CN106341262B - 一种计及光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种计及光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法，其包括将电力专网拓扑结构映射为无向图、确定无向图各光路权重值、求解符合新增业务要求的路由并输出配置结果。本发明提供的技术方案综合考虑了不同光路的承载业务量，光功率衰耗、应力、温度等光缆运行状态，以及光缆类型和投运年数等因素，进一步优化了电力通信专网的资源配置，具有实际可操作性。

Description

一种计及光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法
技术领域
本发明涉及电力通信专网资源优化配置领域，具体讲涉及一种计及光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法。
背景技术
电力通信专网是电力系统除了电网之外的第二张实体网络，对电网的安全稳定运行起着重要的支撑作用。电网生产运行控制业务主要承载在光网络上，各类生产运行控制业务分为点到点类业务和汇聚类业务，其中，点对点类业务的本端设备和对端设备都是唯一确定的，而汇聚类业务的本端设备是唯一确定的，对端设备(即汇聚点)不唯一。
电力通信专网中新增业务的资源分配包括选择光传输设备和为新增业务配置业务路由。在传统流量规划中，网络为每条链路设置权重，并以信息洪泛方式得到各节点在域内的拓扑信息，并据此判断最短路由路径，例如早期出现的手工配置链路COST值、思科公司推出的强化内部网关路由协议(EIGRP)以及策略路由等手段。
由于电网生产运行控制类业务对可靠性要求很高，且保护、安稳等业务需要配置双路由，通常使用路径法配置常用业务路由，保证新增业务的工作路由和保护路由不经过同一段光路，以保障电网生产运行控制业务的可靠通信。现有技术中使用路径法配置路由时，往往使用Dijkstra等通用算法，考虑到双路由、路径最优的约束，一般用光缆长度作为路径权值，分两次搜索最优路径，第二次搜索时不考虑第一次搜索出的路径，从而满足双路由要求。名称为“一种电力光纤通信网业务的双路由配置方法”的201410110822.5号中国发明专利，公开了一种电力光纤通信网业务的双路由配置方法，通过改进Bhandari算法配置两条完全不相交的路由。
随着“互联网+智慧能源”的发展，电力光纤承载的业务量也快速增加，与此同时，投运年限久的电力光纤的腐蚀、老化问题会影响通信质量，因此在通信资源配置过程中，除网络拓扑结构外，还需要考虑其他因素。名称为“一种电力通信网光纤及光传输设备资源配置方法及设备”的201510001292.5号中国发明专利，披露了一种电力通信网光纤及光传输设备资源配置方法和装置，在计算业务的双路由时，考虑了光缆投运年数、光缆类型、光传输设备类型、光传输设备投运年数等因素。
电力系统中较成熟的可靠性评估是基于状态监测数据的，对于光缆运行状态往往考虑不足，为进一步优化配置光通信资源，提高通信专网运行可靠性，需要提供一种光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法，以优化电力通信专网运行。
发明内容
为克服现有技术的缺点，满足技术发展的需要，实现资源的优化配置，优化电力通信专网运行，本发明提供一种计及光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法。
本发明提供的计及光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法，其改进之处在于，其方法包括：
(1)将电力专用光通信网拓扑结构映射为无向图；
(2)确定无向图各光路权重值；
(3)求解符合新增业务要求的路由；
进一步的，所述步骤(1)拓扑结构的映射包括：
(1.1)将电力通信专网拓扑结构映射为无向图G(V,E)，该图的顶点v∈V：通信专网的通信节点；该图的边e∈E：连接通信节点的光路；
(1.2)所述无向图G(V,E)满足下述条件：
Deg(v)≥2(v∈V) (1)
其中，Deg(v)：顶点v的度数；
(1.3)所述顶点v的邻接度数L(v)如下式所示：
L(v)＝Deg(v)+∑Deg(v′) (2)
其中，∑Deg(v′)：与所述顶点v关联的所有顶点v′的度数和。
进一步的，所述步骤(2)权重值的确定包括：
