施例中，NV(NetworkingVirtualization,网络虚拟化）是一种有前景良 好的技术，它通过允许多个异构网络共存于一个共享底层网络（SN)克服了智能电力通信 网的难W融合的缺点。该些异构网络被称为VNs，它提供量身定制的端到端服务。V化从SN 中独立出来，从而提供更大的灵活性、可配置性和管理性。每个衬底节点能够支持多个虚拟 节点，而且各个Ws独立运行互不干扰。如图2所示，不同的拓扑结构的两个异构VNs(VN1 和VN2)共存于一个SN中，它们分别操作并提供不同的数据处理服务。
[0069] 由于智能电力通信网要求各种应用服务（包括实时和尽力而为的服务），NV的设 计思想非常适合智能电网通信。也就是说，不同的应用程序在通信基础设施上在不同的VNs 上运行。经过适当的资源配置，该些V化可W互不影响地独立运行。NV的一个重大挑战是 如何处理从虚拟节点和虚拟链接映射到物理节点和链接，即高效映射方法的V肥问题。然 后就是当虚拟节点和虚拟链接映射到SN中的衬底节点和路径时，则VNE映射完成。该两 个阶段或w独立，或w协调的方式，实现节点及链接映射。网络虚拟化技术能共享底层网 络资源，在此基础上建立多个相互隔离的虚拟网络。每个虚拟网络由虚拟节点和节点之间 的虚拟链路组成。利用底层网络设备对网络虚拟化的支持，虚拟网络能在对底层网络不产 生影响的前提下，开展新型网络体系结构和相关技术的研发。在网络虚拟化环境中，网络 服务提供商ISP(InternetServiceProvider)分离为基础设施提供商（Infrastruc1:ure Provider,InF〇和服务提供商（ServiceProvider,SP)，使网络技术的改进和创新不再受传 统运营商之间沟通的限制而变得更加灵活。InP管理运营底层的物理网络，SP依据用户的 虚拟网络请求中节点和链路的约束租用InP的物理网络资源，此过程为虚拟网络映射，已 经被证明是一个NP-Hard问题。
[0070] 在智能电力通信网的中，WMN和PLC网络均在同一时间建立在SN上。由于两个网 络PHY的传输介质不同，它们可能具有不同的拓扑结构和不同的传输特性。此时Ws可W 嵌入到基于多种需求的两个异构S化中。该一特性使得智能电力通信网中的VNE成为一个 独特而富有挑战性的研究课题。由于映射到智能电力通信网中的节点是确定的，作为通信 服务终端只是根据指定的电力设备来确定。然而，在智能配电网的环境中，有两个S化可用 于（即WMN网络和化C网络）链接的映射。
[0071] 在虚拟网络映射问题中，底层物理网络可W形式化为一个无向图 G'' =(-，其中，妒和LS分别表示底层节点集合和底层链路集合，并把LS中的链 路组成的路径记为F; ^表示底层节点属性集合，如节点的CPU资源或物理位置；4表示 底层链路属性集合，如链路的带宽资源或延迟特性.虚拟网络请求形式化为一个无向图 f/' =(~"，Z-I 、心，其中，N邢LV分别表示虚拟节点集合和虚拟链路集合，C;，表示虚拟节点 约束集合，G表示虚拟链路约束集合。
[0072] 为了更精确地描述虚拟网络映射问题，可W如下所示定义虚拟网络映射：
[007引定义1 ;设底层物理网络为护，虚拟网络为护，则称从GV到G吁集的映射 M:GV一（N'，P'，Rn，Rl)为一次虚拟网络映射，其中，W'cAT,卢'cps;Rn和Rl分别表示分 配给虚拟网络请求的节点资源集合和链路资源集合。从虚拟网络映射的定义可W看到，虚 拟网络映射问题可W分解为两个子问题，即虚拟节点映射问题和虚拟链路映射问题。
[0074]定义2 ;底层物理网络为护，虚拟网络为护，则称从GV到G吁集的映射 ）为一次虚拟网络节点映射。
[007引定义3 ;底层物理网络为护，虚拟网络为GV，则称从GV到G吁集的映射M'' 为一次虚拟网络节点映射。
[0076] 首先，本发明要先分析PLC网络和WMN网络中的关键参数，然后，给出PLC网络和 WMN网络的底层映射模型，进而建立问题模型。在PLC网络和WMN网络中，需要传送请求的 控制和操作消息，因此下面分析两种网络的分别传送不同信息的成功概率，进而约束目标 函数。
[0077] 首先分析PLC网络的误包率带来的成功传输概率问题。误包率用0p表示，终端 到基节点的跳数用h表示。当请求的控制和操作服务的流量负载的不是很重时，即处于免 竞争时段（CFP)，资源总是可W被分配的。因此，控制消息在PLC上传输的成功概率（记为P cK)是：
[007引
[0079] 给定的第i跳的碰撞概率P，连续传输概率Cpw可化围过Cpw= 1-P来计算。基 于该些理论，在PLC上的操作信息传送的成功概率Pw是：
(2)
[0080]
[0081] 其中，eP是PLC链路的误码率，h表示终端到基节点的跳数，Cpw表示连续传输概 率。
[0082] 接着分析无线Mesh网络的子载波分配问题。相较于PLC网络，WMN提供了更高的 带宽和比特率。因此，在本发明的设计中，WMN必须支持管理与数据区的V化而不是控制与 操作区的VNs。为了保证实时服务的质量，不同的Ws应保持独立，不应相互干扰。NV的一 个基本原则是，当多个VN共存于同一物理层的无线Mesh网络时，一个VN的活动应该不会 影响任何其他VNs，反之亦然。与传统意义上的虚拟网络映射不同，不需要物理节点到虚拟 节点的映射，而物理链路到虚拟链路的映射转化为物理层子载波的分配调度虚拟化，即一 个控制CC(contrlcenter,控制中屯、）和若干个TD(terminaldevice,终端设备）组成虚 拟网络，TD之间存在固定的子载波进行控制和操作信息的传输。
[008引根据上述研究内容，可W得到如下问题模型；无线Mesh网络和化C网络都可W抽 象成无向有权图，分别表示为耐=(N，L")和Gp= (N，Lp)。该两个网络具有相同的节点集 N，其中|N| =n。集合N包含一个CC(记为n。）和（n-l)TD(记为叫，其中i=l，2，...，n)。 除CC外，每个TD节点都具有S个VN请求，即控制服务请求、操作服务请求W及最佳流量 请求。控制服务请求由cr(i) = (L"(i)，R"(i))表示，其中L"a)为主要控制消息长度， R。。）为可靠性要求。or。）映射至IJ异构的SN后的实际传输成概率是PcrW。nX(n-1)矩 阵[S"(i，用来记录控制服务的无线电子载波分配方式。操作服务请求由0P(i)= (Lw(i)，Rw(i))表示，其中UpW和R^a)分别为主要操作消息长度和可靠性要求。op(i) 的实际传输成功概率为P^a)。nX(n-l)矩阵[3。。(1，如]。^<。_1>用来记录无线电子载波分 配方式。最佳流量请求由bf(i) = (rs(i))表示，其中rs(i)为最佳流量的实际满意部分， 即实际流量。同理，nX(n-l)矩阵[Sw(i，用来记录无线电子载波分配方式。
[0084] 为了满足实时服务可靠性要求和在不违背子载波频率约束的条件下最大化业务 总吞吐量，可W将目标函数设定为：
[0085]
(3)
[0086] 满足如下约束条件：
[0087] Per(i) >R" (i)，Popa) >R〇p(i)，bf(i) >rsa)i= 1，2,...，n-1 [008引
[0089] 上述目标函数的含义为共享底层网络流向各终端设备的吞吐量最大化，其中，n为 共享底层网络的节点数，bf(i)为最佳流量请求。
[0090] n为共享底层网络的节点数，bfa)为最佳流量请求，p"a)为第i个节点的控制 消息在PLC上传输成功的概率，R"a)为第i个节点的控制服务请求的可靠性要求，Pw(i) 为第i个节点的操作服务请求的实际传输成功概率，R。。(i)为第i个节点的操作服务请求的 可靠性要求，rs(i)为最佳流量的实际满意部分，s"(i，j)为记录控制服务的无线电子载波 分配方式的nX(n-1)矩阵，Sw(i，如为记录操作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-1) 矩阵，Sbf(i，j)为记录最佳流量请求的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵。
