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【关键词】软件定义 能源互联网 通信技术
软件定义下的能源互联网主要通过能源的形式进行分享、转换,只有这样才能保证能源在转换过程中实现能源的分布,并在电网中进行应用,从而提升电网质量与效率,满足现代社会的用电需求。随着社会不断的发展,能源分布范围逐渐扩大,能源互联网主要以互联网分布式为基础进行电网操作,从而保证电网在运行期间可以形成一定的能源信息系统,以开放对等的形式构建成对应的信息一体化架构,实现能源共享与传输。
1 信息能源基础设施一体化
1.1 能源互联网概述
能源互联网主要以互联网为基础,其中包括了互联网信息技术、计算机技术等,保证能源互联网在运行期间可以更好的实现信息共享、传输、开放、交换等,只有这样才能将能源互联网中的真正价值体现出来。能源互联网与互联网本身的差距较低,但是二者之间又存在着一定的差距,主要体现在能源互联网在信息共享、实现、交换过程中通过物理的形式进行信息融合、重组,实现能源信息的一体化。能源互联网在实际运行期间主要通过能量路由器的形式进进行互联网信息采集、共享,并形成信息网络和能源网络。这两种网络在实际运行期间可以有效的对数据信息与能量进行交换。
1.2 软件定义互联网
以软件定义互联网为基础进行信息共享、传输,构建出一个全新的互联网信息控制平面和传输平面,保证互联网信息的共享与传输工作可以顺利进行下去。在软件定义下的互联网还可以通过控制信道在数据平面上进进行数据共享,并以共享信息为基础构建出一个全新的传输通道,保证其在实际传输过程中不会受到其他信息传输系统影响,提升信息传输质量与效率。在传统的互联网通信网络中要想以软件定义为基础进行能源信息共享是不可能实现,要想从根本上解决这一问题,就应该将现有的互联网信息通信技术创新、完善,形成全新的能源互联网,保证其在使用过程中有着简单、逻辑清晰等特点,保证其在使用过程中可以满足现代人们的使用需求,提升人们的工作质量与效率。
1.3 软件定义能源互网
软件定义网络和软件定义能源互联网之间存在着很大的差距,主要体现在控制对象的不同。软件定义网络主要对网络中的信息流的传输全过程进行控制,并将其通过科学、合理的形式运行下去,提升后信息传输工作质量与效率。而软件定义的能源互联网主要对路由器的能量传输进行控制,提升信息在传输过程中的速度与质量,保证数据信息的传输工作可以顺利进行下去。其中的能量路由器主要对一些能量线路进行连接,并将其通过动态互为的形式展现出来,从而提升能源互联网的使用效率。
能量与信息之间存在着很大的差距,主要体现在能量传播过程中会在一定程度上减少其中的能量含量,在对能量存储过程中要比信息的存储难度还要大,因此,在对能量存储过程中,应该根据能源互联网的运行现状制定出对应的能源存储方案,并严格遵守指定方案进行,这样才能提升能量的存储效率,保证能量可以被合理使用。
2 软件定义的能源互联网信息通信技术
能源互联网在实际运行期间主要以能源路由器为基础进行连接,只有这样才能提升能源路由器的运行质量,保证能源信息的共享、交换工作可以顺利进行下去。另外,在能源互联网实际运行期间还应该合理控制其的运行规模,合理应用能源路由器,只有这样才能将其中真正价值与功能体现出来,从而提升能源信息转换质量与效率。
软件定义下的能源互联网可以通过SDN控制能量进行交换。要想实现交换过程可以通过以下几种形式进行:
(1)通过控制器进行数据信息的收集整理工作,并对已经收集的信息进行分析、转换,找出其中有价值的数据信息,只有这样才能保证能源互联网的信息转换工作可以顺利进行下去;
