一種基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器過載控制方法
【專利摘要】本發(fā)明一種基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器過載控制方法，屬于電力通信網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明通過建立控制速率與能效之間的關(guān)系函數(shù)，以過載控制為約束條件，同時(shí)考慮應(yīng)用服務(wù)器的過載控制與能效問題，構(gòu)建能效的最優(yōu)化過載控制模型；利用混合粒子群算法和遺傳算法進(jìn)行過載控制，粒子群算法搜索效率高，經(jīng)過較少代數(shù)進(jìn)化就能收斂到極值解附近，而運(yùn)用模擬退火策略對粒子的位置做更新限制，使粒子跳出局部最優(yōu)，增大搜索范圍，擺脫早熟現(xiàn)象，最后用適用度函數(shù)進(jìn)行個(gè)體評估，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行遺傳操作，得到精確的最優(yōu)解，利用本發(fā)明可以有效地對電力通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行過載控制。
【專利說明】—種基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器過載控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是屬于電力通信網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器過載控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力通信網(wǎng)絡(luò)是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保障，高能效的電力通信網(wǎng)絡(luò)是未來電力通信技術(shù)發(fā)展的主流趨勢。在電力通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，提供業(yè)務(wù)運(yùn)行環(huán)境的應(yīng)用服務(wù)器具有十分重要的地位，應(yīng)用服務(wù)器是業(yè)務(wù)層的核心系統(tǒng)，它向下通過開放接口(如應(yīng)用程序編程接口)或協(xié)議(如會(huì)話發(fā)起協(xié)議)利用底層網(wǎng)絡(luò)能力，向上為業(yè)務(wù)邏輯屏蔽了底層網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。作為下一代電力通信網(wǎng)絡(luò)的電信級(jí)設(shè)備，應(yīng)用服務(wù)器在功能上類似于智能網(wǎng)中的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)(Service Control Point, SCP)。作為電信級(jí)設(shè)備,過載控制是應(yīng)用服務(wù)器的一個(gè)重要組成部分，它定期檢測系統(tǒng)的負(fù)載狀況，發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)量超過允許的范圍(即過載)時(shí)，采取適當(dāng)?shù)拇胧p少進(jìn)入系統(tǒng)的業(yè)務(wù)量，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。而與SCP相比，應(yīng)用服務(wù)器需要運(yùn)行的業(yè)務(wù)種類更多，過載控制問題更為復(fù)雜。大量的業(yè)務(wù)請求和處理很容易形成瓶頸。業(yè)務(wù)種類繁多、差異大、突發(fā)性高、服務(wù)策略不同，使其業(yè)務(wù)過載控制遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜于傳統(tǒng)的智能網(wǎng)。因此，如何通過有效的技術(shù)手段，對電力通信網(wǎng)絡(luò)中到達(dá)應(yīng)用服務(wù)器的各種業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和分類，進(jìn)而進(jìn)行有效的過載控制，已成為電力通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及運(yùn)營中面臨的主要挑戰(zhàn)之一。
[0003]電力通信網(wǎng)作為國家專用通信網(wǎng)，服務(wù)于國家電力傳送網(wǎng)，電力通信網(wǎng)中應(yīng)用服務(wù)器的過載控制對通信網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著直接影響。因此，對電力通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用服務(wù)器的過載控制已展開了廣泛研究。Hit等人通過分析過載時(shí)應(yīng)用服務(wù)器的行為，提出了一種分布式的SIP過載控制機(jī)制。Rosario等人設(shè)計(jì)了一個(gè)遠(yuǎn)程控制機(jī)制,提出一個(gè)新的動(dòng)態(tài)負(fù)荷估算方法，并使用預(yù)測技術(shù)控制遠(yuǎn)程回路。Homayouni等人針對SIP服務(wù)器中的過載問題，利用分布式自適應(yīng)窗口，通過限制被發(fā)送到下游SIP的業(yè)務(wù)量來控制過載，并提出了一種自適應(yīng)的過載控制算法。Noel等人通過模擬表明當(dāng)前SIP控制不足的結(jié)果，并提出了一些新的算法來控制SIP網(wǎng)絡(luò)過載，在不斷增加的負(fù)荷水平下提高吞吐量。以上方法雖然能夠抑制應(yīng)用服務(wù)的業(yè)務(wù)過載，但是其性能還不夠理想，且沒有考慮網(wǎng)絡(luò)高能耗、低效率，即低能效問題。