[0091] 由于目标函数W及参数调整的多样化，可W证明找到最优解是一个非确定多项式 问题。而遗传算法在建立数学模型时不需要考虑问题的内在性质，对于任意形式的目标函 数和约束，无论是线性的还是非线性的，离散的还是连续的均可处理。遗传算法直接对结 构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有内在的隐并行性和更好的全局寻 优能力；采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优化的捜索空间，自适应地调整捜索方 向，不需要确定的规则。因此，本申请采用遗传算法来解决上述问题，主要步骤如下：
[0092]首先进行遗传算法的初始化过程；设置遗传种群数目为P，迭代次数为G，交叉概 率为P。，变异概率为Py。本申请采用二进制编码方式，无线Mesh网络和化C网络都含有N 个节点，由于CC(contrlcenter,控制中屯、）节点只用于控制和调度，不参与染色体编码。 因此，仅对n-1个TD(terminaldevice,终端设备）节点进行编码。将个体染色体设置为 gene= [cr。cr2,. . .，crn-i;0P1，OP2, . . .，0Pn-i;bf1，bf2, . . .，bfn-i]，每个染色体相当于当前 TD节点的参数设置。在捜索最优解的过程中，可W同时对控制服务请求、操作服务请求和最 佳流量请求进行优化。在初始化和编码之后，对种群中的每个个体进行评估，将拥有最佳适 应度的解作为局部个体最优解，对于初始种群来说同时也是全局最优解。确定一个适当的 适应度函数，从而评价每个染色体的优劣，使得种群向更好的方向繁衍。
[0093]结合公式所示（3)的目标函数和相应的约束条件，S种服务信息的可靠性由传送 成功概率影响，另外，也要考虑无线电子载波的分配问题，因此确定适应度函数如下；
[0094]
U)
[00巧]其中，n为共享底层网络的节点数，a和P均为约束系数，P"为控制消息在化C上传输成功的概率，R"为可靠性要求指数，P。。为操作消息在PLC上传输成功的概率，R。。为 操作服务请求系数，rs为最佳流量的实际满意部分，为记录控制服务的无线电子载波分 配方式的nX(n-1)矩阵，S。。为记录操作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵， Sbf为记录最佳流量请求的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵，S为记录S种请求的所 有无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵。
[0096]根据计算的适应度结果，将适应度高的优化个体直接遗传到下一代或通过配对交 叉产生新的个体再遗传到下一代。遗传算子分为选择、交叉、变异=方面。每次运算先由选 择操作挑选出两个染色体，继而由交叉概率判断是否进行交叉，最后依变异概率对交叉后 的结果进行调整。将经过选择、交叉、变异后的结果作为新的种群，重复上述操作直到达到 迭代次数G，所有记录中的适应度函数最高的结果即为所求最优解。由于遗传算法的特性， 非常容易将遗传算法用到并行计算和群集环境中。一种方法是直接把每个节点当成一个并 行的种群看待。然后有机体根据不同的繁殖方法从一个节点迁移到另一个节点。另一种方 法是"农场主/劳工"体系结构，指定一个节点为"农场主"节点，即本申请中的CC节点，负 责选择有机体和分派适应度的值，另外的节点作为"劳工"节点，即上述TD节点负责重新组 合、变异和适应度函数的评估，进而在大数据环境下分配相应的流量传送。
[0097] 基于虚拟网络映射算法的策略，本发明的启发式算法采用=步走策略；首先，计 算PLC网络中实时服务的成功概率；然后，进行无线网格网络的实时服务的子载波分配；最 后，最大化最优服务吞吐量。下面，详细介绍每一步的实现过程：
[009引首先，PLC网络作为实时服务的传输介质之一。在PLC网络中，控制服务工作在CFP，而操作服务工作在CAP。根据公式（1)和（2)，可W计算PLC网络中的实时业务传输的 成功概率（用PpK表示）。
[0099] 另外，无线Mesh网络作为实时服务的另一种传输介质，W提高分集增益和可靠 性。P胃为无线Mesh网络中实时业务传输的成功概率，Rkw为实时业务的可靠性要求。由于 实时业务在两个SN上进行传输，分集增益使得该实时业务的可靠性等于至少在一个SN上 传输成功的概率。可W得到：
[0100]
巧）
[0101] 根据化C网络中得到实时业务传输成功概率，在无线Mesh网络中，可靠性的下界 可W表示为：
[0102]
W)
[0103] 最后，为了使得业务吞吐量最大化，无线Mesh网络的残差护=(N，E*)用于最佳流 量的计算。
[0104] 为了使得网络吞吐量最大化，并降低智能优化算法的计算复杂度，本申请提出一 种启发式算法，并证明该算法的可W在多项式时间内得到解决。该算法核屯、思想包括两个 阶段。第一阶段是在分层结构中从顶层到底层限制链接能力。第二阶段是尽可能地从底层 到顶层推送流量。第一阶段可W避免过多流量进入容量较小的上行链路。经计算，该算法 的计算复杂度为0巧t?脚。如下为该启发式算法的流程图。
[01化]在一个实施例中，对本申请提供的利用遗传算法根据所述目标函数和约束条件构 造共享底层网络的适应度函数，进而确定各终端设备流量需求的方法，W及根据共享底层 网络的节点遍历残差图进行确定各终端设备流量需求的方法进行仿真分析，其结果如图4、 图5所示，在图4和图5中，横坐标表示数据总需求，单位为Mbps(兆字节每秒），纵坐标表 示共享底层网络的最大吞吐量，单位为Mbps。
[0106] 本实施例中，仿真场景设置如下：生成一个包含一个CC(contrlcenter,控制中 屯、）和10个TD(terminaldevice,终端设备）的节点集。TD节点编号为1至10。每个节 点配备有两个无线电设备，每个无线电有128个子载波。由于上行业务流和下行业务流对 称，为便于分析，本发明只考虑上行链路最佳流量。
[0107] 图4和图5均显示了PLC网络对最大吞吐量的影响。最低的曲线对应只有无线网 状网络来支撑所有的VNs，没有使用PLC网络的情况。在该种情 况下，无线Mesh网络要为 实时服务分配更多的子载波，W保证其可靠性要求。因此，用于分配给最佳流量调度的剩余 子载波较少，导致较低的吞吐量。另一种极端的情况是，在PLC的可靠性足够高，W满足所 有的实时服务的需求，无线Mesh网的全部子载波均可用于最佳流量调度。在该种情况下， 理想的最大的吞吐量是浅藍色的线，它表示最大吞吐量的上限。另外，从0. 1到0. 001改变PLC的PER(eP)，得到一系列仿真图像。较低的eP意味着PLC可提供更高的传输可靠性，因 而WMN中更多的子载波可W用于最佳流量的调度。因此可得最佳流量的最大吞吐量与化C 的阳R负相关。
[0108] 根据图4和图5可W发现，遗传算法得到的最大吞吐量（即本申请提供的利用遗 传算法根据所述目标函数和约束条件构造共享底层网络的适应度函数，进而确定各终端设 备流量需求的方法）总是优于启发式算法（即上述根据共享底层网络的节点遍历残差图进 行确定各终端设备流量需求的方法），该是因为遗传算法总是捜索最大迭代范围内的最优 解，相较于启发式算法，需要更高的时间复杂度和资源。启发式算法牺牲少量吞吐量减少换 来了时间复杂度的显著降低，因此启发式算法更加实用。
[0109] 本发明的流量配置系统与本发明的流量配置方法一一对应，在上述流量配置方法 的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于流量配置系统的实施例中，特此声明。
