CN104376220B - 一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，步骤如下：(1)建立信息维度的单业务信源模型；(2)根据不同通信终端设备之间的信息传输和交换需求建立通信维度的单业务传输模型；以单业务分析为基础，同时基于信息通信网络交互特性建立通信维度的多业务网络模型；(3)根据不同通信终端、通信媒质所处的通信环境，结合建设成本环境建立环境维度的业务环境模型；(4)根据信息、通信、环境三个维度的业务模型分析电力通信接入网通信需求。本发明的方法用于网络规划设计之初，基于多个维度、多种业务、多种需求，能全面、科学、有效的实现各类通信业务的分析，为电力通信接入网的统一规划、统一设计、统一评价提供理论基础，大大减少资金和资源的浪费。

Description

一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法

技术领域

本发明涉及电力通信技术领域，具体涉及一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法。

背景技术

电力通信接入网是电力通信网中最接近用户的通信网络，具有地理位置分布广泛、终端通信节点众多、承载业务类型丰富、多种通信技术混合应用、现场运行环境恶劣的特点。当前，我国电力通信接入网大多依托配用电网一次线路，随配电自动化或用电营销等业务需求配套建设，业务建模和需求分析往往只针对某种业务，缺乏统一而有效的手段对整个通信网络的业务模型和通信需求进行全面分析。

电力通信接入网业务建模方面，目前主要采用现场测量、数学分析和仿真分析三种方法。其中，现场测量方法通过在正常运行网络上人为增加某种特定负载的方法进行网络分析，该方法一方面增加了网络流量，占用了业务带宽，另一方面也没有考虑网络故障场景；数学分析方法通过数学方法拟合网络业务信息，需要建立多个场景下的不同模型，工作量和运算量巨大；仿真分析方法通过仿真平台建立与现实网络非常类似的模型，需要考虑多种应用场景，建立一个庞大而复杂的仿真系统。

电力通信接入网通信需求分析方面，目前一般只针对单一的配电自动化业务或用电营销业务，采用面向对象的方法，通过通信终端业务流量加权的方式进行信息维度需求分析，在通信和环境维度考虑不够全面，同时也未统筹考虑智能电网形势下的多业务统一承载。在网络建设时，针对每种业务需求单独建网，导致重复建设现象严重，造成巨大的资金和资源浪费。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，在网络规划设计之初，基于多个维度、多种业务、多种需求，全面、科学、有效的实现各类电力通信接入网业务的分析，为电力通信接入网的统一规划、统一设计、统一评价提供理论基础，大大减少资金和资源的浪费。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，具体包括以下几个步骤：

(1)建立信息维度的单业务信源模型，即根据不同业务接入方式对不同类型的电力通信接入网业务进行收集，按业务类型进行业务归集，根据不同的业务类型分别建立(建立方法为基于信息量与传输间隔之间的关系，具体为：间断性通信模型如式1，突发性周期模型如式2)间断性通信模型和突发性通信模型；

(2)根据不同通信终端设备之间的信息传输和交换需求建立(建立方法为基于通信双方对等实体个数，具体为：一个通信终端/信源和一个通信终端/信宿通信为点对点模型；一个通信终端/信源和多个通信终端/信宿通信为点到多点模型；多个通信终端/信源和一个通信终端/信宿通信为多点到点模型)通信维度的单业务传输模型，用于反映单业务的信息流向；以单业务分析为基础，同时基于信息通信网络交互特性建立(建立方法为通过多个单业务叠加，基于多业务并发、汇聚特性，具体为：通过多个单业务信源模型叠加，建立接入网络模型；通过多个单业务传输模型叠加，建立传输网络模型；基于接入网络模型和传输网络模型体现的多业务信息交互特性，建立交换网络模型)通信维度的多业务网络模型，用于反映多业务的信息网络交互；

(3)根据不同通信终端、通信媒质所处的通信环境，结合建设成本环境建立(建立方法为基于通信终端、通信媒质和建设成本环境，具体为：通过通信终端、通信媒质所处的环境调研，分析建设环境和工作环境，建立通信终端环境模型和通信媒质环境模型；通过调研项目地域、建设和运维情况，分析成本环境，建立建设成本环境模型)环境维度的业务环境模型，用于反映通信环境对业务的影响；

(4)根据信息、通信、环境三个维度的业务模型分析(分析方法为通过信息维度业务模型得到单业务信息量，并根据单业务传输模型和多业务网络模型的信息流向进行叠加获得带宽需求；通过通信维度业务模型分析通信时延、误码率、通信路由、业务重要性得出实时性、可靠性、安全性需求；通过环境维度业务模型调研通信终端环境、通信媒质环境和建设成本环境，分析终端、媒质和成本环境，得出环境需求)电力通信接入网通信需求，用于反映满足各种业务信息有效承载时对通信网络的要求。