[0004]目前，過載檢測指標(biāo)主要有業(yè)務(wù)數(shù)目、平均響應(yīng)時(shí)間、隊(duì)列消息超時(shí)和CPU利用率。因?yàn)閼?yīng)用服務(wù)器的多業(yè)務(wù)環(huán)境，系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)對不同的響應(yīng)時(shí)間不同，用平均響應(yīng)時(shí)間作為過載檢測指標(biāo)也不合理；基于隊(duì)列消息超時(shí)的檢測方法無法檢測到哪種業(yè)務(wù)過載，而且在基于優(yōu)先級(jí)的系統(tǒng)中，如果過載是由高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)請求引起的，則超時(shí)發(fā)生前一段時(shí)間低優(yōu)先級(jí)根本無法得到服務(wù)。從本質(zhì)上講，過載控制是由于某些業(yè)務(wù)的到達(dá)率過大，應(yīng)用服務(wù)器的資源無法處理所有到達(dá)的業(yè)務(wù)，導(dǎo)致應(yīng)用服務(wù)器過載。因此，應(yīng)該結(jié)合業(yè)務(wù)的到達(dá)率來解決應(yīng)用服務(wù)器的能效過載控制問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器過載控制方法，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)過載控制、降低能耗和提高效率的目的。
[0006]一種基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器過載控制方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1、設(shè)置采樣間隔，根據(jù)采樣間隔和隨機(jī)系數(shù)，確定實(shí)際采樣間距，并在該實(shí)際采樣間距內(nèi)檢測周期內(nèi)業(yè)務(wù)數(shù)量、不同業(yè)務(wù)的到達(dá)速率和處理速率，獲得CPU的利用率，并根據(jù)服務(wù)緩存空間的空閑空間，獲得服務(wù)緩存空間利用率；
[0008]步驟2、判斷應(yīng)用服務(wù)器是否過載，即判斷CPU的利用率是否大于根據(jù)需求所設(shè)定的門限值，同時(shí)判斷服務(wù)緩存空間利用率是否大于根據(jù)需求所設(shè)定的門限值，若上述兩者同時(shí)大于門限值，則應(yīng)用服務(wù)器過載，停止接收下一周期的業(yè)務(wù)并執(zhí)行步驟3，否則，將采樣間隔加一并返回執(zhí)行步驟I ;
[0009]步驟3、將所有業(yè)務(wù)根據(jù)設(shè)定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，并獲得排序后的各業(yè)務(wù)的CPU利用率，在所有業(yè)務(wù)中，選擇出CPU利用率大于各自CPU利用率閾值的業(yè)務(wù)，作為被控的不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)；
[0010]步驟4、根據(jù)應(yīng)用服務(wù)器處理全部業(yè)務(wù)所消耗的總能耗，結(jié)合不同業(yè)務(wù)控制速率的限制條件，建立能效優(yōu)化模型，具體為:
[0011]步驟4-1、根據(jù)服務(wù)器的最大業(yè)務(wù)處理速率和服務(wù)器基本能耗所占的比例，建立能耗與控制速率之間的關(guān)系；
[0012]步驟4-2、根據(jù)過載業(yè)務(wù)總的控制速率和應(yīng)用服務(wù)器處理全部業(yè)務(wù)所消耗的總能耗，建立能效與不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)控制速率之間的關(guān)系；
[0013]步驟4-3、設(shè)定在過載控制過程中的限定條件，包括不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的CPU利用率小于其CPU利用率閾值、不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的控制速率均大于零和兩個(gè)不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)控制速率比例在設(shè)置范圍內(nèi)；
[0014]步驟4-4、結(jié)合過載控制過程中的限定條件建立能效與不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)控制速率之間的關(guān)系；
[0015]步驟5、采用混合粒子群算法獲得能效最大時(shí)的不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)控制速率；
[0016]步驟6、采用遺傳算法求解能效最大時(shí)不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)的控制速率最優(yōu)解，通過選擇、交叉、變異操作獲得不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)的最終控制速率；
[0017]步驟7、根據(jù)獲得的不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)的最終控制速率，設(shè)置計(jì)數(shù)器，即設(shè)定下一周期內(nèi)接收業(yè)務(wù)的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用服務(wù)器過載的控制；
[0018]步驟8、判斷本采樣間距內(nèi)所有業(yè)務(wù)是否均處理完成，若是，則將采樣間隔減一，等待接收新業(yè)務(wù)，并返回執(zhí)行步驟I ;否則繼續(xù)對剩余業(yè)務(wù)進(jìn)行處理。
[0019]步驟I所述的根據(jù)采樣間隔和隨機(jī)系數(shù)，確定實(shí)際采樣間距，具體為:將采樣間隔與隨機(jī)系數(shù)相乘獲得實(shí)際采樣間距，所述的隨機(jī)系數(shù)取值范圍為O?I。
[0020]步驟I所述的根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)量、不同業(yè)務(wù)的到達(dá)速率和處理速率，獲得CPU的利用率；
[0021]CPU利用率A公式如下:
