基于EdgeCloudSim的配电边缘计算终端建模与性能分析

郑竣杰; 岑伯维; 蔡泽祥; 武志刚

doi:10.7500/AEPS20220104012

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基于EdgeCloudSim的配电边缘计算终端建模与性能分析

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于EdgeCloudSim的配电边缘计算终端建模与性能分析
- EdgeCloudSim-based Modeling and Performance Analysis of Edge Computing Terminals in Distribution Network
- 电力系统自动化 2022年46卷第23期页码：51-58
- 作者机构：
  
  华南理工大学电力学院，广东省广州市 510641
- 作者简介：
  
  郑竣杰(1994—)，男，博士研究生，主要研究方向：电力物联网、边缘计算。E-mail：zhengjunjiejet@foxmail.com
  岑伯维(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力物联网、边缘计算。E-mail：epbowei@163.com
  蔡泽祥(1960—)，男，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：电力物联网、边缘计算。E-mail：epzxcai@scut.edu.cn
- 基金信息：
  
  广东省重点领域研发计划资助项目(2019B111109002)
- DOI：10.7500/AEPS20220104012
  中图分类号：
- 收稿：2022-01-04，
  
  修回：2022-05-11，
  
  网络出版：2022-09-16，
  
  纸质出版：2022-12-10
- 稿件说明：
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郑竣杰,岑伯维,蔡泽祥等.基于EdgeCloudSim的配电边缘计算终端建模与性能分析[J].电力系统自动化,2022,46(23):51-58.

ZHENG Junjie,CEN Bowei,CAI Zexiang,et al.EdgeCloudSim-based Modeling and Performance Analysis of Edge Computing Terminals in Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(23):51-58.
郑竣杰,岑伯维,蔡泽祥等.基于EdgeCloudSim的配电边缘计算终端建模与性能分析[J].电力系统自动化,2022,46(23):51-58. DOI： 10.7500/AEPS20220104012.

ZHENG Junjie,CEN Bowei,CAI Zexiang,et al.EdgeCloudSim-based Modeling and Performance Analysis of Edge Computing Terminals in Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(23):51-58. DOI： 10.7500/AEPS20220104012.

摘要

为满足配电边缘计算终端性能的定量分析需求，提出针对配电物联网的边缘计算终端建模与性能分析方法。首先，基于边缘计算终端架构和配电业务处理，分析边缘计算终端资源调用机制、微服务处理和业务时序逻辑对边缘计算终端资源动态配置的影响，完成边缘计算终端的建模。然后，提出资源时序曲线生成方法，并将资源时序曲线作为性能分析的状态表征，从微服务角度解析边缘计算终端资源动态配置的具体过程，构建出边缘计算终端性能定量分析方法。最后，利用仿真软件EdgeCloudSim，结合价格型需求响应案例，基于2个不同的业务时序逻辑分别输出资源时序曲线，并针对资源时序曲线进行性能分析，得到评价边缘计算终端性能的数值依据。

Abstract

To meet the demand for the quantitative analysis of the performance of the edge computing terminal (ECT) in distribution networks

this paper proposes modeling and performance analysis methods for the ECT of the distribution Internet of Things (IoT). First

based on the architecture of the ECT and the business processing of the distribution network

the impact of the resource invocation mechanism of the ECT

microservice processing

and task sequential logic on the dynamic allocation of ECT resources is analyzed

and the modeling of the ECT is completed. Then

the generation method of resource timing curve is proposed. The resource timing curve is used as a state representation for performance analysis to analyze the specific process of dynamic ECT resource allocation from the microservice perspective. The quantitative analysis method of the ECT performance is constructed. Finally

combined with the price-based demand response case

the simulation software EdgeCloudSim is used to output the resource timing curves based on two different task sequential logics. The performance analysis is performed for the resource timing curves to obtain the numerical basis for evaluating the performance of the ECT.

关键词

Keywords

references

刘丽军，吴桐，陈贤达，等 . 基于时空特性以及需求响应的DG和EV充电站多目标优化配置［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 11 ）： 48 - 56 .

LIU Lijun ， WU Tong ， CHEN Xianda ， et al . Multi-objective optimal allocation of DG and EV charging station based on space-time characteristics and demand response ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 11 ）： 48 - 56 .