[0110] W上所述实施例的各技术特征可W进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要该些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0111] W上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进，该些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种流量配置方法，其特征在于，包括如下步骤： 在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与共享底层网络对应的 终端设备的连接关系； 根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中，所述映射关系包括共享底层 网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，以及所述共享底层网络与其对应的终端设备 之间连接链路的映射关系； 根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所述流量需求为各终端设备进 行通信所需要的流量； 根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。2. 根据权利要求1所述的流量配置方法，其特征在于，所述根据所述映射关系确定各 终端设备的流量需求的步骤包括： 根据所述映射关系构造目标函数和约束条件；其中，所述目标函数为;所述约束条件为PraQ)彡Rra⑴，P tjpQ)彡Rjihbf (i)彡rs(i)i =;其中，η为共享底层网 络的节点数，bf(i)为最佳流量请求；Pra(i)为第i个节点的控制消息在PLC上传输成功的 概率，Rcr⑴为第i个节点的控制服务请求的可靠性要求，Pop⑴为第i个节点的操作服务 请求的实际传输成功概率，!^(i)为第i个节点的操作服务请求的可靠性要求，rs(i)为最 佳流量的实际满意部分，Sra (i，j)为记录控制服务的无线电子载波分配方式的η X (η-I)矩 阵，s^i，j)为记录操作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵，sbf(i，j)为记录 最佳流量请求的无线电子载波分配方式的ηX (n-1)矩阵； 利用遗传算法根据所述目标函数和约束条件构造共享底层网络的适应度函数；其中， 所述适应度函数为；其中，η为共享底层网络的节点数， α和β均为约束系数，Pra为控制消息在PLC上传输成功的概率，Rra为可靠性要求指数，P tjp为操作消息在PLC上传输成功的概率，RtjpS操作服务请求系数，rs为最佳流量的实际满意 部分，~为记录控制服务的无线电子载波分配方式的nX (η-I)矩阵，s ^为记录操作服务 的无线电子载波分配方式的nX (η-I)矩阵，Sbf为记录最佳流量请求的无线电子载波分配 方式的η X (η-I)矩阵，S为记录三种请求的所有无线电子载波分配方式的η X (η-I)矩阵； 根据所述适应度函数确定各终端设备的流量需求。3. 根据权利要求1所述的流量配置方法，其特征在于，所述两个异构网络分别为PLC网 络和WMN网络。4. 根据权利要求3所述的流量配置方法，其特征在于，所述根据所述映射关系确定各 终端设备的流量需求的步骤包括： 根据所述映射关系确定共享底层网络的控制消息和操作消息分别在PLC网络和WMN网 络上传送的成功概率； 根据所述成功概率构造可靠性关系；其中，所述可靠性关系为各异构网络向各终端设 备流量传送的成功概率与设定值之间的关系； 根据所述可靠性关系构建共享底层网络的残差图； 根据共享底层网络的节点对所述残差图进行遍历，并根据所遍历的结果确定各终端设 备的流量需求。5. 根据权利要求4所述的流量配置方法，其特征在于，所述根据共享底层网络的节点 对所述残差图进行遍历，并根据所遍历的结果确定各终端设备的流量需求的步骤包括： 从上至下根据共享底层网络的每个节点遍历所述残差图，得到上行链路； 根据所述上行链路的流量确定下行链路的流量，其中，所述下行链路由从下至上根据 共享底层网络的每个节点遍历所述残差图得到； 根据所述上行链路和下行链路的流量确定各终端设备的流量需求。6. 根据权利要求1所述的流量配置方法，其特征在于，还包括： 根据各终端设备的流量需求确定所述共享底层网络的流量吞吐量。7. -种流量配置系统，其特征在于，包括： 设置模块，用于在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与共享 底层网络对应的终端设备的连接关系； 第一确定模块，用于根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中，所述映射 关系包括共享底层网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，以及所述共享底层网络与 其对应的终端设备之间连接链路的映射关系； 第二确定模块，用于根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所述流量需 求为各终端设备进行通信所需要的流量； 配置模块，用于根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。8. 根据权利要求7所述的流量配置系统，其特征在于，所述第二确定模块进一步用于： 根据所述映射关系构造目标函数和约束条件；其中，所述目标函数为;所述约束条件为PraQ)彡Rra⑴，P tjpQ)彡Rjihbf (i)彡rs(i)i =;其中，η为共享底层网 络的节点数，bf(i)为最佳流量请求；Pra(i)为第i个节点的控制消息在PLC上传输成功的 概率，Rcr⑴为第i个节点的控制服务请求的可靠性要求，Pop⑴为第i个节点的操作服务 请求的实际传输成功概率，!^(i)为第i个节点的操作服务请求的可靠性要求，rs(i)为最 佳流量的实际满意部分，Sra (i，j)为记录控制服务的无线电子载波分配方式的η X (η-I)矩 阵，s^i，j)为记录操作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵，sbf(i，j)为记录 最佳流量请求的无线电子载波分配方式的ηX (n-1)矩阵； 利用遗传算法根据所述目标函数和约束条件构造共享底层网络的适应度函数；其中， 所述适应度函数为；其中，η为共享底层网络的节点数， α和β均为约束系数，Pra为控制消息在PLC上传输成功的概率，Rra为可靠性要求指数，P tjp为操作消息在PLC上传输成功的概率，RtjpS操作服务请求系数，rs为最佳流量的实际满意 部分，~为记录控制服务的无线电子载波分配方式的nX (η-I)矩阵，s ^为记录操作服务 的无线电子载波分配方式的nX (η-I)矩阵，Sbf为记录最佳流量请求的无线电子载波分配 方式的η X (n-1)矩阵，S为记录三种请求的所有无线电子载波分配方式的η X (n-1)矩阵； 根据所述适应度函数确定各终端设备的流量需求。9. 根据权利要求7所述的流量配置系统，其特征在于，所述两个异构网络分别为PLC网 络和WMN网络。10. 根据权利要求9所述的流量配置系统，其特征在于，所述第二确定模块进一步用 于： 根据所述映射关系确定共享底层网络的控制消息和操作消息分别在PLC网络和WMN网 络上传送的成功概率； 根据所述成功概率构造可靠性关系；其中，所述可靠性关系为各异构网络向各终端设 备流量传送的成功概率与设定值之间的关系； 根据所述可靠性关系构建共享底层网络的残差图； 根据共享底层网络的节点对所述残差图进行遍历，并根据所遍历的结果确定各终端设 备的流量需求。
【专利摘要】本发明涉及一种流量配置方法和系统，上述流量配置方法，包括如下步骤：在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与共享底层网络对应的终端设备的连接关系；根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。本发明提供的流量配置方法和系统，通过在一个共享底层网络设置两个异构网络，获取所述异构网络与共享底层网络对应的终端设备的连接关系，进而确定共享底层网络的映射关系以及各终端设备的流量需求，根据所述流量需求对共享底层网络的流量进行配置，可以提高相应网络数据通道的吞吐量，保证其实时服务的可靠性。
【IPC分类】H04W28/10, H04L12/927, H04W72/04, H04L12/915
【公开号】CN104902516
【申请号】CN201510290844
【发明人】王柏勇, 吴刚, 陈昌娜, 谢增菘, 何文峰, 林泽兵, 崔兆阳, 黄捷