步骤(1)中，所述业务类型包括语音类业务、数据类业务和视频类业务。

步骤(1)中，所述间断性通信模型具有固定的传输周期，信息量固定，对实时性要求低，信号模型如下式所示：

D＝f(t),t＝T (式1)

其中，t为数据传输周期，为常数；

所述突发性通信模型没有特定的传输周期，信息量与当地配用电负荷密度、故障发生率、用电时段有关，为随机值，对实时性要求高，信号模型如下式所示：

D＝f(σ,η,t) (式2)

其中，σ为配用电负荷密度，η为故障发生率，t为特定的时段。

步骤(2)中，所述单业务传输模型包括点到点通信模型、点到多点通信模型、多点到点通信模型；所述点到点通信模型对应于对等通信模型，所述多点到点通信模型对应于汇聚通信模型，所述点到多点通信模型对应于广播/组播通信模型。

步骤(2)中，所述多业务网络模型包括接入网络模型、传输网络模型和交换网络模型；所述接入网络模型通过多个单业务信源模型的叠加获得，所述传输网络模型通过多个单业务传输模型的叠加获得，所述交换网络模型通过建立(建立方法为基于多业务并发、汇聚特性，以及接入网络模型和传输网络模型体现的信息通信网络交互特性，建立多业务信息交互模型)多业务信息交互模型获得。

步骤(3)中，所述业务环境模型包括通信终端环境模型、通信媒质环境模型和建设成本环境模型。

步骤(3)中，所述通信终端环境模型包括通信终端设备所处的建设环境和工作环境(具体包括终端安装、供电、温度、湿度、粉尘、电磁辐射等)；所述通信媒质环境模型包括通信媒质所处的建设环境和工作环境(具体包括光缆敷设或无线基站的建设难度、光缆或电力线载波或无线频率的可用情况、光缆或电力线载波或无线通道的运行环境)；所述建设成本环境模型包括建设项目的地域、建设和运维成本环境(具体包括城市或农村的地域分布、充足或有限的建设资金、运行维护人力和资金等)。

步骤(4)中，所述电力通信接入网通信需求包括由信息维度业务模型得出的带宽需求，由通信维度业务模型得出的实时性、可靠性、安全性需求和由环境维度业务模型得出的环境需求。

本发明的有益效果是：

第一、独立性，本发明能够支持基于单业务的电力通信接入网建模和通信需求分析，可以适应传统随配用电线路配套建设通信系统的要求；

第二、统一性，本发明能够支持基于多业务信息交互的电力通信接入网建模和通信需求分析，可以适应智能配用电通信网络统一规划的要求；

第三、通用性，本发明给出的电力通信接入网业务建模和通信需求分析方法，不只是针对于某一种通信技术、某一类通信终端、某一个通信信道、某一种业务类型，是一种通用的方法；

第四、有效性，本发明给出的电力通信接入网业务建模和通信需求分析方法，综合信息、通信、环境三个维度信息建立业务模型，在此基础上，基于通信网络自身的硬件特性和软件特性，进行通信需求分析，与传统方法相比，采用的信息维度更广泛、建立的模型更通用、需求分析方法更具有针对性，分析结果更真实、更可靠、更有效。

附图说明

图1为本发明的电力通信接入网业务接入方式示意图；

图2为本发明的一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法示意图；

图3为本发明的信息维度单业务信源模型示意图；

图4为本发明的通信维度单业务传输模型示意图；

图5为本发明的通信维度多业务网络模型示意图；

图6为本发明的环境维度业务环境模型示意图；

图7为本发明的由业务模型分析通信需求示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明的一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法。针对当前电力通信接入网络业务分析方面，缺乏统一而有效的手段对其业务模型和通信需求进行全面有效分析的问题，本发明提出一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，综合信息、通信、环境三个维度，建立包括信息维度的单业务信源模型，通信维度的单业务传输模型和多业务网络模型，以及环境维度的业务环境模型，根据业务模型分析其通信需求。本发明提出的业务建模和通信需求分析方法是电力通信接入网规划、设计、评价的基础，能全面、科学、有效的实现各类通信业务的分析，有效促进智能电网接入网环节的电力流、信息流、业务流的一体化融合。

本发明实施例提供了一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，在对本实施例作说明之前，需要理解的是，参见图1所示，电力通信接入网业务接入方式包括三种：一是10kV电力通信接入网业务直接接入电力通信骨干传输网，二是0.4kV电力通信接入网业务直接接入电力通信骨干传输网，三是0.4kV电力通信接入网业务通过10kV电力通信接入网接入电力通信骨干传输网。其中，方式一典型的对应于配电通信网络，方式二典型的对应于用电通信网络，此两种方式为目前随配用电业务配套建设通信网络的典型应用场景，方式三为智能电网应用环境下配用电业务统一承载网络的典型应用场景。