尹逊虎，丁一，惠红勋，等 . 初期现货市场下考虑用户响应行为的需求响应机制设计［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 23 ）： 94 - 103 .

YIN Xunhu ， DING Yi ， HUI Hongxun ， et al . Design of demand response mechanism considering response behaviors of customers in initial electricity spot market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 23 ）： 94 - 103 .

程浩原，艾芊，孙东磊，等 . 多微电网虚拟备用模型在计及不确定性的需求侧资源分配中的应用［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 2 ）： 210 - 216 .

CHENG Haoyuan ， AI Qian ， SUN Donglei ， et al . Application of multi-microgrid virtual reserve model in demand-side resource allocation considering uncertainty ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 2 ）： 210 - 216 .

ZOU J X ， ZHANG Y X ， HUANG C Q ， et al . Information flow model for process bus network in smart substation ［C］// 2014 International Conference on Power System Technology ， October 20-22 ， 2014 ， Chengdu， China .

徐美强，高志远，王伟，等 . 基于区块链技术的智能变电站配置版本管理［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 2 ）： 60 - 67 .

XU Meiqiang ， GAO Zhiyuan ， WANG Wei ， et al . Smart substation configuration version management based on blockchain technology ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 2 ）： 60 - 67 .

刘嘉恒，张明，葛磊蛟，等 . 基于改进郊狼优化算法的光伏智能边缘终端优化配置方法［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 7 ）： 1368 - 1379 ．

LIU Jiaheng ， ZHANG Ming ， GE Leijiao ， et al . Optimal configuration method of photovoltaic intelligent edge terminal based on improved coyote optimization algorithm ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 7 ）： 1368 - 1379 .

刘东奇，曾祥君，王耀南 . 边缘计算架构下配电台区虚拟电站控制策略［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 13 ）： 2852 - 2860 ．

LIU Dongqi ， ZENG Xiangjun ， WANG Yaonan . Control strategy of virtual power station in distribution transformer area under edge computing architecture ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 13 ）： 2852 - 2860 .

王鹤，李石强，于华楠，等 . 基于分布式压缩感知和边缘计算的配电网电能质量数据压缩存储方法［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 21 ）： 4553 - 4564 ．

WANG He ， LI Shiqiang ， YU Huanan ， et al . Compression acquisition method for power quality data of distribution network based on distributed compressed sensing and edge computing ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 21 ）： 4553 - 4564 .

刘念，余星火，王剑辉，等 . 泛在物联的配用电优化运行：信息物理社会系统的视角［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 1 ）： 1 - 12 .

LIU Nian ， YU Xinghuo ， WANG Jianhui ， et al . Optimal operation of power distribution and consumption system based on ubiquitous Internet of Things： a cyber-physical-social system perspective ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 1 ）： 1 - 12 .

聂峥，章坚民，傅华渭 . 配变终端边缘节点化及容器化的关键技术和应用场景设计［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 3 ）： 154 - 161 .

NIE Zheng ， ZHANG Jianmin ， FU Huawei . Key technologies and application scenario design for making distribution transformer terminal unit being a containerized edge node ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 3 ）： 154 - 161 .

王海柱，郭文鑫，郑文杰，等 . 配用电边缘计算终端的云边协同机制与运行策略［J］. 电器工业， 2020 （ 11 ）： 74 - 78 .

WANG Haizhu ， GUO Wenxin ， ZHENG Wenjie ， et al . Cloud-edge collaboration mechanism and operation strategy for edge computing terminals of power distribution ［J］. China Electrical Equipment Industry ， 2020 （ 11 ）： 74 - 78 .

HUANG L ， BI S Z ， ZHANG Y J A . Deep reinforcement learning for online computation offloading in wireless powered mobile-edge computing networks ［J］. IEEE Transactions on Mobile Computing ， 2020 ， 19 （ 11 ）： 2581 - 2593 .

SONMEZ C ， OZGOVDE A ， ERSOY C . EdgeCloudSim： an environment for performance evaluation of edge computing systems ［C］// 2017 Second International Conference on Fog and Mobile Edge Computing （FMEC）， May 8-11 ， 2014 ， Valencia， Spain ： 39 - 44 .