(2)当能源信息转换工作完成之后,可以通过控制器的形式进进行能源形影控制,并将其发送到对应的能源主机中,形成全新的结合能源。新结合能源在实际传输过程中又有着一定的复杂性,要想提升能源的传输质量就可以通过UDP的形式进行传输,并将能源信息传达到对应的IP地址中,保证能源穿传输工作可以顺利进行下去;
(3)在对能源传输过程中,能源主机不会直接将其中的真实信息进行传递,而是对其中的数据信息进行全方面分析,并根据分析结果制定出对应的测试报文,只有这样才能保证数据信息的合理性,保证能源互联网信息转换工作可以顺利进行下去;
(4)在对能源数据信息测试过程中,可以根据已有的测试报文进行测试,当能源信息真实合理之后计算机系统可以对测试报文进行回复,找出其中存在的不足,并为其制定有效的解决对策。
3 总结
本文对软件定义的能源互联网信息通信技术进行了简单的研究,文中还存在着一定的不足,希望我国专业技术人员加强对软件定义的能源互联网信息通信技术的研究,只有这样才能将其中的真正价值体现出来,从而提升能源信息传输、交换、共享质量与效率。
参考文献
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作者简介
杨程(1982-),男,广西壮族自治区桂平市人。大学本科学历。毕业于广西大学,现有职称:中级工程师。主要研究方向为计算机应用技术。
关键词移动通信;软件定义网络;D2D;虚拟化
随之而来的是现代通信技术的快速发展,尤其是在电报、电话和电磁波领域有了重要突破。例如:1837年世界上第一台电磁式电报机问世,1878年贝尔发明了世界上第一台电话机,实现了远距离语音通话技术,1906年又在语音通话的基础上研发出了无线电广播技术。人类的通信手段开始变得丰富多彩,不仅可以通过有线的方式进行通信还可以通过无线的方式进行信息沟通。由于我国现代化发展的特殊性,我国的通信产业尤其是移动通信的发展有着自己独特的发展道路。第一代移动通信系统主要是引进西方国家的先进技术,大量采购海外通信设备。由于第一代移动通信系统的积累,我国的设备制造商开始参与第二代移动通信系统标准的制定工作,在市场中也占有一定份额。我国在第三代移动通信系统的研发中开始主导标准化的工作,并且提出了有自主知识产权的TD-SCDMA制式。第四代移动通信我国已经将TD-LTE-Advanced技术规范成功地申请为国际标准,正式确认为4G国际标准,今后的通信的发展中国将赢得更多的优势。目前国际电信运营企业和制造企业均开始着手TD-LTE的发展研究了。伴随着移动通信的发展,SDN(softwaredefinednetworking,软件定义网络)技术也在蓬勃发展。它被视为未来IT行业的发展方向与关键技术,谷歌、华为和中国移动等大型公司也在纷纷部署和实现自己的SDN网络。SDN起源于斯坦福大学的CleanSlate项目组,属于互联网中的革命派。它主张打破现有网络的体系结构,重新设计出一种数控分离的网络架构。该架构由一个集中式的控制器来管理网络中的数据流量与路由选择,从而实现对整个网络通信的集中有效管理。2008年,McKeown等人在论文中明确定义了SDN网络架构中的南向接口,取名为OpenFlow协议。该协议将网络设备的数据平面和控制平面相分离,利用OpenFlow协议来实现数据平面与控制平面的信息交流。这种方式为网络带来了极大的灵活性,有利于推动网络创新和新兴业务的产生。
1基于SDN的D2D技术