在理解电力通信接入网业务接入方式的基础上，参见图2所示，本实施例提供了一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，包括：

步骤1：建立信息维度的单业务信源模型。

根据一段时间内单个或多个通信终端设备所流经的某一种类型业务的信息量建立信息维度的单业务信源模型。如图3所示，信息维度的单业务信源模型包括：语音类业务、数据类业务和视频类业务，分别对应于突发性通信模型、间断性/突发性通信模型、突发性通信模型。

对于间断性通信模型，具有特定的传输周期，信息量相对固定，对实时性要求较低，典型的对应于配电通信网的遥测、遥信信息和用电通信网的用电信息采集业务等，具体如式1所示；

D＝f(t),t＝T (式1)

其中，t为数据传输周期，一般为常数，典型的对应于配电自动化遥信业务t＝T＝0.1s。

对于突发性通信模型，没有特定的传输周期，信息量与当地配用电负荷密度、故障发生率、用电时段有关，一般为随机值，对实时性要求较高，典型的对应于配电通信网的遥控命令、线路故障时的相关通信业务等。信号模型如下式所示：

D＝f(σ,η,t) (式2)

其中，σ为配用电负荷密度，η为故障发生率，t为特定的时段。典型的对应于配电通信网σ为与t无关的固定值，对应于用电通信网σ为与t有关，用电高峰时段(8:00-22:00)负荷密度为满负荷的70-90％，用电低谷时段(22:00-次日8:00)负荷密度为满负荷的20-60％。

本实施例信息维度的单业务信源模型建立的具体操作步骤：根据图1所示的不同业务接入方式对配用电等不同类型的电力通信接入网业务进行收集；进一步的分析各种配用电业务的特点，按语音、数据和视频三种类型进行业务归集；进一步的根据不同的业务类型和业务特点建立间断性通信模型和突发性通信模型，如表1所示。

表1信息维度的单业务信源模型

步骤2：建立通信维度的单业务传输模型和多业务网络模型。

步骤2.1：根据不同通信终端设备之间的信息传输和交换需求建立通信维度的单业务传输模型。如图4所示，通信维度的单业务传输模型包括：点到点(P2P)通信模型、点到多点(P2MP)通信模型、多点到点(MP2P)通信模型，分别对应于对等通信模型、广播/组播通信模型、汇聚通信模型。

本实施例单业务信息、通信模型建立的具体操作步骤：根据业务类型和业务特点建立信息维度的单业务信源模型；进一步的基于单业务传输特性建立通信维度的单业务传输模型；进一步的将单业务信源模型和单业务传输模型相结合得出单业务信息、通信模型，如表2所示。

表2单业务信息、通信模型

步骤2.2：以单业务分析为基础，同时根据多业务并发、汇聚等信息通信网络交互特性建立通信维度的多业务网络模型。如图5所示，通信维度的多业务网络模型包括：接入网络模型、传输网络模型和交换网络模型，通过单业务信源模型的叠加得到接入网络模型，通过单业务传输模型的叠加得到传输网络模型，基于多业务并发、汇聚特性，以及接入网络模型和传输网络模型体现的信息通信网络交互特性，通过建立多业务信息交互模型得到交换网络模型。

本实施例通信维度多业务网络模型建立的具体操作步骤：根据当前配用电业务分布式采集、集中式管理的特点，以通信终端上行方向为参考，以单业务通信模型为基础，进行业务分类；进一步的针对不同业务类型、不同业务特点、不同通信模型，进行业务归集，典型示例如表3所示；进一步的建立有区分、有融合的多业务网络模型，对不同重要等级的业务区分建模，对具有相似特性的业务融合统一建模，对具有最高优先级业务单独建模。典型示例如表3所示。

表3通信维度多业务网络建模业务分类示例

步骤3：建立环境维度的业务环境模型。

根据不同通信终端、通信媒质所处的通信环境，并根据建设成本环境建立环境维度的业务环境模型。如图6所示，环境维度的业务环境模型包括：通信终端环境、通信媒质环境和建设成本环境。

本实施例环境维度的业务环境模型建立的具体操作步骤：根据城市或农村的地域分布、充足或有限的建设资金、运行维护人力和资金等建设成本环境，结合信息、通信维度的业务模型，分析电力通信接入网通信需求，选择合适的技术体制；进一步的根据光缆敷设或无线基站的建设难度、光缆或电力线载波或无线频率的可用情况、光缆或电力线载波或无线通道的运行环境等通信媒质环境制约，针对不同的可用通信媒质，因地制宜，分区段选择合适的通信方式；进一步的根据终端安装、供电、温度、湿度、粉尘、电磁辐射等通信终端环境，选择不同等级、不同接口、不同类型的通信终端，典型示例如表4所示。

