面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)的配電邊緣計(jì)算終端優(yōu)化部署方法

秦強(qiáng)，劉文澤，譚煒豪，蔡澤祥，岑伯維，匡佩

(華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣州市 510641)

0 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與“雙碳”目標(biāo)的不斷驅(qū)動(dòng)[1-3]，傳統(tǒng)配電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)逐步發(fā)展[4-5]，配用電物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生[6-7]。新型負(fù)荷、智能終端、分布式電源等設(shè)備的泛在接入[8]使配用電物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備成本和運(yùn)行成本顯著提高。同時(shí)，隨著海量新型業(yè)務(wù)的產(chǎn)生[9]，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量急劇增加，向業(yè)務(wù)處理設(shè)備的資源配置和業(yè)務(wù)延時(shí)提出新需求[10-12]，系統(tǒng)的業(yè)務(wù)支撐能力面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[13-14]。

基于邊緣計(jì)算(edge computing, EC)和軟件定義網(wǎng)絡(luò)(software defined network, SDN)的配用電物聯(lián)網(wǎng)[15-16]，依托分散部署的邊緣計(jì)算終端實(shí)現(xiàn)海量異構(gòu)多源數(shù)據(jù)信息的深度感知和高效處理[17]。分布式邊緣計(jì)算終端的協(xié)同運(yùn)行是配用電物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用場景，其部署方案則是配用電物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵問題。一方面，優(yōu)化部署邊緣計(jì)算終端能更好地滿足業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性、可靠性的要求，有效減輕通信網(wǎng)絡(luò)壓力，整體上提升配用電物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行效率。另一方面，進(jìn)行邊緣計(jì)算終端等邊緣層設(shè)備的部署，可有效節(jié)省成本，提高配用電物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益?？紤]到現(xiàn)有智能終端被無線基站廣泛覆蓋，且無線基站擁有豐富的數(shù)據(jù)流與業(yè)務(wù)流。因此，利用無線基站站址進(jìn)行配電邊緣計(jì)算終端的優(yōu)化部署方法研究具有十分重要的意義。

目前，學(xué)者們對設(shè)備部署問題展開了一定的研究。文獻(xiàn)[18]提出了一種適用于電力通信網(wǎng)的SDN控制器部署方法。在建模過程中引入節(jié)點(diǎn)重要度概念，再基于非支配排序分類的和聲搜索算法求解可靠性和時(shí)延問題，但沒有考慮計(jì)算延時(shí)的影響。文獻(xiàn)[19]提出了一種基于云邊協(xié)同的電力終端部署方法。結(jié)合密度和距離2個(gè)因素，基于聚類的思想部署電力終端，但未充分考慮電力終端間的交互對部署的影響。文獻(xiàn)[20]利用基于潮流和線路阻抗的社區(qū)理論來劃分網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算自治域以優(yōu)化邊緣計(jì)算設(shè)備部署和自治區(qū)域的數(shù)量，但忽略了邊緣計(jì)算設(shè)備型號差異對部署的影響。上述研究雖不以配用電物聯(lián)網(wǎng)為場景，但對設(shè)備部署問題研究提供了參考。文獻(xiàn)[21]建立了考慮事故-經(jīng)濟(jì)重構(gòu)共同影響下的智能終端雙層規(guī)劃模型，但在規(guī)劃過程中未充分考慮延時(shí)造成的實(shí)時(shí)性問題。文獻(xiàn)[22]以時(shí)延為優(yōu)化目標(biāo)，建立了考慮終端部署與業(yè)務(wù)分配的雙層模型，但其是以邊緣計(jì)算終端數(shù)量一定來優(yōu)化部署位置。然而，現(xiàn)有研究并沒有從硬件選型配置的角度來優(yōu)化配電物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算設(shè)備的部署位置和數(shù)量。

本文提出一種面向SDN的配電邊緣計(jì)算終端優(yōu)化部署方法。首先介紹面向SDN的配用電物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算架構(gòu)。接著將問題分為設(shè)備部署優(yōu)化和通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題，建立邊緣計(jì)算要素模型。然后考慮業(yè)務(wù)延時(shí)、硬件配置、通信方式約束，以部署的經(jīng)濟(jì)成本為優(yōu)化目標(biāo)，利用無線基站站址建立計(jì)及硬件選型的配電邊緣計(jì)算終端優(yōu)化部署模型。最后，基于多場景的算例仿真結(jié)果，驗(yàn)證所提方法的有效性。