【申请人】广州供电局有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
【技术领域】
[0001] 本发明设及互联网技术领域，特别是设及一种流量配置方法和系统。
【背景技术】
[0002] 随着电力通信网的快速发展，网络承载业务多样化、数据多元化、信息海量化，为 网络架构带来的新的挑战。数据分析的本质是利用海量数据之间的相关性和因果性，揭示 问题的结果，从而揭示数据背后的活动及管理工作的成效或效益，最终为管理决策提供数 据支撑。大数据体量大不仅仅是数据容量大，更重要的是数据种类繁多，在繁多的各类数据 之间，其相关性和因果性是大数据挖掘的基础，是从疏松信息密度的数据中挖掘高价值信 息量的关键。面临如此巨大的数据处理和分析压力，现有的各种数据处理框架暴露出不同 程度的问题，对此，网络虚拟化的提出是改变现有网络架构僵化问题的一种主要技术途径。 网络虚拟化的本质是通过抽象、分配、隔离机制在一个公共物理网络上独立地操作多个虚 拟网络，从而能够有选择性地进行资源分配与调度，最大化物理网络资源利用率、提高服务 质量、降低网络操作和维护成本。其中网络虚拟化的关键技术是虚拟网络映射问题，即研究 如何将虚拟节点和虚拟链路映射到合适的底层物理节点和链路上。
[0003] 无线Mesh网络（WMN)的出现引起了人们的广泛关注。其方便部署的特性W及使 用无线多跳连接从而扩大覆盖范围的优势使得无线Mesh网络得到业界的广泛认可。另外， 电力线通信任LC)也是一种新兴的通信方式，它不需要额外的基础设施建设，使得其在多 种网络的竞争当中具有一定优势。然而，由于网络干扰和链路衰减导致的误比特率和丢包， 无线Mesh网络（WMN)和电力线通信（PLC)的链接属于有损链路。如果只采用传统的网络 设计方法，就只能提供尽力而为的服务，其中，上述尽力而为的服务指一种标准的因特网服 务模式，其在网络接口发生拥塞时，不顾及用户或应用，马上丢弃数据包，直到业务量有所 减少为止；该样便难W保证实时服务的可靠性。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对现有技术难W保证实时服务可靠性的技术问题，提供一种流 量配置方法和系统。
[0005]一种流量配置方法，包括如下步骤：
[0006]在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与共享底层网络对 应的终端设备的连接关系；
[0007]根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中，所述映射关系包括共享 底层网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，W及所述共享底层网络与其对应的终端 设备之间连接链路的映射关系；
[000引根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所述流量需求为各终端设 备进行通信所需要的流量；
[0009]根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。
[0010] -种流量配置系统，包括；
[0011] 设置模块，用于在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与 共享底层网络对应的终端设备的连接关系；
[0012] 第一确定模块，用于根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中，所述 映射关系包括共享底层网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，W及所述共享底层网 络与其对应的终端设备之间连接链路的映射关系；
[0013] 第二确定模块，用于根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所述流 量需求为各终端设备进行通信所需要的流量；
[0014] 配置模块，用于根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。
[0015] 上述流量配置方法和系统，通过在一个共享底层网络设置两个异构网络，获取所 述异构网络与共享底层网络对应的终端设备的连接关系，进而确定共享底层网络的映射关 系W及各终端设备的流量需求，根据所述流量需求对共享底层网络的流量进行配置，可W 提高相应网络数据通道的吞吐量，保证其实时服务的可靠性。
【附图说明】
[0016] 图1为一个实施例的流量配置方法流程图；
[0017] 图2为一个实施例的异构网络与共享底层网络的连接关系示意图；
[0018] 图3为一个实施例的流量配置系统结构示意图；
[0019] 图4为一个实施例的共享底层网络的最大吞吐量仿真分析示意图；
[0020] 图5为一个实施例的共享底层网络的最大吞吐量仿真分析示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图多本发明提供的流量配置方法和系统的【具体实施方式】进行详细描 述。
[0022] 参考图1，图1所示为一个实施例的流量配置方法流程图，包括如下步骤：
[0023] S10,在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与共享底层网 络对应的终端设备的连接关系；
[0024] 上述步骤S10中，通过允许多个异构网络共存于一个共享底层网络（SN)克服了智 能电力通信网的难W融合的缺点。上述异构网络与共享底层网络的连接关系可W如图2所 示，如图2所示，上述两个异构网络501和502均可W包括多个虚拟网；共享网络底层508 设置多个节点，两个异构网络501和502中的虚拟网络分别与共享网络底层508中的各节 点对应连接。
[0025]S20,根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中，所述映射关系包括 共享底层网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，W及所述共享底层网络与其对应的 终端设备之间连接链路的映射关系；
[0026] 上述步骤S20中，上述共享底层网络的映射关系可W包括共享网络底层的节点映 射关系，W及相应的链路映射关系。
[0027] S30,根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所述流量需求为各终 端设备进行通信所需要的流量；
[002引在一个实施例中，上述步骤S30可W包括：
[0029] 根据所述映射关系构造目标函数和约束条件；其中，所述目标函数为
上述目标函数的含义为共享底层网络流向各终端设备的吞吐量最大化， 其中，n为共享底层网络的节点数，bf(i)为最佳流量请求。所述约束条件为：
[0030] Per(i) >R" (i)，Popa) >R〇p(i)，bf(i) >rsa)i= 1，2,...，n-1，
[0031]
[003引根据上述研究内容，可W得到如下问题模型；无线Mesh网络和化C网络都可W抽 象成无向有权图，分别表示为耐=(N，L")和Gp= (N，Lp)。该两个网络具有相同的节点集 N，其中|N| =n。集合N包含一个CC(记为n。）和（n-l)TD(记为叫，其中i=l，2，...，n)。 除CC外，每个TD节点都具有S个VN请求，即控制服务请求、操作服务请求W及最佳流量 请求。控制服务请求由cr(i) = (L"(i)，R"(i))表示，其中L"a)为主要控制消息长度， R。。）为可靠性要求。or。）映射至IJ异构的SN后的实际传输成概率是PerW。nX(n-1)矩 阵[S"(i，用来记录控制服务的无线电子载波分配方式。操作服务请求由0P(i)= (Lw(i)，Rw(i))表示，其中UpW和R^a)分别为主要操作消息长度和可靠性要求。op(i) 的实际传输成功概率为P^a)。nX(n-l)矩阵[3。。(1，如]。^<。_1>用来记录无线电子载波分 配方式。最佳流量请求由bf(i) = (rs(i))表示，其中rs(i)为最佳流量的实际满意部分， 即实际流量。同理，nX(n-l)矩阵[Sw(i，用来记录无线电子载波分配方式。
