CN106656806A - 一种电力广域通信网多业务QoS路由选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力广域通信网多业务QoS路由选择方法，包括建立满足多业务延时和带宽需求的路由选择模型及其最短路由求解方法步骤。本发明提供了一种满足于电力广域通信网多业务带宽和延时要求的路由选择方法，其本质为在满足电力通信各业务带宽和延时的基础之上，充分利用网络带宽资源，从而保证电力通信各业务在电力广域通信网中传输的可靠性和实时性。

Description

一种电力广域通信网多业务QoS路由选择方法

技术领域

本发明涉及一种多业务QoS路由选择方法，尤其涉及一种电力广域通信网多业务QoS路由选择方法，属于电力系统通信技术领域。

背景技术

随着现在电力广域通信网络的日益复杂、业务需求的逐步丰富,多业务传输QoS保障问题有待解决和提高，在满足业务的QoS要求的基础上，有必要考虑充分利用网络资源，以便使尽可能多的业务得到满足QoS要求的服务，如何在通信网络中选择支持多种业务类型同时满足各业类型性能要求的路由进行传输变得至关重要。因此,有必要设计满足业务实时性和可靠性要求且保证业务QoS的路由选择策略，本发明专利提供了一种应用于电力通信网多业务传输QoS保证的路由选择策略，其本质就是满足多业务传输QoS保证下合理分配和利用网络资源，解决网络负载不均衡的问题，让多业务在广域保护通信网的传输更加高效，从而保证各业务信息在广域保护通信网中传输的可靠性和实时性。

电力广域通信网具有非常明显的电力行业特色，其中运行的业务重要度差别非常悬殊，个别业务要求极高的实时性和可靠性。主要的业务包括站域保护、广域测量、调度自动化和各类监测等业务，不同业务对应不同的实时性和可靠性要求。本专利提出的多业务路由选择策略主要包括以下两个方面：建立多业务的QoS路由选择模型和根据数学模型计算多业务传输的最短路由。它们的应用解决了网络负载不均衡的问题，让多业务在广域通信网的传输更加高效，从而保证各业务信息在广域保护通信网中传输的可靠性和实时性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电力广域通信网多业务QoS路由选择方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种电力广域通信网多业务QoS路由选择方法，包括以下步骤：

步骤a：建立电力广域通信网络多业务QoS路由选择模型：由以下具体步骤组成：

步骤a-1：建立电力广域通信网络拓扑模型，设定各业务的源节点S、目的节点D,业务数目为M，根据各业务特性和性能要求划分业务的优先级，并对各业务按照优先级的降序排列；d_ij表示中i结点到j结点之间的时延；B_ij表示i结点到j结点之间的总带宽；b^k表示传输第k个业务所需要的带宽；当第k个业务下i结点到j结点之间的链路被路由算法选择作为路径时,否则N为通信网络拓扑中的节点集合；

步骤a-2：设定路由选择模型中目标函数：

其中f(x)表示所有业务传输时延和，w_k表示第k个业务优先级的重要程度,且有:

w_k＝αw_k-1,w₀＝1 (2)

上式中α<1，并且满足:

式中，τ_k表示不同业务要求的最高传输时延；

步骤a-3：设定路由选择模型中的约束条件:

其中，f^k(x)表示第k个业务的传输时延；i_k为第k个业务的源节点；j_k为第k个业务的目的节点；A是通信网络拓扑中的链路集合；N为通信网络拓扑中的节点集合。

步骤b：设定当前处理的业务k为0，建立路径堆栈并置空，选择各业务传输的最短路由，其步骤如下：

步骤b-1：利用深度优先搜索算法找出源节点S到目的节点D之间满足第k级业务延时要求的所有路径作为备选路径；

步骤b-2：判断是否找到可用路径，如果是，转到步骤b-3，否则转到步骤b-6；

步骤b-3：采用冒泡法对备选路径按照路径长度由大到小排序得到Path_i,i＝1,2,3,4,...n，并将延时最小的路径压栈作为第k级业务的路径，且k+1并转到步骤b-4；

步骤b-4：判断k是否小于M，如果是，则转到步骤b-5，否则转到步骤b-8；

步骤b-5：根据前k-1级业务的最短路径，计算第k级业务的网络剩余带宽及其可用网络拓扑并转到步骤b-1：

步骤b-6：对当前栈顶路径出栈，并判断栈顶路径是否属于第k级业务路径，如果是，则转到步骤b-8，否则转到步骤b-7；

步骤b-7：k减1并将出栈的栈顶路径作为当前优先级业务的路径，转到步骤b-5；

步骤b-8：将出栈的栈顶路径作为当前优先级业务的路径；

步骤b-9：对所得到的最优路径延迟进行加权处理，得到所有业务传输时延总和的最小值即目标函数值；

步骤b-10：结束。

所述步骤a-1中根据各业务的实时性要求划分业务的优先级。

采用上述技术方案所取得的技术效果在于：本发明满足于电力广域通信网多业务带宽和延时要求的路由选择方法，其本质为在满足电力通信各业务带宽和延时的基础之上，充分利用网络带宽资源，从而保证电力通信各业务在电力广域通信网中传输的可靠性和实时性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

实施例1：

一种电力广域通信网多业务QoS路由选择方法，包括以下步骤：

步骤a：建立电力广域通信网络多业务QoS路由选择模型：由以下具体步骤组成：

步骤a-1：建立电力广域通信网络拓扑模型，设定各业务的源节点S、目的节点D,业务数目为M，根据各业务特性和性能要求划分业务的优先级，并对各业务按照优先级的降序排列；d_ij表示中i结点到j结点之间的时延；B_ij表示i结点到j结点之间的总带宽；b^k表示传输第k个业务所需要的带宽；当第k个业务下i结点到j结点之间的链路被路由算法选择作为路径时,否则N为通信网络拓扑中的节点集合；