1 面向SDN的配用電物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算架構(gòu)與要素建模

1.1 面向SDN的配用電物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算架構(gòu)

SDN控制器作為軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的大腦，可管控多個(gè)邊緣計(jì)算終端。在文獻(xiàn)[16]介紹的軟件定義網(wǎng)絡(luò)模型中，SDN控制器可基于全局視圖制定業(yè)務(wù)卸載策略并進(jìn)行資源分配，在滿足各邊緣計(jì)算終端業(yè)務(wù)需求的同時(shí)，有效提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。面向SDN的配用電物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算架構(gòu)如圖1所示，由數(shù)據(jù)層和控制層兩部分構(gòu)成。其中，SDN控制器構(gòu)成控制層，可實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行整體功能布局調(diào)控方案的制定。邊緣計(jì)算終端和智能終端構(gòu)成數(shù)據(jù)層，通過南向接口與SDN控制器連接并接受其管控，并通過SDN控制器下發(fā)的具體流表項(xiàng)執(zhí)行具體資源分配等操作。

圖1 面向SDN的配用電物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算架構(gòu)Fig.1 Edge computing architecture of power distribution internet of things for SDN

由圖1可知，優(yōu)化部署問題分為設(shè)備部署優(yōu)化和通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化兩部分。本文在研究邊緣計(jì)算終端優(yōu)化部署方法時(shí)設(shè)定以下原則：

1)設(shè)備部署優(yōu)化。本文不考慮智能終端的優(yōu)化部署，只考慮邊緣計(jì)算終端、SDN控制器的部署優(yōu)化。邊緣計(jì)算終端復(fù)用已有電力無線專網(wǎng)基站站址進(jìn)行部署，為節(jié)省場地資源而選擇在已部署有邊緣計(jì)算終端的位置部署SDN控制器。

2)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。智能終端與邊緣計(jì)算終端之間通過已有無線基站進(jìn)行無線通信，故不考慮它們間的通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；為保證通信可靠性和實(shí)時(shí)性，SDN控制器與邊緣計(jì)算終端、SDN控制器之間通過建設(shè)光纖專網(wǎng)進(jìn)行通信連接。

1.2 配用電物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算要素

1.2.1業(yè)務(wù)模型

區(qū)域配用電物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)集合為A={a1,a2,…,aq}，q為業(yè)務(wù)類型序號。其中業(yè)務(wù)aq的具體模型如下所示：

aq={aq,lo,aq,da,aq,sa,aq,ge}

(1)

式中：aq,lo為計(jì)算負(fù)載量；aq,da為數(shù)據(jù)傳輸量；aq,sa為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量；aq,ge為業(yè)務(wù)到達(dá)率。

1.2.2智能終端模型

配用電物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)智能終端的模型為Z=[N,R,L100%,D100%,Gav,Sav]。其中，N為智能終端集合，如下所示：

N={n1,n2,…,ni}

(2)

式中：ni表示第i個(gè)智能終端。

R為智能終端與業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)矩陣：

(3)

式中：riq為0-1變量，若智能終端ni與業(yè)務(wù)aq關(guān)聯(lián)，riq取1，否則取0。

L100%為智能終端在業(yè)務(wù)并發(fā)率為100%時(shí)的計(jì)算負(fù)載量；D100%為智能終端在業(yè)務(wù)并發(fā)率為100%時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸量；Gav為智能終端的總業(yè)務(wù)平均到達(dá)率；Sav為智能終端的平均數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。

智能終端ni的各項(xiàng)參數(shù)為：

(4)

(5)

(6)

(7)

1.2.3邊緣計(jì)算終端模型

邊緣計(jì)算終端模型包括候選部署位置、不同規(guī)格計(jì)算硬件和存儲(chǔ)硬件，其模型可表示為E=[M,Fca,Fsa,Bca,Bsa]。其中，M為候選部署位置集合，即無線基站站址集合；Fca為不同性能的計(jì)算硬件類型集合；Fsa為不同規(guī)格的存儲(chǔ)硬件類型集合；Bca為各型號計(jì)算硬件參數(shù)集合；Bsa為各型號存儲(chǔ)硬件參數(shù)集合。各集合具體為：