[0033] 其中，n为共享底层网络的节点数，bf(i)为最佳流量请求，P"(i)为第i个节点 的控制消息在PLC上传输成功的概率，R"(i)为第i个节点的控制服务请求的可靠性要求， Pw(i)为第i个节点的操作服务请求的实际传输成功概率，Rw(i)为第i个节点的操作服 务请求的可靠性要求，rs(i)为最佳流量的实际满意部分，s"(i，j)为记录控制服务的无线 电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵，Sw(i，j)为记录操作服务的无线电子载波分配方式的 nX(n-1)矩阵，Sbf(i，如为记录最佳流量请求的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵。
[0034] 利用遗传算法根据所述目标函数和约束条件构造共享底层网络的适应度函数；其 中，所述适应度函数关
，其中，n为共享底层网络的节点 数，a和P均为约束系数，P"为控制消息在PLC上传输成功的概率，R"为可靠性要求指 数，P。。为操作消息在PLC上传输成功的概率，R。。为操作服务请求系数，rs为最佳流量的实 际满意部分，为记录控制服务的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵，S。。为记录操 作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵，Sbf为记录最佳流量请求的无线电子载 波分配方式的nX(n-1)矩阵，S为记录S种请求的所有无线电子载波分配方式的nX(n-1) 矩阵。
[0035] 根据所述适应度函数确定各终端设备的流量需求。
[0036] 本实施例中，上述流量需求利用遗传算法进行确定，首先需要根据共享底层网络 的各参数设置遗传种群数目为P，迭代次数为G，交叉概率为P。，变异概率为Py，在进行相应 目标函数、约束条件的构造，根据上述约束条件求解目标函数，进一步构造相应的适应度函 数，进行共享底层网络对应的各终端设备的流量需求的确定，其可w准确确定未来大数据 环境下的流量需求，并完成相关配置。
[0037] 在一个实施例中，上述两个异构网络可W分别为PLC网络和WMN网络
[003引作为一个实施例，上述步骤S30可W包括：
[0039] 根据所述映射关系确定共享底层网络的控制消息和操作消息分别在PLC网络和 WMN网络上传送的 成功概率；
[0040] 根据所述成功概率构造可靠性关系；其中，所述可靠性关系为各异构网络向各终 端设备流量传送的成功概率与设定值之间的关系；
[0041] 根据所述可靠性关系构建共享底层网络的残差图；
[0042] 根据共享底层网络的节点对所述残差图进行遍历，并根据所遍历的结果确定各终 端设备的流量需求。
[0043] 作为一个实施例，上述根据共享底层网络的节点对所述残差图进行遍历，并根据 所遍历的结果确定各终端设备的流量需求的步骤可W包括：
[0044] 从上至下根据共享底层网络的每个节点遍历所述残差图，得到上行链路；
[0045] 根据所述上行链路的流量确定下行链路的流量，其中，所述下行链路由从下至上 根据共享底层网络的每个节点遍历所述残差图得到；
[0046] 根据所述上行链路和下行链路的流量确定各终端设备的流量需求。
[0047] S40,根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。
[0048] 本实施例提供的流量配置方法，通过在一个共享底层网络设置两个异构网络，获 取所述异构网络与共享底层网络对应的终端设备的连接关系，进而确定共享底层网络的映 射关系W及各终端设备的流量需求，根据所述流量需求对共享底层网络的流量进行配置， 可W提高相应网络数据通道的吞吐量，保证其实时服务的可靠性。
[0049] 在一个实施例中，上述流量配置方法还可W包括：
[0化0] 根据各终端设备的流量需求确定所述共享底层网络的流量吞吐量。
[0化1] 本实施例根据各终端设备的流量需求确定所述共享底层网络的流量吞吐量，可W 有效提高整个共享底层网络的吞吐量，保证相关网络实时服务的可靠性。
[0化2] 参考图3,图3所示为一个实施例的流量配置系统结构示意图，包括；
[0053] 设置模块10,用于在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络 与共享底层网络对应的终端设备的连接关系；
[0054] 第一确定模块20,用于根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中， 所述映射关系包括共享底层网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，W及所述共享底 层网络与其对应的终端设备之间连接链路的映射关系；
[0055] 第二确定模块30,用于根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所 述流量需求为各终端设备进行通信所需要的流量；
[0化6] 在一个实施例中，上述第二确定模块可W进一步用于：
[0057] 根据所述映射关系构造目标函数和约束条件；其中，所述目标函数为
上述目标函数的含义为共享底层网络流向各终端设备的吞吐量最大化， 其中，n为共享底层网络的节点数，bf(i)为最佳流量请求。所述约束条
[005引件为P"(i) > Rcr(i)，P0p(i) > R0p(i)，bf(i) >rs(i)i = l，2，...，n-l，
[0059]
.其中，n为共享底层网络的 节点数，bfa)为最佳流量请求，p"a)为第i个节点的控制消息在PLc上传输成功的 概率，R"(i)为第i个节点的控制服务请求的可靠性要求，Pw(i)为第i个节点的操作 服务请求的实际传输成功概率，Rw(i)为第i个节点的操作服务请求的可靠性要求， rs(i)为最佳流量的实际满意部分，s"(i，j)为记录控制服务的无线电子载波分配方式 的nX(n-1)矩阵，8。。(1，j)为记录操作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵， Sbf(i，j)为记录最佳流量请求的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵。利用遗传算法 根据所述目标函数和约束条件构造共享底层网络的适应度函数；其中，所述适应度函数为
其中，n为共享底层网络的节点数，a和P均为约束系 数，P。为控制消息在PLC上传输成功的概率，R。为可靠性要求指数，P。。为操作消息在化C上传输成功的概率，R。。为操作服务请求系数，rs为最佳流量的实际满意部分，S"为记录控 制服务的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵，S。。为记录操作服务的无线电子载波分 配方式的nX(n-1)矩阵，Sbf为记录最佳流量请求的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩 阵，S为记录S种请求的所有无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵。
[0060] 根据所述适应度函数确定各终端设备的流量需求。
[0061] 在一个实施例中，上述两个异构网络可W分别为PLC网络和WMN网络
[0062] 作为一个实施例，上述第二确定模块可W进一步用于：
[0063] 根据所述映射关系确定共享底层网络的控制消息和操作消息分别在PLC网络和 WMN网络上传送的成功概率；
[0064] 根据所述成功概率构造可靠性关系；其中，所述可靠性关系为各异构网络向各终 端设备流量传送的成功概率与设定值之间的关系；
[0065] 根据所述可靠性关系构建共享底层网络的残差图；
[0066] 根据共享底层网络的节点对所述残差图进行遍历，并根据所遍历的结果确定各终 端设备的流量需求。
[0067] 配置模块40,用于根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。