在未来5G网络中,设备到设备通信(device-to-devicecommunication,D2D)可以实现短距离用户间的快速通信,在提高了业务响应时间的同时,也会带来网络容量、功率消耗和频谱效率的提升。D2D通信模式的控制平面仍然在基站侧,但是会话的数据可以在终端之间直接传输,不需要基站的中转,这样能提高网络的容量和响应时间。本文探究了在SDN网络架构下利用D2D传送模式的可能性。其控制平面由一个集中式的控制器构成,其数据平面由各个基站构成,数据平面与控制平面基于OpenFlow协议建立连接。控制器基于用户上报的信息,可以汇总出一幅全网的网络拓扑图,基于网络拓扑图可以在合适的时机触发D2D的通信模式。进而可以大大地提高网络容量,减少业务响应时间。我们用一个图书馆无线网络作为一个具体的应用场景进行方案设计。大量图书馆的用户同时在发送和接收很多的信息,由于人数众多,每一个基站的流量是巨大的,甚至会造成过载。如果相同的数据包被相邻的用户进行请求,可以考虑采用D2D的模式进行数据传输,进而缓解基站的压力,同时可以提高网络的容量,减少发送功率。不妨设想,A需要数据包a,几分钟后,B也同时需要数据包a,这时大可不必发送请求到基站要求基站寻找数据包再返回发送给B。B可以先向周围的用户发送hello包,得到周围用户的信息。再将得到的用户信息和请求一起发送给基站,这时,如果中央处理器检测到A在B的附近,而A在几分钟前已经接收过B所需要的数据包,就可以在A与B之间启用D2D通信模式,让A把数据包直接发送给B,这样就有效的减弱了基站的压力。而如果A不在B的附近,或者B的附近没有已经接收过这个数据包的用户,那么就还是依靠基站调取数据包来发送给B。
2基于SDN架构的移动通信网络架构与负载均衡
除了图书馆无线管理系统,我们可以将应用场景放大到移动通信网络架构的设计中去。在基于SDN的移动通信网络架构中,数据平面由基站(BS)构成,移动通信的数据包经过基站存储转发。在一个自治域内,所有基站集中控制于控制器。控制器维持着网络的控制平面。控制器可以查询BS的资源使用、负载等信息,负责网络资源的调配。在我们生活的城市移动网络的覆盖率已达到很高的水平,众所周知,信号的接收和发送就是通过基站来完成的,数据流从用户A转发到用户B需要经过以下步骤,我们考虑用户A和用户B在不同的基站信号的覆盖范围内,用户A先将数据包发送给附着基站1,基站1查询流表中是否有与数据包相匹配的转发路径。如果有,直接按流表进行操作;如果没有,则上报给控制器进行寻址。控制器将寻址结果发送给基站1,基站1将数据包转发给基站2,再由基站2发送给用户B。基站1的流表项增加一项,如果再有用户A到用户B的数据包则直接按流表转发,不经过控制器。在移动通信中,存在数据业务分布不均匀的现象。例如:在商务区里,此刻是节假日,商场里人十分密集,所有人的手机接入商场附近的基站A,通过基站A来接收发送信息。基站A的流量有限,面对如此多的数据业务显然拥堵,商场附近的办公楼有基站B,手机也处于B的信号覆盖范围内,只是路径比较远。那么与其和其他无数的手机一起挤在已经达到负荷基站A,不如通过路径较远的基站B,虽然每次接收发送信息较慢一些,也比起在基站A处等待分配信道快。那么这就需要基站时时统计业务负载信息,通过计数器针对每张表、每个流、每个端口、每个队列来分别维护。实时监测基站内的信息流量,并上报给控制器,由控制器来分析数据,对数据流进行优化,优先选择负载较轻的路径,决策下发给基站执行。若周末商场人群密集程度较大,控制器就可将一些手机业务从A基站卸载到基站B,这样就有效的减轻了基站A的压力,同时提高了用户的通信速度。相对的,在工作日显然办公楼的人群密集程度较大,此时控制器就再将交换机划分给基站B。
3无线资源虚拟化