(8)

2 優(yōu)化部署方法

2.1 決策變量

配電邊緣計(jì)算終端的優(yōu)化部署方案通過決策變量體現(xiàn)，具體包括以下變量：

1)xij：為0-1變量形式，表示智能終端與邊緣計(jì)算終端的邏輯連接關(guān)系。若智能終端ni由部署于mj處的邊緣計(jì)算終端服務(wù)，則該變量取1，否則取0。

2)yj：為0-1變量形式，表示邊緣計(jì)算終端的部署位置。若將邊緣計(jì)算終端部署于mj處，則該變量取1，否則取0。

3)zjk：為0-1變量形式，表示邊緣計(jì)算終端與SDN控制器的通信連接關(guān)系。若mj處的邊緣計(jì)算終端由mk處的SDN控制器控制，則該變量取1，否則取0。

4)wk：為0-1變量形式，表示SDN控制器的部署位置。若在mk處的邊緣計(jì)算終端部署SDN控制器，則該變量取1，否則取0。

8)vk1k2:為0-1變量形式，表示SDN控制器間的通信連接關(guān)系。若在mk1和mk2處均部署SDN控制器，則該變量取1，否則取0。

2.2 目標(biāo)函數(shù)

本文以部署的經(jīng)濟(jì)成本為優(yōu)化目標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)為年均設(shè)備成本CI和年均運(yùn)行成本CW之和最?。?/p>

min(CI+CW)

(9)

1)年均設(shè)備成本。

年均設(shè)備成本包括設(shè)備的投入成本和通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。設(shè)備的投入成本包括邊緣計(jì)算終端、SDN控制器的固定成本及其在運(yùn)行年限內(nèi)的維護(hù)成本，如下所示：

(10)

邊緣計(jì)算終端的固定成本與其部署的數(shù)量和配置的硬件類型相關(guān)，固定成本為：

(11)

所有SDN控制器的固定成本由SDN控制器部署的數(shù)量決定：

(12)

式中：CSDN為單個(gè)SDN控制器的固定成本。

通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本包括邊緣計(jì)算終端與SDN控制器之間的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，以及SDN控制器之間的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。為保證上述各設(shè)備之間通信的可靠性和實(shí)時(shí)性，網(wǎng)絡(luò)選擇光纖作為通信介質(zhì)。上述設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本為：

(13)

(14)

因此，年均設(shè)備成本為：

(15)

2)年均運(yùn)行成本。

年均運(yùn)行成本體現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行所消耗的電能，且邊緣計(jì)算終端和SDN控制器是主要耗能設(shè)備。因此，結(jié)合二者的設(shè)備運(yùn)行成本表示年均運(yùn)行成本，具體如下：

(16)

邊緣計(jì)算終端的設(shè)備運(yùn)行成本與計(jì)算硬件、存儲(chǔ)硬件耗能成本相關(guān)，采用計(jì)及負(fù)載率的加性模型進(jìn)行刻畫[23]，如下所示：

(17)

(18)

SDN控制器的設(shè)備運(yùn)行成本以平均功率與設(shè)備年運(yùn)行小時(shí)數(shù)表示，具體為：

(19)

式中：PSDN為單個(gè)SDN控制器的平均功率。

2.3 約束條件

2.3.1通信方式約束

1)邊緣計(jì)算終端只能管控有限數(shù)量的智能終端，且只選擇同處的無線基站覆蓋范圍內(nèi)的智能終端接入。為保障智能終端數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?，每個(gè)智能終端只會(huì)接入一個(gè)邊緣計(jì)算終端，約束為：

(20)

(21)

xij≤yj,ni∈N,mj∈M

(22)

xjj≥yj,mj∈M

(23)

(24)

(25)