表4环境维度的业务环境模型示例

步骤4：分析电力通信接入网通信需求。

以业务模型为基础，并根据通信网络自身的软硬件特性，分析电力通信接入网通信需求。如图7所示，由信息维度业务模型得出带宽需求；由通信维度业务模型得的实时性、可靠性、安全性需求；由环境维度业务模型得出通信接口、电源、电磁兼容、防雷、防尘、防水等以及其他通信需求。

本实施例电力通信接入网通信需求分析的具体操作步骤：根据单业务信源模型和单业务传输模型建立单业务信息、通信模型；进一步的基于多业务并发、汇聚等信息通信网络交互特性建立通信维度的多业务网络模型；进一步的根据不同通信终端、通信媒质所处的通信环境及建设成本环境建立环境维度的业务环境模型；进一步从业务模型出发，综合信息、通信、环境三个维度的信息，并结合通信网络自身的软硬件特性，对电力通信接入网通信需求进行分析。

其中，单业务信源模型通过传输周期、配用电负荷密度、故障发生率和用电时段等影响带宽、实时性需求；单业务传输模型通过业务流向影响带宽、实时性、可靠性需求；多业务网络模型通过多业务并发、汇聚、叠加影响带宽、实时性、可靠性、安全性和环境等其他需求；业务环境模型通过成本、媒质和终端环境，影响通信技术体制和设备选型，对各项通信需求均会产生影响。

通过上述实施例综合信息、通信、环境三个维度的信息，建立单业务模型和多业务模型，根据业务模型分析，结合通信网络自身的软硬件特性，进行业务建模和通信需求分析，为电力通信接入网的网络规划、设计、评价提供了基础支撑，促进了智能电网接入网环节的电力流、信息流、业务流的一体化融合。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：

(1)建立信息维度的单业务信源模型，即根据不同业务接入方式对不同类型的电力通信接入网业务进行收集，按业务类型进行业务归集，根据不同的业务类型分别建立间断性通信模型和突发性通信模型；

(2)根据不同通信终端设备之间的信息传输和交换需求建立通信维度的单业务传输模型，用于反映单业务的信息流向；以单业务分析为基础，同时基于信息通信网络交互特性建立通信维度的多业务网络模型，用于反映多业务的信息网络交互；

(3)根据不同通信终端、通信媒质所处的通信环境，结合建设成本环境建立环境维度的业务环境模型，用于反映通信环境对业务的影响；

(4)根据信息、通信、环境三个维度的业务模型分析电力通信接入网通信需求，用于反映满足各种业务信息有效承载时对通信网络的要求；

步骤(1)中，所述间断性通信模型具有固定的传输周期，信息量固定，对实时性要求低，信号模型如下式所示：

D＝f(t),t＝T (式1)

其中，t为数据传输周期，为常数；

所述突发性通信模型没有特定的传输周期，信息量与当地配用电负荷密度、故障发生率、用电时段有关，为随机值，对实时性要求高，信号模型如下式所示：

D＝f(σ,η,t) (式2)

其中，σ为配用电负荷密度，η为故障发生率，t为特定的时段；

步骤(2)中，所述单业务传输模型包括点到点通信模型、点到多点通信模型、多点到点通信模型；所述点到点通信模型对应于对等通信模型，所述多点到点通信模型对应于汇聚通信模型，所述点到多点通信模型对应于广播/组播通信模型；

步骤(2)中，所述多业务网络模型包括接入网络模型、传输网络模型和交换网络模型；所述接入网络模型通过多个单业务信源模型的叠加获得，所述传输网络模型通过多个单业务传输模型的叠加获得，所述交换网络模型通过建立多业务信息交互模型获得。

2.根据权利要求1所述的一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，其特征在于，步骤(1)中，所述业务类型包括语音类业务、数据类业务和视频类业务。

3.根据权利要求1所述的一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，其特征在于，步骤(3)中，所述业务环境模型包括通信终端环境模型、通信媒质环境模型和建设成本环境模型。

4.根据权利要求3所述的一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，其特征在于，步骤(3)中，所述通信终端环境模型包括通信终端设备所处的建设环境和工作环境；所述通信媒质环境模型包括通信媒质所处的建设环境和工作环境；所述建设成本环境模型包括建设项目的地域、建设和运维成本环境。

5.根据权利要求1所述的一种多维度的电力通信接入网业务建模和需求分析方法，其特征在于，步骤(4)中，所述电力通信接入网通信需求包括由信息维度业务模型得出的带宽需求，由通信维度业务模型得出的实时性、可靠性、安全性需求和由环境维度业务模型得出的环境需求。