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器過載控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、設(shè)置采樣間隔，根據(jù)采樣間隔和隨機(jī)系數(shù)，確定實(shí)際采樣間距，并在該實(shí)際采樣間距內(nèi)檢測周期內(nèi)業(yè)務(wù)數(shù)量、不同業(yè)務(wù)的到達(dá)速率和處理速率，獲得CPU的利用率，并根據(jù)服務(wù)緩存空間的空閑空間，獲得服務(wù)緩存空間利用率； 步驟2、判斷應(yīng)用服務(wù)器是否過載，即判斷CPU的利用率是否大于根據(jù)需求所設(shè)定的門限值，同時(shí)判斷服務(wù)緩存空間利用率是否大于根據(jù)需求所設(shè)定的門限值，若上述兩者同時(shí)大于門限值，則應(yīng)用服務(wù)器過載，停止接收下一周期的業(yè)務(wù)并執(zhí)行步驟3，否則，將采樣間隔加一并返回執(zhí)行步驟I ; 步驟3、將所有業(yè)務(wù)根據(jù)設(shè)定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，并獲得排序后的各業(yè)務(wù)的CPU利用率，在所有業(yè)務(wù)中，選擇出CPU利用率大于各自CPU利用率閾值的業(yè)務(wù)，作為被控的不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)； 步驟4、根據(jù)應(yīng)用服務(wù)器處理全部業(yè)務(wù)所消耗的總能耗，結(jié)合不同業(yè)務(wù)控制速率的限制條件，建立能效優(yōu)化模型，具體為: 步驟4-1、根據(jù)服務(wù)器的最大業(yè)務(wù)處理速率和服務(wù)器基本能耗所占的比例，建立能耗與控制速率之間的關(guān)系； 步驟4-2、根據(jù)過載業(yè)務(wù)總的控制速率和應(yīng)用服務(wù)器處理全部業(yè)務(wù)所消耗的總能耗，建立能效與不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)控制速率之間的關(guān)系； 步驟4-3、設(shè)定在過載控制過程中的限定條件，包括不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的CPU利用率小于其CPU利用率閾值、不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的控制速率均大于零和兩個(gè)不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)控制速率比例在設(shè)置范圍內(nèi)；· 步驟4-4、結(jié)合過載控制過程中的限定條件建立能效與不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)控制速率之間的關(guān)系； 步驟5、采用混合粒子群算法獲得能效最大時(shí)的不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)控制速率； 步驟6、采用遺傳算法求解能效最大時(shí)不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)的控制速率最優(yōu)解，通過選擇、交叉、變異操作獲得不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)的最終控制速率； 步驟7、根據(jù)獲得的不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)的最終控制速率，設(shè)置計(jì)數(shù)器，即設(shè)定下一周期內(nèi)接收業(yè)務(wù)的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用服務(wù)器過載的控制； 步驟8、判斷本采樣間距內(nèi)所有業(yè)務(wù)是否均處理完成，若是，則將采樣間隔減一，等待接收新業(yè)務(wù)，并返回執(zhí)行步驟I ;否則繼續(xù)對剩余業(yè)務(wù)進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器的過載控制方法，其特征在于，步驟I所述的根據(jù)采樣間隔和隨機(jī)系數(shù)，確定實(shí)際采樣間距，具體為:將采樣間隔與隨機(jī)系數(shù)相乘獲得實(shí)際采樣間距，所述的隨機(jī)系數(shù)取值范圍為O~I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器的過載控制方法，其特征在于，步驟I所述的根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)量、不同業(yè)務(wù)的到達(dá)速率和處理速率，獲得CPU的利用率； CPU利用率A公式如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器的過載控制方法，其特征在于，步驟4-4所述的結(jié)合過載控制過程中的限定條件建立能效與不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)控制速率之間的關(guān)系，具體為建立能效優(yōu)化模型，公式如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器的過載控制方法，其特征在于，步驟5采用混合粒子群算法獲得能效最大時(shí)的不同過載業(yè)務(wù)控制速率，具體包括以下步驟: 步驟5-1、根據(jù)混合粒子群算法對不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)的控制速率進(jìn)行初始化，包括設(shè)置M組不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)的控制速率，設(shè)置M組不同優(yōu)先級(jí)過載業(yè)務(wù)的控制速率變化大小，隨機(jī)生成初始化控制速率矩陣Smn及速率變化率矩陣Vw:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器過載控制方法，其特征在于，步驟2所述的采樣間隔加一，當(dāng)采樣間隔大于采樣間隔上限值時(shí)，將采樣間隔設(shè)置為上限值；步驟8所述的采樣間隔減一，當(dāng)采樣間隔小于I時(shí)，講采樣間隔設(shè)置為I。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK103580922SQ201310552728
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】孟凡博, 金鑫, 趙宏昊, 李躍華, 魏本宏, 王芝茗, 葛維春, 趙慶杞, 龐東辰, 蘇宗昱, 姜日敏, 林志超, 齊智剛, 劉楊 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司本溪供電公司, 遼寧省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司, 遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所