式(20)限制一個(gè)智能終端只與一個(gè)邊緣計(jì)算終端連接；式(21)保證邊緣計(jì)算終端有智能終端接入；式(22)保證智能終端只會(huì)與邊緣計(jì)算終端所在位置的無線基站建立通信連接；式(23)限制邊緣計(jì)算終端所在位置的智能終端只能在本地接入；式(24)限制邊緣計(jì)算終端只能選擇本地的無線基站最大覆蓋范圍內(nèi)的智能終端接入；式(25)限制邊緣計(jì)算終端管控的智能終端數(shù)量。

2)SDN控制器只能管控有限數(shù)量的邊緣計(jì)算終端，且每個(gè)邊緣計(jì)算終端只能選擇一個(gè)SDN控制器接入，約束為：

(26)

(27)

zjk≤wk,mj∈M,mk∈M

(28)

wk≤yk,mk∈M

(29)

zkk≥wk,mk∈M

(30)

(31)

3)為獲取全局視圖，SDN控制器之間需建立通信從而進(jìn)行信息交互，約束為：

(32)

式(32)滿足mk1∈M，mk2∈M。

2.3.2邊緣計(jì)算終端的硬件配置約束

1)每個(gè)邊緣計(jì)算終端需要選擇合適的存儲(chǔ)硬件，建立存儲(chǔ)資源配置約束如下：

(33)

式中：Tsave為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間；ρ為存儲(chǔ)硬件的冗余系數(shù)。式(33)滿足mj∈M。

2)保證只有部署了邊緣計(jì)算終端的位置才可進(jìn)行計(jì)算硬件的配置，約束如下：

(34)

邊緣計(jì)算終端的運(yùn)行成本、延時(shí)閾值與接入智能終端和配置的計(jì)算硬件類型相關(guān)。因此引入中間變量gijq1，以完成智能終端和計(jì)算硬件類型的映射，具體約束如下：

(35)

2.3.3邊緣計(jì)算終端的延時(shí)約束

邊緣計(jì)算終端需要在一定的業(yè)務(wù)并發(fā)率下，將平均總延時(shí)限制在一定的閾值內(nèi)，該延時(shí)包括邊緣計(jì)算終端的平均計(jì)算延時(shí)和平均通信延時(shí)。則部署于mj處的邊緣計(jì)算終端的平均總延時(shí)為：

(36)

本文利用已有的基于TD-LTE的電力無線專網(wǎng)進(jìn)行無線通信。在計(jì)算平均通信延時(shí)的時(shí)候，忽略光纖通信延時(shí)，只考慮無線通信延時(shí)。因此在業(yè)務(wù)并發(fā)率為100%時(shí)，部署于mj處的邊緣計(jì)算終端的平均計(jì)算延時(shí)和平均通信延時(shí)為：

(37)

式中：pi為智能終端ni的發(fā)射功率；Iij為mj處的無線基站與智能終端ni之間的信道衰落因子；ε為無線基站可用帶寬大??；dij為mj處的無線基站與智能終端ni之間的距離；χ為路徑損耗因子；N0為高斯白噪聲功率。

當(dāng)業(yè)務(wù)并發(fā)率為η時(shí)，將部署于mj處的邊緣計(jì)算終端的平均總延時(shí)限制在延時(shí)閾值下，建立約束如下：

ηtj≤tmax,mj∈M

(38)

式中：η為智能終端的業(yè)務(wù)并發(fā)率；tmax為業(yè)務(wù)的延時(shí)閾值。

2.4 優(yōu)化部署問題求解

針對本文所提出的配電邊緣計(jì)算終端優(yōu)化部署問題，在本節(jié)中已被表示為一個(gè)整數(shù)線性規(guī)劃模型?？梢栽贛ATLAB軟件中，先使用YALMIP工具箱進(jìn)行問題建模與編程，再調(diào)用Gurobi優(yōu)化求解器完成求解。

3 仿真算例

3.1 參數(shù)設(shè)置

為驗(yàn)證所建問題模型的有效性，及為配用邊緣計(jì)算終端優(yōu)化部署問題提供可行參考方法，本節(jié)建立了具體給定參數(shù)的仿真算例。仿真場景設(shè)定為一個(gè)區(qū)域配用電物聯(lián)網(wǎng)，包含52個(gè)普通節(jié)點(diǎn)和8個(gè)建設(shè)有無線基站的邊緣計(jì)算終端候選部署節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)部署有一個(gè)智能終端，智能終端與邊緣計(jì)算終端之間通過已有的無線專網(wǎng)進(jìn)行通信，邊緣計(jì)算終端與SDN控制器之間、SDN控制器之間通過建設(shè)的光纖專網(wǎng)通信。

