CN101848153B - 电力ict网络区分可靠性的路由建立方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立方法和系统，包括：对原网络拓扑图进行分层，其中一层为物理层，另一层为最短路径对层，物理层与原网络拓扑图相同，最短路径对层包含原网络拓扑图中所有能够建立的最短路径对；在满足连接请求所允许的最大失效概率前提下，在分层模型中寻找从源节点到目的节点代价最小的路由；将其与原网络拓扑图进行匹配，找到原网络拓扑图中，满足连接请求所允许的最大失效概率条件下代价最小的路由。本发明通过在构造分层网络模型时，使最短路径对层包含原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对，从而能够在满足可靠性的前提下找到代价最小的路由，降低了路由耗费的网络资源，提高了网络资源的利用率。

Description

电力ICT网络区分可靠性的路由建立方法和系统

技术领域

本发明涉及电力信息与通信技术领域，更具体地说涉及一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立方法和系统。

背景技术

电力信息与通信技术(ICT，Information and communication technology)网络是电力系统运营的重要支撑网络之一，是电网运营智能化、电网管理手段信息化和保障电力调度自动化方面的重要基础。随着电网多业务形式的发展，电网运营与管理出现了多样化的业务形式，在行政管理、电能计量采集、会议电视和图像监控等形成了包括语音业务、数据业务和视频业务形式。与此同时，电力ICT网络的网络结构也越来越复杂，对电力ICT网络的传输容量、速率、带宽和可靠性等方面都提出了更高的要求。

共享路径保护算法(SPPA，Shared-path protection algorithm)研究了单链路失效模型下，电力ICT网络有可靠性约束时的动态路由连接保护问题。但该算法没有考虑怎样在满足可靠性条件下使得路由代价最小，因此导致路由耗费的网络资源高，使得网络资源利用率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立方法和系统，以解决现有技术中网络资源利用率低的问题。技术方案如下：

一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立方法，包括：

对原网络拓扑图进行分层，其中一层为物理层，另一层为最短路径对层，所述物理层与原网络拓扑图相同，所述最短路径对层包含原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对；

在满足连接请求所允许的最大链路失效概率前提下，在分层模型中寻找从源节点到目的节点链路代价最小的路由，所述链路代价c(i，j)为单位带宽上数据信息从该链路的一端i传送到另一端j所消耗的代价；

将所述链路代价最小的路由与原网络拓扑图进行匹配，找到原网络拓扑图中，满足连接请求所允许的最大链路失效概率条件下链路代价最小的路由，链路失效概率f(i，j)为在网络中只有一条链路失效的条件下链路(i，j)失效的条件概率，具体为：f(i，j)＝τ·length(i，j)/SFP，其中：τ表示网络中平均每条链路的单位长度失效时间，length(i，j)表示链路(i，j)的长度，SFP表示网络G中单个失效的概率：SFP＝∑_(i，j)∈Elength(i，j)·τ。

优选的，上述方法中，所述对原网络拓扑图进行分层包括：

将原网络拓扑图中每一个节点分成物理层节点和最短路径对层节点；

构造物理层，使物理层每条边的代价和失效概率与原网络拓扑图的代价和失效概率相同；

将原始网络拓扑图中的链路按照链路代价大小进行排序，选择除该条链路外总代价最小的链路，与该条链路一起构成最短路径对，找出原网络拓扑图中所有能够建立的最短路径对，构造最短路径对层；

连接所述物理层和最短路径对层。

一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立系统，包括：

网络分层单元，用于对原网络拓扑图进行分层，其中一层为物理层，另一层为最短路径对层，所述物理层与原网络拓扑图相同，所述最短路径对层包含原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对；

路由寻找单元，用于在满足连接请求所允许的最大链路失效概率前提下，在分层模型中寻找从源节点到目的节点链路代价最小的路由，所述链路代价c(i，j)为单位带宽上数据信息从该链路的一端i传送到另一端j所消耗的代价；

路由匹配单元，用于将所述链路代价最小的路由与原网络拓扑图进行匹配，找到原网络拓扑图中，满足连接请求所允许的最大链路失效概率条件下链路代价最小的路由，链路失效概率f(i，j)为在网络中只有一条链路失效的条件下链路(i，j)失效的条件概率，具体为：f(i，j)＝τ·length(i，j)/SFP，其中：τ表示网络中平均每条链路的单位长度失效时间，length(i，j)表示链路(i，j)的长度，SFP表示网络G中单个失效的概率：SFP＝∑_(i，j)∈Elength(i，j)·τ。