由于SDN数控分离的设计理念,我们可以将底层物理资源虚拟化,进而对网络应用体现出合适的业务支撑能力。在将SDN引入移动通信的过程中,虚拟化的难点在于如何将变化莫测的无线空口资源虚拟化成无线资源来进行调度。首先,各个基站将所拥有的各种物理资源通过香农公式将所拥有的无线频谱资源进行整合映射,将无线频谱资源折合成与速率相关的矩阵。SDN控制器负责上层虚拟资源管理,此时各个基站将无线链路信息上报到控制器汇总并处理信息。SDN控制器再根据映射后的矩阵,按需动态地为上层统一分配虚拟资源,根据用户的需求,将不同速率资源块打包,构成满足各个用户所需的合适速率的虚拟资源块。上层虚拟资源分配结果,通过控制器下发具体策略和资源映射信息给基站,最后各个基站根据分配结果对实际频谱资源进行分配将用户所需要的资源分配给各个用户。此外,因为不同业务分配资源的优先级不同,SDN控制器需要先将高优先级的业务进行打包。例如:会话类、流类的业务对传输时延要求较高,而交互类和背景类传输时延就很宽松甚至无限制,为了保证通话类业务的实时性,可以优先满足其对资源的需求。而交互类和背景类则需要低比特误差率的无线资源。这些都可以通过SDN控制器进行实时的管理,有利于节约无线通信的资源,有效地规避资源浪费。
4结论
本文从移动通信的发展出发,探究未来移动通信的发展方向。软件定义网络作为未来网络发展的方向,将其数控分离的设计理念与移动通信相结合可以极大地提高网络的灵活性与有效性。本文将SDN与D2D通信模式相结合,提出了图书馆无线系统的实现方案,极大地提高了业务的响应速度和频谱效率。除此之外,本文还参考OpenFlow协议提出了基于SDN移动通信网络架构下的负载均衡方案,充分利用网络资源;文章最后研究了SDN在无线资源虚拟化方面的应用,体现出SDN在无线资源虚拟化上的优势。
参考文献
[1]周炯槃,等.通信原理[M].3版.北京:北京邮电大学出版社,2008.
[2]毕军.SDN体系结构与未来网络体系结构创新环境[J].电信科学,2013,29(8):6-15.
在互联网应用与使用习惯上,我们已经不再单一地满足于通过台式电脑、笔记本电脑了解时事与新闻,更多的是希望能利用自己的手机、平板电脑等移动便携式终端无时不刻地浏览新闻与了解时事,更加注重交流互动甚至希望能把自己发现的第一手消息跟大家分享。这种需求的变化使得新闻网站移动终端系统的开发与应用成为一种趋势。从进一步提升用户占有率的角度而言,引入移动互联技术,新闻网站移动终端系统也成为新闻网站向新媒体行业延伸的一种手段。
一、系统简介
新闻网站移动终端系统主要是为移动用户推出的一个移动终端客户端(支持iPhone、android、windows mobile、symbian、黑莓),为移动便携式终端用户提供及时、权威的新闻资讯,其中涵盖时政新闻、社会财经、休闲娱乐和健康体育等领域,是新闻媒体的另一种呈现方式。主要功能包括:
热点导航:整合海量新闻数据,为用户提供最适宜的新闻生活资讯,以及网民所关注的时事热点。
周边新闻:结合用户所在位置,搜索用户周边的新闻时事,并与相关的人互动交流。
离线下载:可以提前下载,让用户无网也能享受新闻阅读。
我来爆料:用户将周边发生的一切新鲜事随时推送到新闻平台,让有价值的信息及时成为网内独家新闻。
二、功能介绍
1.热点导航
(1)能够向用户提供全网的海量新闻资讯,包括时政、财经、旅游、体育、专题宣传等多个人气频道的内容;
(2)能够根据用户的所在地,实时推送用户周边发生的新闻;
(3)可以由用户按自己的阅读习惯,构建新闻分类;
(4)可以通过微博、短信等形式分享新闻。
2.周边新闻
(1)能够搜索用户所在地点周边的新闻动态;
(2)用户在阅读新闻时,可以在地图上查看该新闻的所在地,系统能计算出该新闻发生地距离用户所在地的距离与路线;
(3)能够将用户感兴趣的新闻在地图上标注出来,不同类型的新闻使用不同形状和颜色的图标;
(4)用户可以对新闻发生的位置及内容进行修正;
(5)能够显示和当前用户查看同一条新闻的其他用户的所在地,并能与其进行微博互动。
3.离线下载
(1)能在本地保存用户最新阅读的新闻,供用户随时重复阅读;
(2)提供手机报刊、视频下载服务;
(3)提供各种专题宣传网络刊物下载。
4.我来爆料