[0068] 在一个实施例中，NV(NetworkingVirtualization,网络虚拟化）是一种有前景良 好的技术，它通过允许多个异构网络共存于一个共享底层网络（SN)克服了智能电力通信 网的难W融合的缺点。该些异构网络被称为VNs，它提供量身定制的端到端服务。V化从SN 中独立出来，从而提供更大的灵活性、可配置性和管理性。每个衬底节点能够支持多个虚拟 节点，而且各个Ws独立运行互不干扰。如图2所示，不同的拓扑结构的两个异构VNs(VN1 和VN2)共存于一个SN中，它们分别操作并提供不同的数据处理服务。
[0069] 由于智能电力通信网要求各种应用服务（包括实时和尽力而为的服务），NV的设 计思想非常适合智能电网通信。也就是说，不同的应用程序在通信基础设施上在不同的VNs 上运行。经过适当的资源配置，该些V化可W互不影响地独立运行。NV的一个重大挑战是 如何处理从虚拟节点和虚拟链接映射到物理节点和链接，即高效映射方法的V肥问题。然 后就是当虚拟节点和虚拟链接映射到SN中的衬底节点和路径时，则VNE映射完成。该两 个阶段或w独立，或w协调的方式，实现节点及链接映射。网络虚拟化技术能共享底层网 络资源，在此基础上建立多个相互隔离的虚拟网络。每个虚拟网络由虚拟节点和节点之间 的虚拟链路组成。利用底层网络设备对网络虚拟化的支持，虚拟网络能在对底层网络不产 生影响的前提下，开展新型网络体系结构和相关技术的研发。在网络虚拟化环境中，网络 服务提供商ISP(InternetServiceProvider)分离为基础设施提供商（Infrastruc1:ure Provider,InF〇和服务提供商（ServiceProvider,SP)，使网络技术的改进和创新不再受传 统运营商之间沟通的限制而变得更加灵活。InP管理运营底层的物理网络，SP依据用户的 虚拟网络请求中节点和链路的约束租用InP的物理网络资源，此过程为虚拟网络映射，已 经被证明是一个NP-Hard问题。
[0070] 在智能电力通信网的中，WMN和PLC网络均在同一时间建立在SN上。由于两个网 络PHY的传输介质不同，它们可能具有不同的拓扑结构和不同的传输特性。此时Ws可W 嵌入到基于多种需求的两个异构S化中。该一特性使得智能电力通信网中的VNE成为一个 独特而富有挑战性的研究课题。由于映射到智能电力通信网中的节点是确定的，作为通信 服务终端只是根据指定的电力设备来确定。然而，在智能配电网的环境中，有两个S化可用 于（即WMN网络和化C网络）链接的映射。
[0071] 在虚拟网络映射问题中，底层物理网络可W形式化为一个无向图 G'' =(-，其中，妒和LS分别表示底层节点集合和底层链路集合，并把LS中的链 路组成的路径记为F; ^表示底层节点属性集合，如节点的CPU资源或物理位置；4表示 底层链路属性集合，如链路的带宽资源或延迟特性.虚拟网络请求形式化为一个无向图 f/' =(~"，Z-I 、心，其中，N邢LV分别表示虚拟节点集合和虚拟链路集合，C;，表示虚拟节点 约束集合，G表示虚拟链路约束集合。
[0072] 为了更精确地描述虚拟网络映射问题，可W如下所示定义虚拟网络映射：
[007引定义1 ;设底层物理网络为护，虚拟网络为护，则称从GV到G吁集的映射 M:GV一（N'，P'，Rn，Rl)为一次虚拟网络映射，其中，W'cAT,卢'cps;Rn和Rl分别表示分 配给虚拟网络请求的节点资源集合和链路资源集合。从虚拟网络映射的定义可W看到，虚 拟网络映射问题可W分解为两个子问题，即虚拟节点映射问题和虚拟链路映射问题。
[0074]定义2 ;底层物理网络为护，虚拟网络为护，则称从GV到G吁集的映射 ）为一次虚拟网络节点映射。
[007引定义3 ;底层物理网络为护，虚拟网络为GV，则称从GV到G吁集的映射M'' 为一次虚拟网络节点映射。
[0076] 首先，本发明要先分析PLC网络和WMN网络中的关键参数，然后，给出PLC网络和 WMN网络的底层映射模型，进而建立问题模型。在PLC网络和WMN网络中，需要传送请求的 控制和操作消息，因此下面分析两种网络的分别传送不同信息的成功概率，进而约束目标 函数。
[0077] 首先分析PLC网络的误包率带来的成功传输概率问题。误包率用0p表示，终端 到基节点的跳数用h表示。当请求的控制和操作服务的流量负载的不是很重时，即处于免 竞争时段（CFP)，资源总是可W被分配的。因此，控制消息在PLC上传输的成功概率（记为P cK)是：
[007引
[0079] 给定的第i跳的碰撞概率P，连续传输概率Cpw可化围过Cpw= 1-P来计算。基 于该些理论，在PLC上的操作信息传送的成功概率Pw是：
(2)
[0080]
[0081] 其中，eP是PLC链路的误码率，h表示终端到基节点的跳数，Cpw表示连续传输概 率。
[0082] 接着分析无线Mesh网络的子载波分配问题。相较于PLC网络，WMN提供了更高的 带宽和比特率。因此，在本发明的设计中，WMN必须支持管理与数据区的V化而不是控制与 操作区的VNs。为了保证实时服务的质量，不同的Ws应保持独立，不应相互干扰。NV的一 个基本原则是，当多个VN共存于同一物理层的无线Mesh网络时，一个VN的活动应该不会 影响任何其他VNs，反之亦然。与传统意义上的虚拟网络映射不同，不需要物理节点到虚拟 节点的映射，而物理链路到虚拟链路的映射转化为物理层子载波的分配调度虚拟化，即一 个控制CC(contrlcenter,控制中屯、）和若干个TD(terminaldevice,终端设备）组成虚 拟网络，TD之间存在固定的子载波进行控制和操作信息的传输。
[008引根据上述研究内容，可W得到如下问题模型；无线Mesh网络和化C网络都可W抽 象成无向有权图，分别表示为耐=(N，L")和Gp= (N，Lp)。该两个网络具有相同的节点集 N，其中|N| =n。集合N包含一个CC(记为n。）和（n-l)TD(记为叫，其中i=l，2，...，n)。 除CC外，每个TD节点都具有S个VN请求，即控制服务请求、操作服务请求W及最佳流量 请求。控制服务请求由cr(i) = (L"(i)，R"(i))表示，其中L"a)为主要控制消息长度， R。。）为可靠性要求。or。）映射至IJ异构的SN后的实际传输成概率是PcrW。nX(n-1)矩 阵[S"(i，用来记录控制服务的无线电子载波分配方式。操作服务请求由0P(i)= (Lw(i)，Rw(i))表示，其中UpW和R^a)分别为主要操作消息长度和可靠性要求。op(i) 的实际传输成功概率为P^a)。nX(n-l)矩阵[3。。(1，如]。^<。_1>用来记录无线电子载波分 配方式。最佳流量请求由bf(i) = (rs(i))表示，其中rs(i)为最佳流量的实际满意部分， 即实际流量。同理，nX(n-l)矩阵[Sw(i，用来记录无线电子载波分配方式。
[0084] 为了满足实时服务可靠性要求和在不违背子载波频率约束的条件下最大化业务 总吞吐量，可W将目标函数设定为：
[0085]
(3)
[0086] 满足如下约束条件：
[0087] Per(i) >R" (i)，Popa) >R〇p(i)，bf(i) >rsa)i= 1，2,...，n-1 [008引
[0089] 上述目标函数的含义为共享底层网络流向各终端设备的吞吐量最大化，其中，n为 共享底层网络的节点数，bf(i)为最佳流量请求。
[0090] n为共享底层网络的节点数，bfa)为最佳流量请求，p"a)为第i个节点的控制 消息在PLC上传输成功的概率，R"a)为第i个节点的控制服务请求的可靠性要求，Pw(i) 为第i个节点的操作服务请求的实际传输成功概率，R。。(i)为第i个节点的操作服务请求的 可靠性要求，rs(i)为最佳流量的实际满意部分，s"(i，j)为记录控制服务的无线电子载波 分配方式的nX(n-1)矩阵，Sw(i，如为记录操作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-1) 矩阵，Sbf(i，j)为记录最佳流量请求的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵。
