一种考虑通信时延的调度方法

技术领域

本发明涉及电力通信领域，具体涉及一种考虑通信延时的调度方法。

背景技术

在电力通信领域，通信时延是指从信息发送端发送数据到信息接收端接收到数据所经历的时间。通信时延是电力通信系统性能的重要指标之一，对于实时通信和高可靠性通信尤为重要。电力通信业务服务质量(Quality ofservice,QoS)是针对具体电力通信业务或应用的服务质量保障，通过对不同的业务或应用进行分类、标记、调度、限速等控制，以实现对不同业务的优先级控制、带宽保障、时延保证、丢包率控制等控制和保障，满足业务对网络服务质量的需求。在电力系统中，不同类型的业务对通信网络的服务质量有不同的要求，例如变电站将高压电转化为低压电并分发至配电网的过程，需要较高的优先级。而读表业务不需要实时传输数据，对服务质量要求较低，对传输数据准确性要求较高。但是，无法避免遇到一些突发事件，例如电表检测到故障并报警。在遇到紧急情况时，应当动态的改变业务优先级，来确保故障信息可以及时上报，保障电网的QoS。

目前，电力通信业务类型差异化较大，对业务的优先级设定较复杂。首先，已有的QoS保障算法大多仅针对如加权公平队列算法(WFQ)一种算法进行改进。由于电力通信涉及设备多样化、业务QoS要求不同，仅采用单一算法进行优化，难以满足电力通信业务对QoS的需求。其次，在同一业务发生紧急情况时，业务优先级也会发生变化，并且要想动态调整业务优先级，首先要区分业务类型。因此，本发明提出一种基于循环神经网络(RNN)分类器的电力通信业务改进型动态加权公平队列调度算法，通过RNN分类器对需判定优先级的电力通信业务类型进行判断后，再利用改进型动态加权公平队列调度算法进行调度。

本发明可以取得的好处是有效降低传统调度算法中遭遇突发情况而产生的超高时延，实现电力通信业务的分类及公平动态带宽分配，有效保证电力通信业务服务的公平性，进一步提高电力通信业务整体QoS，为电力系统安全稳定运行提供技术支撑。

发明内容

通信过程必然会产生时延，不同通信业务对通信时延的要求不同，即业务QoS要求不同。本发明提供一种考虑通信时延的调度方法。

本发明采用以下方案实现：一种考虑通信时延的调度方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：利用RNN分类器对发送过来的电力通信业务数据流的报头信息进行识别和分类；

步骤2：对Ⅰ级业务采用PQ算法调度，然后进行输出；对Ⅱ级业务、Ⅲ级业务、Ⅳ级业务的队列长度进行计算，如果该队列长度超过队列缓冲区容量，则动态更新权值，否则进入步骤4；

步骤3：按照各个电力通信业务队列更新后的权值进行动态带宽分配；

步骤4：计算各队列的虚拟完成时间；

步骤5：根据所有的电力通信业务报文最小结束服务虚拟时间的结果，优先调度虚拟结束服务时间短的队列。

与最接近的现有技术相比，本发明具有如下显著进步：

本发明提供的一种考虑通信时延的调度方法，包括：构建电力通信业务数据资源库，通过对业务数据流报文信息进行识别，对不同类型的业务分类，利用RNN分类器对业务类型进行分类，再利用改进型动态加权公平队列调度算法，将时延要求高(QoS要求高)的业务优先级适当提高，从而减小紧急业务时延，保证业务QoS。在紧急情况下，业务时延要尽可能的小，并且调度的优先级最高，所以对紧急型业务采用严格优先级队列算法，其它业务采用基于动态权值的WFQ算法，能够保证电力通信业务服务的公平性，进一步提高电力通信业务整体QoS，为电力系统安全稳定运行提供技术支撑。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中提供的方法流程图；

图2为本发明具体实施方式中改进型动态加权公平队列调度算法示意图；

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

图1给出了本发明实施步骤。在步骤S101，首先需要获取电力通信业务数据流的报文信息，报文信息是识别分类的基础。采用RNN来处理序列数据，因为隐含层是可循环的，神经元在某一时刻的输出可以再次作为输入传递给神经元。RNN作为电力通信业务的神经网络分类器，不仅层之间全连接，而且每层之间的神经元也相互连接，能够实现权重共享。RNN可以逼近所有的非线性系统，在输入序列的长度上没有限制，计算能力强，适用于业务序列长度不确定的电力通信业务。在对电力通信业务报文信息识别、分类后，根据其优先级不同，对初始权值进行赋值。

在步骤S102，在每次调度队列后，计算队列长度，更新相应的队列权重。当电力通信业务队列没有超过队列缓冲区容量且网络没有拥塞时，此时权值能够满足队列调度要求，权值仍为初始权值，采用传统的WFQ算法进行调度。当突发紧急业务时，队列调度任务必然会中断，造成大量报文信息堆积，阻塞网络。此时队列长度超过队列缓冲区容量，为使队列能够及时调度转发，需要动态调整该队列的权值，选择虚拟完成时间最小的数据包进行发送，缓解网络拥堵情况，最大程度减小通信时延，保障通信业务的QoS。

将分类后的数据归入4个优先级不同的队列，并为队列赋初始权重w

设一共有j个数据包，其中有k个数据包需要增加权值，则非空队列i增加的权值为:

式中，δ

引入增益权重系数作为动态调整队列权值的依据，增益权重系数的计算公式为：

δ＝L/w(2)

式中L为队列长度。

则第i个队列更新后的权值w

式中L

当队列长度小于等于设定的临界值时，队列的权重为初始权重w

在完成步骤102的队列权值更新后，步骤103更新带宽分配。步骤103的带宽分配为动态带宽分配，是根据网络的实际需求和队列取值情况，实时地调整带宽分配，以确保通信网络的性能和稳定性。动态带宽分配可以更加灵活地应对网络任务的变化和数据传输需求的变化，提高网络的利用率和性能。

设所有非空队列预先分配权重的总和为S，则有

其中Φ为非空队列集合，S

队列i更新权重前所占带宽B

B

队列i更新权重后所占带宽B

B

B为交换机端口总带宽。

在步骤104对队列权重更新后的虚拟完成时间进行预测，权重更新后，队列i的第n个数据包离开的时间t

t

t

根据动态分配带宽的情况，预测队列数据包时延变化，了解队列调度完成的虚拟时间，进行步骤105，对时间较短的队列优先调度，依次有序调度，直至完成相关业务所有队列的调度。

最后应当说明的是：本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。