(2.1)所述无向图G(V,E)中边e的负载强度S(e)如下式所示：
Figure BDA0001104574720000021
其中，p：边e上承载的p个业务通道；loadi：光路i上承载的业务负载；Be：光路的总容量；
(2.2)用加权平均法计算所述无向图G(V,E)中边e当前运行状态的终端概率I(e)；
(2.3)无向图G(V,E)中边e的路径权值W(e)如下式所示：
W(e)＝S(e)*I(e)*L(vi)*L(vj) (4)
其中，vi和vj：分别为边e连接的两点；L(vi)和L(vj)：分别为顶点vi、vj的邻接度数。
进一步的，步骤(2.2)中断概率I(e)的计算包括：基于对应光缆运行状态包括的光功率衰耗、应力、温度指标的在线监测值，综合考虑光缆类型、制造厂家、投运年数指标。
进一步的，所述步骤(3)中路由的求解基于无向图到几何空间的映射：
无向图中的节点v对应于几何空间中的点；
无向图中的边e的路径权值W(e)对应于几何空间中节点间的距离，计算节点v在几何空间的网络坐标。
进一步的，用A*寻路算法中如下式所示的估价函数f′(n)计算节点间的最短路径：
f′(n)＝g′(n)+h′(n) (5)
其中，g′(n)：节点间的最短路径；h′(n)：节点间的最短路径启发值。
进一步的基于A*寻路算法计算出的最短路径校验路由性能，生成本端光传输设备与对端光传输设备间的工作路由和保护路由，完成资源配置。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
1、本发明提出的电力通信专网资源优化配置方案，利用光缆网状态监测数据，根据新增业务类型，合理的进行通信资源的配置，并考虑到电网生产运行控制业务的双路由需求，从而进一步提高通信可靠性。
2、本发明提出的计及光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法综合考虑到不同光路的承载业务量，光功率衰耗、应力、温度等光缆运行状态，以及光缆类型和投运年数等因素，进一步优化了电力通信专网的资源配置，具有实际可操作性。
附图说明
图1为本发明提供的电力通信专网资源配置方法流程图；
图2为本发明提供的线路规划求解路由映射图。
具体实施方式
为清楚介绍本发明提供的资源配置方法，以下结合说明书附图予以详细说明。
针对现有技术的不足，本发明提出一种计及光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法，针对电力通信专网，在计及光缆运行状态的条件下，优化通信光路的权值，从而优化配置通信资源。具体为将当前电力通信专网拓扑结构映射为无向图，对光缆运行状态等因素进行量化，确定无向图中各条边的权重，基于电力通信新增业务需求，使用A*(A-star)寻路算法求解路由，完成资源配置。
如附图1所示本发明提供的计及光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法，将当前电力通信专网拓扑结构映射为无向图，综合量化光缆承载业务量、光缆运行状态指标的在线监测值，以及光缆类型、光缆投运年数等因素，确定无向图中各条边的权重。光功率衰耗、应力、温度等光缆运行状态指标可以从光缆在线监测系统获得，光缆承载业务量、光缆类型、光缆投运年数可以从综合网管或设备网管获得。在获得各条边将图G(V,E)映射到几何空间，图中的节点v对应于所嵌入空间中的点，边e的路径权值W(e)对应于节点之间的距离，根据电力通信新增业务需求，使用A*(A-star)寻路算法求解路由，完成资源配置。
电力通信专网资源配置方法的具体步骤包括：
(一)将当前电力通信专网的拓扑结构映射为无向图G(V,E)：
(1)无向图G(V,E)的顶点v∈V表示光传输设备，边e∈E表示连接光传输设备的光路；
(2)顶点v的度数表示与该顶点相关联的边数，表示为Deg(ν)，无向图G(V,E)不存在孤立顶点，即满足Deg(v)≥2(v∈V)；
(3)对无向图G(V，E)中的任意顶点v，定义v的邻接度数为v的度数与v关联的所有顶点v‘的度数和的加和，即：
L(v)＝Deg(v)+ΣDeg(v’)
(二)确定无向图中各条边的权重：
(1)对于无向图G(V,E)中的任意边e，定义负载强度S(e)，即该光路上所有业务负载之和与光路容量的比值：
Figure BDA0001104574720000041
其中，loadi表示光路上承载的业务，Be为该光路总容量；