[0091] 由于目标函数W及参数调整的多样化，可W证明找到最优解是一个非确定多项式 问题。而遗传算法在建立数学模型时不需要考虑问题的内在性质，对于任意形式的目标函 数和约束，无论是线性的还是非线性的，离散的还是连续的均可处理。遗传算法直接对结 构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有内在的隐并行性和更好的全局寻 优能力；采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优化的捜索空间，自适应地调整捜索方 向，不需要确定的规则。因此，本申请采用遗传算法来解决上述问题，主要步骤如下：
[0092]首先进行遗传算法的初始化过程；设置遗传种群数目为P，迭代次数为G，交叉概 率为P。，变异概率为Py。本申请采用二进制编码方式，无线Mesh网络和化C网络都含有N 个节点，由于CC(contrlcenter,控制中屯、）节点只用于控制和调度，不参与染色体编码。 因此，仅对n-1个TD(terminaldevice,终端设备）节点进行编码。将个体染色体设置为 gene= [cr。cr2,. . .，crn-i;0P1，OP2, . . .，0Pn-i;bf1，bf2, . . .，bfn-i]，每个染色体相当于当前 TD节点的参数设置。在捜索最优解的过程中，可W同时对控制服务请求、操作服务请求和最 佳流量请求进行优化。在初始化和编码之后，对种群中的每个个体进行评估，将拥有最佳适 应度的解作为局部个体最优解，对于初始种群来说同时也是全局最优解。确定一个适当的 适应度函数，从而评价每个染色体的优劣，使得种群向更好的方向繁衍。
[0093]结合公式所示（3)的目标函数和相应的约束条件，S种服务信息的可靠性由传送 成功概率影响，另外，也要考虑无线电子载波的分配问题，因此确定适应度函数如下；
[0094]
U)
[00巧]其中，n为共享底层网络的节点数，a和P均为约束系数，P"为控制消息在化C上传输成功的概率，R"为可靠性要求指数，P。。为操作消息在PLC上传输成功的概率，R。。为 操作服务请求系数，rs为最佳流量的实际满意部分，为记录控制服务的无线电子载波分 配方式的nX(n-1)矩阵，S。。为记录操作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵， Sbf为记录最佳流量请求的无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵，S为记录S种请求的所 有无线电子载波分配方式的nX(n-1)矩阵。
[0096]根据计算的适应度结果，将适应度高的优化个体直接遗传到下一代或通过配对交 叉产生新的个体再遗传到下一代。遗传算子分为选择、交叉、变异=方面。每次运算先由选 择操作挑选出两个染色体，继而由交叉概率判断是否进行交叉，最后依变异概率对交叉后 的结果进行调整。将经过选择、交叉、变异后的结果作为新的种群，重复上述操作直到达到 迭代次数G，所有记录中的适应度函数最高的结果即为所求最优解。由于遗传算法的特性， 非常容易将遗传算法用到并行计算和群集环境中。一种方法是直接把每个节点当成一个并 行的种群看待。然后有机体根据不同的繁殖方法从一个节点迁移到另一个节点。另一种方 法是"农场主/劳工"体系结构，指定一个节点为"农场主"节点，即本申请中的CC节点，负 责选择有机体和分派适应度的值，另外的节点作为"劳工"节点，即上述TD节点负责重新组 合、变异和适应度函数的评估，进而在大数据环境下分配相应的流量传送。
[0097] 基于虚拟网络映射算法的策略，本发明的启发式算法采用=步走策略；首先，计 算PLC网络中实时服务的成功概率；然后，进行无线网格网络的实时服务的子载波分配；最 后，最大化最优服务吞吐量。下面，详细介绍每一步的实现过程：
[009引首先，PLC网络作为实时服务的传输介质之一。在PLC网络中，控制服务工作在CFP，而操作服务工作在CAP。根据公式（1)和（2)，可W计算PLC网络中的实时业务传输的 成功概率（用PpK表示）。
[0099] 另外，无线Mesh网络作为实时服务的另一种传输介质，W提高分集增益和可靠 性。P胃为无线Mesh网络中实时业务传输的成功概率，Rkw为实时业务的可靠性要求。由于 实时业务在两个SN上进行传输，分集增益使得该实时业务的可靠性等于至少在一个SN上 传输成功的概率。可W得到：
[0100]
巧）
[0101] 根据化C网络中得到实时业务传输成功概率，在无线Mesh网络中，可靠性的下界 可W表示为：
[0102]
W)
[0103] 最后，为了使得业务吞吐量最大化，无线Mesh网络的残差护=(N，E*)用于最佳流 量的计算。
[0104] 为了使得网络吞吐量最大化，并降低智能优化算法的计算复杂度，本申请提出一 种启发式算法，并证明该算法的可W在多项式时间内得到解决。该算法核屯、思想包括两个 阶段。第一阶段是在分层结构中从顶层到底层限制链接能力。第二阶段是尽可能地从底层 到顶层推送流量。第一阶段可W避免过多流量进入容量较小的上行链路。经计算，该算法 的计算复杂度为0巧t?脚。如下为该启发式算法的流程图。
[01化]在一个实施例中，对本申请提供的利用遗传算法根据所述目标函数和约束条件构 造共享底层网络的适应度函数，进而确定各终端设备流量需求的方法，W及根据共享底层 网络的节点遍历残差图进行确定各终端设备流量需求的方法进行仿真分析，其结果如图4、 图5所示，在图4和图5中，横坐标表示数据总需求，单位为Mbps(兆字节每秒），纵坐标表 示共享底层网络的最大吞吐量，单位为Mbps。
[0106] 本实施例中，仿真场景设置如下：生成一个包含一个CC(contrlcenter,控制中 屯、）和10个TD(terminaldevice,终端设备）的节点集。TD节点编号为1至10。每个节 点配备有两个无线电设备，每个无线电有128个子载波。由于上行业务流和下行业务流对 称，为便于分析，本发明只考虑上行链路最佳流量。
[0107] 图4和图5均显示了PLC网络对最大吞吐量的影响。最低的曲线对应只有无线网 状网络来支撑所有的VNs，没有使用PLC网络的情况。在该种情 况下，无线Mesh网络要为 实时服务分配更多的子载波，W保证其可靠性要求。因此，用于分配给最佳流量调度的剩余 子载波较少，导致较低的吞吐量。另一种极端的情况是，在PLC的可靠性足够高，W满足所 有的实时服务的需求，无线Mesh网的全部子载波均可用于最佳流量调度。在该种情况下， 理想的最大的吞吐量是浅藍色的线，它表示最大吞吐量的上限。另外，从0. 1到0. 001改变PLC的PER(eP)，得到一系列仿真图像。较低的eP意味着PLC可提供更高的传输可靠性，因 而WMN中更多的子载波可W用于最佳流量的调度。因此可得最佳流量的最大吞吐量与化C 的阳R负相关。
[0108] 根据图4和图5可W发现，遗传算法得到的最大吞吐量（即本申请提供的利用遗 传算法根据所述目标函数和约束条件构造共享底层网络的适应度函数，进而确定各终端设 备流量需求的方法）总是优于启发式算法（即上述根据共享底层网络的节点遍历残差图进 行确定各终端设备流量需求的方法），该是因为遗传算法总是捜索最大迭代范围内的最优 解，相较于启发式算法，需要更高的时间复杂度和资源。启发式算法牺牲少量吞吐量减少换 来了时间复杂度的显著降低，因此启发式算法更加实用。
[0109] 本发明的流量配置系统与本发明的流量配置方法一一对应，在上述流量配置方法 的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于流量配置系统的实施例中，特此声明。
