[發明專利]一種適應園區電碳信息轉換的保密容量保障系統及方法

有效

• 申請號: 202210261820.0
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114501355B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 周振宇;廖海君;王雅倩;盧文冰
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H04W4/18
• 分類號: H04W4/18;H04W4/38;H04W12/03;H04W52/34;H04L67/565;H04L67/12;H04L9/40;G16Y30/10;G06Q50/06;G06Q10/10;G06Q10/06;G06Q10/04
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 鄧永紅

1.一種適應園區電碳信息轉換的保密容量保障方法，其特征在于：所述保密容量保障方法是在保密容量保障系統的基礎上實現的；

保密容量保障系統包括：端層、邊層、業務層；

所述端層通過在電氣設備上部署多模態物聯終端，實現電壓、電流、有功/無功、CO₂、CH₄、O₃、水、氣、熱的數據采集；

邊層包括一個多模態邊緣計算網關，網關通過AC/DC PLC、WLAN、微功率無線通信的多模態通信介質與電氣設備進行交互，并通過電信運營商的5G或電網公司的專網將數據上傳至業務層；

業務層通過大數據分析和機器學習方法，實現數據深度解析，并以圖表、數據報告的方式進行電力現貨市場、碳足跡監測、柔性負荷調控、數據采集的可視化展示；

保密容量保障方法包括：針對系統通信性能和保密容量保障的模型構建；

所述針對系統通信性能和保密容量保障的模型構建包括：網絡模型構建、設備側數據隊列構建和安全傳輸模型構建；

網絡模型用于通過聯合優化信道選擇和功率分配，實現數據保密傳輸；然后基于邊端協同消除設備間的接入沖突；

安全傳輸模型用保密容量來定義系統的安全性能，保密容量參數化了在不向攻擊者泄露信息的情況下，能夠可靠傳遞到網關的可達傳輸速率；

所述網絡模型構建為：

適應園區電碳信息轉換的保密容量保障系統包含I個設備和一個邊緣計算網關，定義設備集合為U＝{u₁,...,u_i,...,u_I}；一共有J個多模態信道，包括J₁個AC/DC PLC信道、J₂個WLAN信道、J₃個微功率無線信道，且滿足J₁+J₂+J₃＝J；定義信道集合為C＝{c₁,…,c_j,…,c_J}，其中c_j,j＝1,…,J₁為AC/DC PLC信道，c_j,j＝J₁+1,…,J₁+J₂為WLAN信道，c_j,j＝J₁+J₂+1,…,J為微功率無線信道；將整個優化時間劃分為T個時隙，用集合T＝{1,...,t,...,T}表示，其中每個時隙長度為τ；在每個時隙中，各電氣設備采集一定的數據量A_i(t)；

所述設備側數據隊列構建為：

u_i采集的數據存儲在本地緩沖區中，本地緩沖區建模為設備端數據隊列H_i(t)；隊列積壓被更新為

H_i(t+1)＝max{H_i(t)+A_i(t)-U_i(t)，0} (1)

其中，U_i(t)是第t個時隙的吞吐量；

所述安全傳輸模型構建為：

定義信道選擇變量為x_i,j(t)∈{0,1}，其中x_i,j(t)＝1表示在第t個時隙u_i選擇c_j，否則x_i,j(t)＝0；定義功率分配變量ρ_i(t)為數據傳輸功率與u_i最大傳輸功率的比值，即AN傳輸功率由(1-ρ_i(t))P_i,j,max決定，將ρ_i(t)離散化為M級，即ρ_i(t)∈ρ＝{1/M,…,m/M,…,1}；

在第t個時隙，u_i選擇的信道c_j的信道容量和吞吐量分別表示為

其中，B_j是c_j的帶寬；為u_i在c_j上的信噪比(signal to interference plus noiseratio，SINR)，表示為

其中，分別為信道增益、噪聲功率與可再生能源投切帶來的電磁噪聲功率；表示u_i到網關之間的路徑損失；表示攻擊者到網關之間的路徑損失；N_i表示u_i的天線數量；為攻擊者的干擾噪聲功率；

u_i在c_j上的保密容量為

其中，是攻擊者的信道容量，表示為

其中，是為攻擊者在c_j上的SINR，表示為

其中，表示u_i和攻擊者之間的路徑損耗。