SONMEZ C ， OZGOVDE A ， ERSOY C . Fuzzy workload orchestration for edge computing ［J］. IEEE Transactions on Network and Service Management ， 2019 ， 16 （ 2 ）： 769 - 782 .

SONMEZ C ， TUNCA C ， OZGOVDE A ， et al . Machine learning-based workload orchestrator for vehicular edge computing ［J］. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems ， 2021 ， 22 （ 4 ）： 2239 - 2251 .

LUO Z H ， LIWANG M H ， LIN Z J ， et al . Energy-efficient caching for mobile edge computing in 5G networks ［J］. Applied Sciences ， 2017 ， 7 （ 6 ）： 557 .

TANG L J ， TANG B ， KANG L Y ， et al . A novel task caching and migration strategy in multi-access edge computing based on the genetic algorithm ［J］. Future Internet ， 2019 ， 11 （ 8 ）： 181 .

BI S Z ， HUANG L ， WANG H ， et al . Lyapunov-guided deep reinforcement learning for stable online computation offloading in mobile-edge computing networks ［J］. IEEE Transactions on Wireless Communications ， 2021 ， 20 （ 11 ）： 7519 - 7537 .

岑伯维，蔡泽祥，武志刚，等 . 电力物联网边缘计算终端的微服务建模与计算资源配置方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 5 ）： 78 - 91 .

CEN Bowei ， CAI Zexiang ， WU Zhigang ， et al . Microservice modeling and computing resource configuration method for edge computing terminal in electric Internet of Things ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 5 ）： 78 - 91 .

岑伯维，蔡泽祥，胡凯强，等 . 电力物联网边缘计算终端业务时序逻辑与计算负荷建模方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 107 - 114 .

CEN Bowei ， CAI Zexiang ， HU Kaiqiang ， et al . Modeling method for bussiness sequential logic and workload of edge computing terminal in electric Internet of Things ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 107 - 114 .

YANG T Y ， HU Y L ， GURSOY M C ， et al . Deep reinforcement learning based resource allocation in low latency edge computing networks ［C］// 2018 15th International Symposium on Wireless Communication Systems （ISWCS）， August 28-31 ， 2018 ， Lisbon， Portugal .

CHEN X F ， ZHANG H G ， WU C ， et al . Optimized computation offloading performance in virtual edge computing systems via deep reinforcement learning ［J］. IEEE Internet of Things Journal ， 2019 ， 6 （ 3 ）： 4005 - 4018 .

GUAN X J ， WAN X L ， CHOI B Y ， et al . Application oriented dynamic resource allocation for data centers using docker containers ［J］. IEEE Communications Letters ， 2017 ， 21 （ 3 ）： 504 - 507 .

FAN Y N ， ZHAI L B ， WANG H . Cost-efficient dependent task offloading for multiusers ［J］. IEEE Access ， 2021 ， 7 ： 115843 - 115856 .

李志坚，朱宁，朱盈盈，等 . 批量验证继电保护判据的装置虚拟机实现［J］. 电力系统自动化， 2010 ， 34 （ 22 ）： 93 - 96 .

LI Zhijian ， ZHU Ning ， ZHU Yingying ， et al . Virtual device implementation of batch verifying criteria for relay protection ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2010 ， 34 （ 22 ）： 93 - 96 .

杨挺，翟峰，赵英杰，等 . 泛在电力物联网释义与研究展望［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 13 ）： 9 - 20 .

YANG Ting ， ZHAI Feng ， ZHAO Yingjie ， et al . Explanation and prospect of ubiquitous electric power Internet of Things ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 13 ）： 9 - 20 .

ZHANG M W ， MARINO D ， EFSTATHOPOULOS P . Harbormaster： policy enforcement for containers ［C］// 2015 IEEE 7th International Conference on Cloud Computing Technology and Science （CloudCom）， November 30-December 3 ， 2015 ， Vancouver， Canada ： 355 - 362 .

赵梓铭，刘芳，蔡志平，等 . 边缘计算：平台、应用与挑战［J］. 计算机研究与发展， 2018 ， 55 （ 2 ）： 327 - 337 .

ZHAO Ziming ， LIU Fang ， CAI Zhiping ， et al . Edge computing： platforms， applications and challenges ［J］. Journal of Computer Research and Development ， 2018 ， 55 （ 2 ）： 327 - 337 .

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