區(qū)域配用電物聯(lián)網(wǎng)包括居民用戶、工業(yè)用戶、充電站和分布式電源4種節(jié)點(diǎn)，有能量管理、設(shè)備控制、運(yùn)行分析和數(shù)據(jù)監(jiān)測4種業(yè)務(wù)。節(jié)點(diǎn)與業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系如表1所示，業(yè)務(wù)參數(shù)如表2所示。其中，alo為計(jì)算單個(gè)業(yè)務(wù)需要完成的指令數(shù)；ada為單個(gè)業(yè)務(wù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；asa為單個(gè)業(yè)務(wù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量；age為業(yè)務(wù)的到達(dá)速率。此外，所建立模型包含的運(yùn)行年限、折算系數(shù)、硬件參數(shù)和通信參數(shù)分別如附錄中表A1—A4所示。

表1 節(jié)點(diǎn)與業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)關(guān)系Table 1 Association between node and business

表2 業(yè)務(wù)參數(shù)Table 2 Service parameters

3.2 仿真結(jié)果分析

本文算例設(shè)置3種條件進(jìn)行仿真分析：

1)標(biāo)準(zhǔn)條件：參數(shù)與3.1節(jié)一致。

2)固定計(jì)算硬件參數(shù)：并發(fā)率為1.5，所有邊緣計(jì)算終端配置相同計(jì)算硬件參數(shù)。

3)改變并發(fā)率：業(yè)務(wù)并發(fā)率分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0。

表3為標(biāo)準(zhǔn)條件的優(yōu)化部署結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)條件的總成本與延時(shí)如圖2所示。由圖2可知邊緣計(jì)算終端數(shù)量為5、SDN控制器數(shù)量為1時(shí)的年均設(shè)備成本、運(yùn)行成本和總成本都最低，為該條件下的最優(yōu)部署方案，如表4所示。隨著邊緣計(jì)算終端數(shù)量的增加，平均服務(wù)延時(shí)有略微下降，但部署成本也隨之增加。根據(jù)表3的邊緣計(jì)算終端部署數(shù)量為8的結(jié)果,其延時(shí)比最優(yōu)部署方案下降了23.0%，但年均總成本上升了33.8%。其中，在邊緣計(jì)算終端數(shù)量為4時(shí)，在延時(shí)方面與最優(yōu)部署方案相當(dāng)，但年均設(shè)備成本、運(yùn)行成本和總成本均增加。這是因?yàn)樵谶吘売?jì)算終端部署數(shù)量減小時(shí)，為滿足延時(shí)要求需要配置較大的硬件參數(shù)，從而增加了設(shè)備成本。同時(shí)，在該情況下的每臺(tái)設(shè)備需要處理的業(yè)務(wù)量更多而功耗更大，增加了運(yùn)行成本。這體現(xiàn)了本文優(yōu)化部署方法的有效性。

表3 標(biāo)準(zhǔn)條件的優(yōu)化部署結(jié)果Table 3 Optimal deployment results under standard condition

圖2 標(biāo)準(zhǔn)條件的總成本與延時(shí)Fig.2 Total cost and delay under standard condition