(1)用户可以发送文字,图片和视频到新闻平台,由管理员审核通过后,刊登到网内对应的新闻栏目中,然后其他手机用户就可以在“我来爆料”栏目中看到该新闻;
(2)可以为新闻记者定制专门的信息通道,让记者比一般读者先获得爆料新闻。
三、系统目标
设计和开发基于LBS的新闻定制化浏览工具,采用地理信息系统技术、数据挖掘技术、网络技术、程序设计语言等计算机技术,提高信息采集、传输、处理自动化程度。为此系统的建设目标如下:
(1)整合网络覆盖的如时政、社会、财经、娱乐及健康等领域,为用户提供及时、权威的新闻资讯;
(2)与LBS技术高度融合,是新闻网站移动终端系统的一大特点,能让用户定制化的搜索所在地点周边的新闻动态;
(3)为广大用户提供报料信息的查询、提交等服务,能让用户实时参与到新闻的互动体验中去(如图一、图二)。
四、定制开发
1.数据库建设
数据库系统开发包括数据库建设、数据库结构设计和数据导入等工作。
2.应用系统开发
根据系统建设的目标和实际情况可以将应用系统分为两个部分:电子地图子系统和信息管理子系统。
(1)电子地图系统
①GIS平台的选择
GIS即地理信息系统,是采集、存储、处理、管理、分析、描述和应用全部或局部地球表面与地理位置有关的信息的计算机系统。其主要功能是实现地理空间位置数据的采集、编辑、管理、处理、分析、制图等。
由于平台的选型对于系统的开发很重要,系统所选用的GIS引擎直接关系到整个系统的建设,所以根据实际需要选择合适的平台。
选择一个全面的、完善的、可伸缩的GIS软件平台,无论是单用户、还是多用户,无论是移动端、服务器端、互联网,都可以通过这个GIS软件平台构建用户所需要的地理信息系统,因为空间数据应用要在集中式的、企业级的Intranet(内部网)环境中运行,所以,该平台需具备支持海量空间索引技术;具有灵活方便的空间数据编辑功能;具有拓扑处理能力;具有内嵌的开发包,支持二次开发;易于维护管理等特点。
②应用系统功能设计
地图浏览服务:通过图层的方式来控制和显示地图数据。主要显示控制工具包括全局、放大、缩小和平移等,以改变图形的显示范围。
周边新闻服务:以列表形式和地图形式为用户提供移动式终端周围的新闻。
当用户进入周边新闻页面的时候,当用户打开移动终端所具有的GPS定位系统,在设置中输入查询关键字、查询最大范围(例如默认最大范围为10KM),系统可根据输入条件返回结果,并列表显示给用户。
第一步:用户选择头部菜单的地图或列表按钮切换到列表专题,可以配置新闻查询的关键字、查询最大范围,系统将返回相关的新闻、新闻发生距离现在的时间、新闻发生地距离此移动式终端的距离以及大致的方向。
第二步:用户选择某一条感兴趣的新闻,将在地图上定位到此条新闻,并显示该条新闻的标题,点击新闻标题将显示新闻的详细信息、发生时间、地点等(具体显示信息依据需求及新闻可提取信息而定,如图三)。
③空间量算
利用空间分析技术,当用户在移动终端的地图点击了感兴趣的新闻,系统会计算用户此时到新闻现场的距离与路径。
(2)信息管理子系统
①新闻数据管理
系统可根据在管理系统中设定的分类,根据已有的算法在所有的新闻中过滤地理位置信息,分类信息。
当用户通过移动端来进行查询的时候,可根据过滤出来的地理信息与GIS引擎中的位置信息匹配,达到在地图上显示新闻的目的。
②权限管理
拥有系统权限的可以分为业务应用人员和系统管理员。
业务应用人员:能对新闻采集的地址、管理栏目的名址的映射进行维护。
系统管理人员:具有对数据库中的所有数据的各种操作权限,修正过滤算法,同时可以为业务应用人员分配对数据的访问范围。
3.外部系统
“我来爆料”模块包括爆料信息的提交以及用户对爆料信息的共享查看。
爆料信息的提交:系统能在移动便携式终端开启GPS定位的时候获取到该终端的经纬度信息,网站会在现有的报料平台的数据存储中增加如x,y的字段,分别用来保存经度和纬度的信息。