优选的，上述系统中，所述网络分层单元包括：

节点拆分子单元，用于将原网络拓扑图中每一个节点分成物理层节点和最短路径对层节点；

物理层构造子单元，用于构造物理层，使物理层每条边的代价和失效概率与原网络拓扑图的代价和失效概率相同；

最短路径对层构造子单元，用于将原始网络拓扑图中的链路按照链路代价大小进行排序，选择除该条链路外总代价最小的链路，与该条链路一起构成最短路径对，并找出原网络拓扑图中所有能够建立的最短路径对，构造最短路径对层；

连接子单元，用于连接所述物理层和最短路径对层。

通过上述技术方案可知，本发明通过在构造分层网络模型时，使最短路径对层包含原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对，从而能够在满足可靠性的前提下找到代价最小的路由，降低了路由耗费的网络资源，提高了网络资源的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种对原网络拓扑图进行分层的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的分层网络模型构造示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立系统结构示意图；

图5为本发明实施例提供的网络分层单元结构示意图。

具体实施方式

首先对本发明公开的一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立方法进行说明，包括：对原网络拓扑图进行分层，其中一层为物理层，另一层为最短路径对层，所述物理层与原网络拓扑图相同，所述最短路径对层包含原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对；在满足连接请求所允许的最大失效概率前提下，在分层模型中寻找从源节点到目的节点代价最小的路由；将所述代价最小的路由与原网络拓扑图进行匹配，找到原网络拓扑图中，满足连接请求所允许的最大失效概率条件下代价最小的路由。

本发明通过在构造分层网络模型时，使最短路径对层包含原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对，从而能够在满足可靠性的前提下找到代价最小的路由，降低了路由耗费的网络资源，提高了网络资源的利用率。

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

为了便于更好的理解本发明，首先对本发明所针对的网络模型进行说明。在目前的技术条件下，电力ICT网络是光纤网状网络，每个网络节点都具有全波长变化能力，并且网络中的每条链路都是可以双向传输的光纤。因此任何一条链路失效意味着该链路上任何一个方向的传输都会中断。

假定光纤网状网的物理拓扑为G＝(V，E)，其中V为节点集，E为链路集。每条链路(i，j)都有两个链路参数：链路代价c(i，j)和链路失效概率f(i，j)。链路代价c(i，j)代表单位带宽(如一个波长)上数据信息从该链路的一端i传送到另一端j所消耗的代价。给定一条通路P，该通路的代价就是该通路上所有链路的代价之和。链路失效概率f(i，j)是指在网络中只有一条链路失效的条件下链路(i，j)失效的条件概率。令τ表示网络中平均每条链路的单位长度失效时间，令length(i，j)表示链路(i，j)的长度并令SFP表示网络G中单个失效的概率：

SFP＝∑_(i，j)∈Elength(i，j)·τ    (1)

链路(i，j)的失效概率：

f(i，j)＝τ·length(i，j)/SFP       (2)

给定一条通路P，在单链路失效的假设下，该通路的失效概率为该通路上所有链路的失效概率之和。令p表示通路P上所有的链路集合，则这条通路P的失效概率r为：

$r=\underset{(i,j)\∈p}{\mathrm{\Σ}}f(i,j)---\left(3\right)$

当网络中只有单个链路失效，对于一条给定的通路P，如果P上的某条链路l被与之分离的一个保护路段BP_l保护了起来，那么当链路l失效之后，连接请求仍然可以利用通路P上那些没有失效的链路以及保护路段BP_l来建立路由。在单链路失效的假设下，因为同一时间网络中只有一条链路失效，因此当某条链路被一条保护链路保护起来后，我们认为该条被保护的链路的失效概率为0。令ap表示通路AP上所有未被保护的链路集合，这条通路AP的实际失效概率r_a为：

$r_a=\underset{(i,j)\∈\mathrm{ap}}{\mathrm{\Σ}}f(i,j)---\left(4\right)$

因此，实际失效概率就是通路P上所有未被保护链路的失效概率之和。

参见图1所示，本发明实施例提供的电力ICT网络区分可靠性的路由建立方法可以包括以下步骤：

S101，对原网络拓扑图进行分层，其中一层为物理层，另一层为最短路径对层，所述物理层与原网络拓扑图相同，所述最短路径对层包含原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对。

在寻找最优路由之前，首先要在原网络拓扑图的基础上构造一个分层网络模型。其中一层为物理层，物理层与原网络拓扑图相同，即物理层每条边的代价和失效概率与原网络拓扑图的代价和失效概率相同。另外一层称之为最短路径对层，它包含了原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对。参见图2所示，具体可以包括以下步骤：