表4 最優(yōu)部署方案Table 4 The best deployment scheme

表5為固定計(jì)算硬件參數(shù)的優(yōu)化部署結(jié)果與最優(yōu)部署方案的對比，固定計(jì)算硬件參數(shù)的總成本與延時(shí)如圖3所示。可知最優(yōu)部署方案的年均設(shè)備成本、運(yùn)行成本和總成本均最低，但延時(shí)略高。這是因?yàn)楫?dāng)統(tǒng)一配置較大計(jì)算硬件參數(shù)時(shí)，可加快業(yè)務(wù)處理速度從而降低延時(shí)，但隨之也使成本增加。由圖3可知，在分別配置1 000、2 500 MIPS的計(jì)算硬件參數(shù)時(shí)的延時(shí)都較低。根據(jù)表5，前者是由于計(jì)算速率低而通過增加邊緣計(jì)算終端的數(shù)量或SDN控制器數(shù)量來降低延時(shí)，從而造成成本的增加。后者是由于計(jì)算能力的增強(qiáng)而加快處理速度，從而減小了延時(shí)、邊緣計(jì)算終端數(shù)量和SDN控制器數(shù)量。雖然其延時(shí)比最優(yōu)部署方案下降了12.8%，但是年均總成本上升了18.3%。這種配置較小計(jì)算硬件參數(shù)的方式可能會(huì)造成過量部署，從而造成資源冗余浪費(fèi)和成本的增加。而配置較大計(jì)算硬件參數(shù)的方式更適用于延時(shí)苛刻、候選部署位置缺乏的場景。

表5 固定計(jì)算硬件參數(shù)的優(yōu)化部署結(jié)果Table 5 Optimal deployment results of fixed calculate hardware parameter

圖3 固定計(jì)算硬件參數(shù)的總成本與延時(shí)Fig.3 Total cost and delay of fixed calculate hardware parameter

表6為改變并發(fā)率的優(yōu)化部署結(jié)果，改變并發(fā)率的總成本與延時(shí)如圖4所示。

由圖4可知，隨著并發(fā)率的增加，年均設(shè)備成本、運(yùn)行成本和總成本也隨之增加。其中，并發(fā)率為1.5對應(yīng)表4的最優(yōu)部署方案。根據(jù)結(jié)果可知，在相同設(shè)備數(shù)量情況下，隨著并發(fā)率的增加，通過改變部署位置或增加計(jì)算硬件參數(shù)來滿足延時(shí)需求。當(dāng)并發(fā)率進(jìn)一步增加時(shí)，還需通過增加邊緣計(jì)算終端數(shù)量或者SDN控制器數(shù)量來滿足延時(shí)需求，從而造成設(shè)備成本增加。其中，在并發(fā)率分別為0.5、3.0時(shí)的延時(shí)較小。根據(jù)表6可知，前者是因?yàn)椴l(fā)率較小，每臺(tái)設(shè)備因處理業(yè)務(wù)量較少從而服務(wù)延時(shí)較小。后者是由于邊緣計(jì)算終端數(shù)量、SDN控制器數(shù)量和計(jì)算硬件參數(shù)的增加而減小了服務(wù)延時(shí)。此外，業(yè)務(wù)并發(fā)率的增加會(huì)使每臺(tái)設(shè)備處理業(yè)務(wù)量增多，從而造成功耗和運(yùn)行成本的增加。綜合對比各條件分析，可知標(biāo)準(zhǔn)條件下的最優(yōu)部署方案效果最好，將本文優(yōu)化部署方法應(yīng)用于多區(qū)域配用電物聯(lián)網(wǎng)可有效節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本。

表6 改變并發(fā)率的優(yōu)化部署結(jié)果Table 6 Optimal deployment results of changed concurrency rate

圖4 改變并發(fā)率的總成本與延時(shí)Fig.4 Total cost and delay of changed concurrency rate

4 結(jié) 論

本文在面向SDN的配用電物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算架構(gòu)下，綜合考慮部署成本、業(yè)務(wù)延時(shí)、硬件選型、通信方式等因素，提出了一種配電邊緣計(jì)算終端優(yōu)化部署方法。根據(jù)優(yōu)化部署模型進(jìn)行算例仿真分析，得到以下結(jié)論：

1)本文考慮復(fù)用無線基站站址部署邊緣計(jì)算終端，選擇在邊緣計(jì)算終端的位置部署SDN控制器，考慮通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，保證了通信的實(shí)時(shí)性和可靠性。

2)基于多場景的算例仿真，驗(yàn)證了本文所提方法能夠適應(yīng)面向SDN的配用電物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對部署成本的優(yōu)化，能有效增強(qiáng)配用電物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)支撐能力。

3)本文優(yōu)化部署方法可推廣至多區(qū)域的配用電物聯(lián)網(wǎng)場景，為分布式配電邊緣計(jì)算終端的分區(qū)自治提供了參考方法。