[0110] W上所述实施例的各技术特征可W进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要该些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0111] W上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进，该些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种流量配置方法，其特征在于，包括如下步骤： 在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与共享底层网络对应的 终端设备的连接关系； 根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中，所述映射关系包括共享底层 网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，以及所述共享底层网络与其对应的终端设备 之间连接链路的映射关系； 根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所述流量需求为各终端设备进 行通信所需要的流量； 根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。2. 根据权利要求1所述的流量配置方法，其特征在于，所述根据所述映射关系确定各 终端设备的流量需求的步骤包括： 根据所述映射关系构造目标函数和约束条件；其中，所述目标函数为;所述约束条件为PraQ)彡Rra⑴，P tjpQ)彡Rjihbf (i)彡rs(i)i =;其中，η为共享底层网 络的节点数，bf(i)为最佳流量请求；Pra(i)为第i个节点的控制消息在PLC上传输成功的 概率，Rcr⑴为第i个节点的控制服务请求的可靠性要求，Pop⑴为第i个节点的操作服务 请求的实际传输成功概率，!^(i)为第i个节点的操作服务请求的可靠性要求，rs(i)为最 佳流量的实际满意部分，Sra (i，j)为记录控制服务的无线电子载波分配方式的η X (η-I)矩 阵，s^i，j)为记录操作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵，sbf(i，j)为记录 最佳流量请求的无线电子载波分配方式的ηX (n-1)矩阵； 利用遗传算法根据所述目标函数和约束条件构造共享底层网络的适应度函数；其中， 所述适应度函数为；其中，η为共享底层网络的节点数， α和β均为约束系数，Pra为控制消息在PLC上传输成功的概率，Rra为可靠性要求指数，P tjp为操作消息在PLC上传输成功的概率，RtjpS操作服务请求系数，rs为最佳流量的实际满意 部分，~为记录控制服务的无线电子载波分配方式的nX (η-I)矩阵，s ^为记录操作服务 的无线电子载波分配方式的nX (η-I)矩阵，Sbf为记录最佳流量请求的无线电子载波分配 方式的η X (η-I)矩阵，S为记录三种请求的所有无线电子载波分配方式的η X (η-I)矩阵； 根据所述适应度函数确定各终端设备的流量需求。3. 根据权利要求1所述的流量配置方法，其特征在于，所述两个异构网络分别为PLC网 络和WMN网络。4. 根据权利要求3所述的流量配置方法，其特征在于，所述根据所述映射关系确定各 终端设备的流量需求的步骤包括： 根据所述映射关系确定共享底层网络的控制消息和操作消息分别在PLC网络和WMN网 络上传送的成功概率； 根据所述成功概率构造可靠性关系；其中，所述可靠性关系为各异构网络向各终端设 备流量传送的成功概率与设定值之间的关系； 根据所述可靠性关系构建共享底层网络的残差图； 根据共享底层网络的节点对所述残差图进行遍历，并根据所遍历的结果确定各终端设 备的流量需求。5. 根据权利要求4所述的流量配置方法，其特征在于，所述根据共享底层网络的节点 对所述残差图进行遍历，并根据所遍历的结果确定各终端设备的流量需求的步骤包括： 从上至下根据共享底层网络的每个节点遍历所述残差图，得到上行链路； 根据所述上行链路的流量确定下行链路的流量，其中，所述下行链路由从下至上根据 共享底层网络的每个节点遍历所述残差图得到； 根据所述上行链路和下行链路的流量确定各终端设备的流量需求。6. 根据权利要求1所述的流量配置方法，其特征在于，还包括： 根据各终端设备的流量需求确定所述共享底层网络的流量吞吐量。7. -种流量配置系统，其特征在于，包括： 设置模块，用于在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与共享 底层网络对应的终端设备的连接关系； 第一确定模块，用于根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；其中，所述映射 关系包括共享底层网络的各节点与对应的终端设备的映射关系，以及所述共享底层网络与 其对应的终端设备之间连接链路的映射关系； 第二确定模块，用于根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；其中，所述流量需 求为各终端设备进行通信所需要的流量； 配置模块，用于根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。8. 根据权利要求7所述的流量配置系统，其特征在于，所述第二确定模块进一步用于： 根据所述映射关系构造目标函数和约束条件；其中，所述目标函数为;所述约束条件为PraQ)彡Rra⑴，P tjpQ)彡Rjihbf (i)彡rs(i)i =;其中，η为共享底层网 络的节点数，bf(i)为最佳流量请求；Pra(i)为第i个节点的控制消息在PLC上传输成功的 概率，Rcr⑴为第i个节点的控制服务请求的可靠性要求，Pop⑴为第i个节点的操作服务 请求的实际传输成功概率，!^(i)为第i个节点的操作服务请求的可靠性要求，rs(i)为最 佳流量的实际满意部分，Sra (i，j)为记录控制服务的无线电子载波分配方式的η X (η-I)矩 阵，s^i，j)为记录操作服务的无线电子载波分配方式的nX(n-l)矩阵，sbf(i，j)为记录 最佳流量请求的无线电子载波分配方式的ηX (n-1)矩阵； 利用遗传算法根据所述目标函数和约束条件构造共享底层网络的适应度函数；其中， 所述适应度函数为；其中，η为共享底层网络的节点数， α和β均为约束系数，Pra为控制消息在PLC上传输成功的概率，Rra为可靠性要求指数，P tjp为操作消息在PLC上传输成功的概率，RtjpS操作服务请求系数，rs为最佳流量的实际满意 部分，~为记录控制服务的无线电子载波分配方式的nX (η-I)矩阵，s ^为记录操作服务 的无线电子载波分配方式的nX (η-I)矩阵，Sbf为记录最佳流量请求的无线电子载波分配 方式的η X (n-1)矩阵，S为记录三种请求的所有无线电子载波分配方式的η X (n-1)矩阵； 根据所述适应度函数确定各终端设备的流量需求。9. 根据权利要求7所述的流量配置系统，其特征在于，所述两个异构网络分别为PLC网 络和WMN网络。10. 根据权利要求9所述的流量配置系统，其特征在于，所述第二确定模块进一步用 于： 根据所述映射关系确定共享底层网络的控制消息和操作消息分别在PLC网络和WMN网 络上传送的成功概率； 根据所述成功概率构造可靠性关系；其中，所述可靠性关系为各异构网络向各终端设 备流量传送的成功概率与设定值之间的关系； 根据所述可靠性关系构建共享底层网络的残差图； 根据共享底层网络的节点对所述残差图进行遍历，并根据所遍历的结果确定各终端设 备的流量需求。
【专利摘要】本发明涉及一种流量配置方法和系统，上述流量配置方法，包括如下步骤：在一个共享底层网络设置两个异构网络，并获取所述异构网络与共享底层网络对应的终端设备的连接关系；根据所述连接关系确定共享底层网络的映射关系；根据所述映射关系确定各终端设备的流量需求；根据所述流量需求配置共享底层网络流向各终端设备的流量。本发明提供的流量配置方法和系统，通过在一个共享底层网络设置两个异构网络，获取所述异构网络与共享底层网络对应的终端设备的连接关系，进而确定共享底层网络的映射关系以及各终端设备的流量需求，根据所述流量需求对共享底层网络的流量进行配置，可以提高相应网络数据通道的吞吐量，保证其实时服务的可靠性。
【IPC分类】H04W28/10, H04L12/927, H04W72/04, H04L12/915
【公开号】CN104902516
【申请号】CN201510290844
【发明人】王柏勇, 吴刚, 陈昌娜, 谢增菘, 何文峰, 林泽兵, 崔兆阳, 黄捷
【申请人】广州供电局有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
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