S101a，将原网络拓扑图中每一个节点分成物理层节点和最短路径对层节点。

为了便于理解，以下将结合一个具体实例来说明分层模型的构造过程。如图3所示，在该模型中，各条边旁边的数字分别代表该边的代价和该边的失效概率。

将如图3(a)中的原网络拓扑图的节点A、B、C、D、E、F和G分成物理层的节点A’...G’以及最短路径对层节点A”...G”。

S101b，构造物理层，使物理层每条边的代价和失效概率与原网络拓扑图的代价和失效概率相同。

如图3(b)所示，将物理层的节点A’...G’连接起来，就构造成了物理层，该层每条边的代价和失效概率与原网络拓扑图的代价和失效概率相同。

S101c，将原始网络拓扑图中的链路按照链路代价大小进行排序，选择除该条链路外总代价最小的链路，与该条链路一起构成最短路径对，找出原网络拓扑图中所有能够建立的最短路径对，构造最短路径对层。

构造最短路径对层时，先按照链路的代价大小进行排序，从中选出链路代价最小的链路，然后判断这条代价最小链路的节点对之间是否存在另外一条路径。如果存在另外一条路径或多条路径，那么选择除该条链路外总代价最小的那条链路，与该条条链路一起构成这两个节点之间的最短路径对，在最短路径对层的相应节点间标示出该链路和另外一条路径，这样在这个最小代价链路的节点之间将会形成一个环，这个环的每条链路的代价为这个环的总代价之和，但每条边的失效概率为0。然后将原始拓扑图中与这个环上的所有链路相对应的链路全部截断，形成新的拓扑，以便在下一次查找中不再重复查找这些已经形成环路的链路。如果没有另外的路径，那么将原始拓扑图的这条链路截断，形成新的拓扑，以便在下一次查找中不再重复查这条链路。

如图3(b)所示，先对每条链路进行排序，由于每条链路的代价都为1，所以取边AB。由于节点A到B除了A-B外还存在其它路径，并且A-C-D-B这条路径的代价最小，此时A、B、C和D四点所形成的环的总代价为4，因此在该分层模型中边(A”，C”)、(A”，B”)、(B”，D”)和(C”，D”)的代价为4，这四条边的失效概率为分别0。同理，边(D”，F”)、(D”，E”)、(E”，G”)和(F”，G”)的代价为4，失效概率为0。

S101d，连接所述物理层和最短路径对层。

在物理层和最短路径对层构造完成后，在每一个节点对之间加一条无向边，这些边为连接边，该边的失效概率为0，代价设置为0。

S102，在满足连接请求所允许的最大失效概率前提下，在分层模型中寻找从源节点到目的节点代价最小的路由。

仍然以S101中所构建的网络模型为基础，以下将结合一个寻找最优路由的实例来说明本步骤。

假定要为连接请求计算一条路由，如图3(a)所示，计算一条从节点A到节点G的满足最大失效概率为0.2的代价最小的路由。从图3(a)中可以得出从节点A直接到节点G没有满足最大失效概率为0.2的路由，但是如果有几条链路组成最短路径对，由于在这个路径对里的边的失效概率为0，这样可以降低失效概率，从而可以满足连接请求所允许的最大失效概率。

如图3(b)所示，最短路径对层包含了原网络拓扑图中所有能够建立的最短路径对。我们从图中可以找到A’-A”-B”-B’-E’-G’这条链路是满足失效概率为0.2时代价最小的链路，如图3(b)中虚线部分所示，该条链路的代价为6。至此，我们在分层网络模型中找出了满足最大失效概率0.2的情况下，代价最小的路由。

S103，将所述代价最小的路由与原网络拓扑图进行匹配，找到原网络拓扑图中，满足连接请求所允许的最大失效概率条件下代价最小的路由。

在我们构造的分层网络模型中找出满足最大失效概率的情况下代价最小的路由后，将该路由与原网络拓扑图相匹配，找到实际的满足连接请求所允许的最大失效概率条件下代价最小的路由。

仍然以S102中的实例来说明，进行匹配后，我们找到的实际的满足连接请求所允许的最大失效概率条件下代价最小的路由为A-C-D-B-E-G。这条路由的代价为6，失效概率为0.2。

从上述实施例可以看出，本发明通过构造最短路径对层，并且使最短路径对层包含原网络拓扑图中所有能够建立的最短路径对，使得原网络拓扑图中无法直接找到满足最大失效概率的路由时，可以在分层网络模型中找到该路由，且该路由的代价最小，从而降低了路由耗费的网络资源，提高了网络资源的利用率。

通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立系统，参见图4所示，包括：

网络分层单元401，用于对原网络拓扑图进行分层，其中一层为物理层，另一层为最短路径对层，所述物理层与原网络拓扑图相同，所述最短路径对层包含原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对。