(2)对于无向图G(V,E)中的任意边e，基于对应光缆的光功率衰耗、应力、温度等运行状态指标的在线监测值，综合考虑光缆类型、制造厂家、投运年数等指标，使用加权平均法计算出边e在当前运行状态下的中断概率I(e)。
(3)对于无向图G(V,E)中的任意边e，定义连接的一对顶点为vi、vj，基于顶点vi、vj的邻接度数L(vi)、L(vj)，以及边e的负载强度S(e)和中断概率I(e)，得到边e的路径权值W(e)：
W(e)＝S(e)*I(e)*L(vi)*L(vj)
(三)基于图到几何空间的映射，搜索最优路径，完成资源配置：
(1)将无向图G(V,E)映射到几何空间，图中的节点v对应于所嵌入空间中的点，边e的路径权值W(e)对应于节点之间的距离，计算出节点v的网络坐标，如附图2所示；
(2)针对在光网络上承载的电网生产运行控制业务需求，将本端光传输设备、对端光传输设备对应到图的节点，使用A*(A-star)寻路算法计算节点间的最短路径，在A*估价函数f‘(n)＝g’(n)+h‘(n)中，g’(n)代表节点间最短路径，h’(n)代表节点间最短路径的启发值，即节点网络坐标的直线距离。
(3)基于A*(A-star)寻路算法计算出的最短路径，校验路由时延等性能是否满足业务需求，生成本端光传输设备到对端光传输设备之间的工作路由和保护路由，完成资源配置。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种计及光缆运行状态的电力通信专网资源配置方法，
其中，将电力通信专网拓扑结构映射为无向图G(V,E)，该图的顶点v∈V，V：通信专网的通信节点；该图的边e∈E，E：连接通信节点的光路；
综合量化光缆承载业务量、光缆运行状态指标的在线监测值，以及光缆类型、光缆投运年数，确定无向图中各条边的权重；光缆运行状态指标从光缆在线监测系统获得；光缆承载业务量、光缆类型、光缆投运年数从综合网管或设备网管获得；在获得各条边的权重后，将图G(V,E)映射到几何空间，图中的顶点v对应于所嵌入空间中的节点，边e的路径权值W(e)对应于节点之间的距离，根据电力通信新增业务需求，使用A*寻路算法求解路由，完成资源配置；
其特征在于，所述配置方法包括：
(1)将电力通信专网拓扑结构映射为无向图；
(2)确定无向图各光路权重值；
(3)求解符合新增业务要求的路由；
所述步骤(2)权重值的确定包括：
(2.1)所述无向图G(V,E)中边e的负载强度S(e)如下式所示：
Figure FDA0003163067660000011
其中，p：边e上承载的p个业务通道；loadi：光路上承载的业务负载；Be：光路的总容量；
(2.2)用加权平均法计算所述无向图G(V,E)中边e当前运行状态的中断概率I(e)；
(2.3)无向图G(V,E)中边e的路径权值W(e)如下式所示：
W(e)＝S(e)*I(e)*L(vi)*L(vj) (4)
其中，vi和vj：分别为边e连接的两点；L(vi)和L(vj)：分别为顶点vi、vj的邻接度数；
所述步骤(3)中路由的求解基于无向图到几何空间的映射包括：
无向图中的顶点v对应于几何空间中的节点；
无向图中边e的路径权值W(e)对应于几何空间中节点间的距离，计算顶点v在几何空间的网络坐标；
用A*寻路算法中如下式所示的估价函数f′(n)计算节点间的最短路径：
f′(n)＝g′(n)+h′(n) (5)
其中，g′(n)：节点间的最短路径；h′(n)：节点间的最短路径启发值。
2.如权利要求1所述的电力通信专网资源配置方法，其特征在于，所述步骤(1)拓扑结构的映射包括：
(1.1)将电力通信专网拓扑结构映射为无向图G(V,E)，该图的顶点v∈V，V：通信专网的通信节点；该图的边e∈E，E：连接通信节点的光路；
(1.2)所述无向图G(V,E)满足下述条件：
Deg(v)≥2(v∈V) (1)
其中，Deg(v)：顶点v的度数；
(1.3)所述顶点v的邻接度数L(v)如下式所示：
L(v)＝Deg(v)+∑Deg(v′) (2)
其中，∑Deg(v′)：与所述顶点v关联的所有顶点v′的度数和。
3.如权利要求1所述的电力通信专网资源配置方法，其特征在于，基于A*寻路算法计算出的最短路径校验路由性能，生成本端光传输设备与对端光传输设备间的工作路由和保护路由，完成资源配置。
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