路由寻找单元402，用于在满足连接请求所允许的最大失效概率前提下，在分层模型中寻找从源节点到目的节点代价最小的路由。

路由匹配单元403，用于将所述代价最小的路由与原网络拓扑图进行匹配，找到原网络拓扑图中，满足连接请求所允许的最大失效概率条件下代价最小的路由。

参见图5所示，所述网络分层单元401可以包括：

节点拆分子单元401a，用于将原网络拓扑图中每一个节点分成物理层节点和最短路径对层节点。

物理层构造子单元401b，用于构造物理层，使物理层每条边的代价和失效概率与原网络拓扑图的代价和失效概率相同。

最短路径对层构造子单元401c，用于将原始网络拓扑图中的链路按照链路代价大小进行排序，选择除该条链路外总代价最小的链路，与该条链路一起构成最短路径对，并找出原网络拓扑图中所有能够建立的最短路径对，构造最短路径对层。

连接子单元401d，用于连接所述物理层和最短路径对层。

对于系统实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域技术人员应能理解，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，在没有超过本申请的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本申请的目的。例如，所述单元或子单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或多个子单元结合一起。另外，多个单元可以或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立方法，其特征在于，包括：

对原网络拓扑图进行分层，其中一层为物理层，另一层为最短路径对层，所述物理层与原网络拓扑图相同，所述最短路径对层包含原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对；

在满足连接请求所允许的最大链路失效概率前提下，在分层模型中寻找从源节点到目的节点链路代价最小的路由，所述链路代价c(i，j)为单位带宽上数据信息从该链路的一端i传送到另一端j所消耗的代价；

将所述链路代价最小的路由与原网络拓扑图进行匹配，找到原网络拓扑图中，满足连接请求所允许的最大链路失效概率条件下链路代价最小的路由，链路失效概率f(i，j)为在网络中只有一条链路失效的条件下链路(i，j)失效的条件概率，链路(i，j)的失效概率为：f(i，j)＝τ·length(i，j)/SFP，其中：τ表示网络中平均每条链路的单位长度失效时间，length(i，j)表示链路(i，j)的长度，SFP表示网络G中单个失效的概率：SFP＝∑_(i，j)∈Elength(i，j)·τ。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对原网络拓扑图进行分层包括：

将原网络拓扑图中每一个节点分成物理层节点和最短路径对层节点；

构造物理层，使物理层每条边的代价和失效概率与原网络拓扑图的代价和失效概率相同；

将原始网络拓扑图中的链路按照链路代价大小进行排序，选择除该条链路外总代价最小的链路，与该条链路一起构成最短路径对，找出原网络拓扑图中所有能够建立的最短路径对，构造最短路径对层；

连接所述物理层和最短路径对层。

3.一种电力ICT网络区分可靠性的路由建立系统，其特征在于，包括：

网络分层单元，用于对原网络拓扑图进行分层，其中一层为物理层，另一层为最短路径对层，所述物理层与原网络拓扑图相同，所述最短路径对层包含原网络拓扑图中的所有能够建立的最短路径对；

路由寻找单元，用于在满足连接请求所允许的最大链路失效概率前提下，在分层模型中寻找从源节点到目的节点链路代价最小的路由，所述链路代价c(i，j)为单位带宽上数据信息从该链路的一端i传送到另一端j所消耗的代价；

路由匹配单元，用于将所述链路代价最小的路由与原网络拓扑图进行匹配，找到原网络拓扑图中，满足连接请求所允许的最大链路失效概率条件下链路代价最小的路由，链路失效概率f(i，j)为在网络中只有一条链路失效的条件下链路(i，j)失效的条件概率，具体为：f(i，j)＝τ·length(i，j)/SFP，其中：τ表示网络中平均每条链路的单位长度失效时间，length(i，j)表示链路(i，j)的长度，SFP表示网络G中单个失效的概率：SFP＝∑_(i，j)∈Elength(i，j)·τ。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述网络分层单元包括：

节点拆分子单元，用于将原网络拓扑图中每一个节点分成物理层节点和最短路径对层节点；

物理层构造子单元，用于构造物理层，使物理层每条边的代价和失效概率与原网络拓扑图的代价和失效概率相同；

最短路径对层构造子单元，用于将原始网络拓扑图中的链路按照链路代价大小进行排序，选择除该条链路外总代价最小的链路，与该条链路一起构成最短路径对，并找出原网络拓扑图中所有能够建立的最短路径对，构造最短路径对层；

连接子单元，用于连接所述物理层和最短路径对层。

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