步骤a-2：设定路由选择模型中目标函数：

其中f(x)表示所有业务传输时延和，w_k表示第k个业务优先级的重要程度,且有:

w_k＝αw_k-1,w₀＝1 (2)

上式中α<1，并且满足:

式中，τ_k表示不同业务要求的最高传输时延；

步骤a-3：设定路由选择模型中的约束条件:

其中，f^k(x)表示第k个业务的传输时延；i_k为第k个业务的源节点；j_k为第k个业务的目的节点；A是通信网络拓扑中的链路集合；N为通信网络拓扑中的节点集合。

步骤b：设定当前处理的业务k为0，建立路径堆栈并置空，选择各业务传输的最短路由，其步骤如下：

步骤b-1：利用深度优先搜索算法找出源节点S到目的节点D之间满足第k级业务延时要求的所有路径作为备选路径；

步骤b-2：判断是否找到可用路径，如果是，转到步骤b-3，否则转到步骤b-6；

步骤b-3：采用冒泡法对备选路径按照路径长度由大到小排序得到Path_i,i＝1,2,3,4,...n，并将延时最小的路径压栈作为第k级业务的路径，且k+1并转到步骤b-4；

步骤b-4：判断k是否小于M，如果是，则转到步骤b-5，否则转到步骤b-8；

步骤b-5：根据前k-1级业务的最短路径，计算第k级业务的网络剩余带宽及其可用网络拓扑并转到步骤b-1：

步骤b-6：对当前栈顶路径出栈，并判断栈顶路径是否属于第k级业务路径，如果是，则转到步骤b-8，否则转到步骤b-7；

步骤b-7：k减1并将出栈的栈顶路径作为当前优先级业务的路径，转到步骤b-5；

步骤b-8：将出栈的栈顶路径作为当前优先级业务的路径；

步骤b-9：对所得到的最优路径延迟进行加权处理，得到所有业务传输时延总和的最小值即目标函数值；

步骤b-10：结束。

在本实施例中，业务数目为4，分别为广域保护业务、广域测量业务、调度自动化和各类监测业务，根据实时性要求从高到低划分业务优先级为：广域保护>广域测量>调度自动化>各类监测。

不同业务的实时性要求和保障业务QoS的最低带宽需求。

τ₁为10ms，表示广域保护业务的传输时延要求，τ₂为30ms，表示广域测量业务的传输时延要求，τ₃和τ₄分别为100ms和150ms，分别表示调动自动化业务和各类监测业务的传输时延要求。

Claims (2)

1.一种电力广域通信网多业务QoS路由选择方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a：建立电力广域通信网络多业务QoS路由选择模型：由以下具体步骤组成：

步骤a-1：建立电力广域通信网络拓扑模型，设定各业务的源节点S、目的节点D,业务数目为M，根据各业务特性和性能要求划分业务的优先级，并对各业务按照优先级的降序排列；d_ij表示中i结点到j结点之间的时延；B_ij表示i结点到j结点之间的总带宽；b^k表示传输第k个业务所需要的带宽；当第k个业务下i结点到j结点之间的链路被路由算法选择作为路径时,否则N为通信网络拓扑中的节点集合；

步骤a-2：设定路由选择模型中目标函数：

$\begin{array}{cc}\min f=\underset{k=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{w}_k\underset{\{(i,j)\&Element;A\}}{\&Sigma;}{d}_{ij}{x^k}_{ij}& {x^k}_{ij}\&Element;\{0,1\}\end{array}---\left(1\right)$

其中f(x)表示所有业务传输时延和，w_k表示第k个业务优先级的重要程度,且有:

w_k＝αw_k-1,w₀＝1 (2)

上式中α<1，并且满足:

$\mathrm{\&alpha;}<min\left(\frac{{\mathrm{\&tau;}}_{k-1}}{{\mathrm{\&tau;}}_k}\right)---\left(3\right)$

式中，τ_k表示不同业务要求的最高传输时延；

步骤a-3：设定路由选择模型中的约束条件:

$\begin{array}{cc}\underset{\left\{j\right|(i,j)\&Element;A\}}{\&Sigma;}{x^k}_{ij}-\underset{\left\{j\right|(j,i)\&Element;A\}}{\&Sigma;}{x^k}_{ji}=\left\{\begin{array}{cc}{b}_k& ifi=i_k\\ -b_k& ifi=j_k\\ 0& otherwise\end{array}\right.& \&ForAll;i\&Element;N\end{array}---\left(4\right)$

$f^k\left(x\right)=\underset{\{(i,j)\&Element;A\}}{\&Sigma;}{d}_{ij}{x^k}_{ij}<{\mathrm{\&tau;}}_k---\left(5\right)$

$\underset{k=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{b}^k{x^k}_{ij}\&le;B_{ij}---\left(6\right)$

其中，f^k(x)表示第k个业务的传输时延；i_k为第k个业务的源节点；j_k为第k个业务的目的节点；A是通信网络拓扑中的链路集合；N为通信网络拓扑中的节点集合。

步骤b：设定当前处理的业务k为0，建立路径堆栈并置空，选择各业务传输的最短路由，其步骤如下：

步骤b-1：利用深度优先搜索算法找出源节点S到目的节点D之间满足第k级业务延时要求的所有路径作为备选路径；

步骤b-2：判断是否找到可用路径，如果是，转到步骤b-3，否则转到步骤b-6；

步骤b-3：采用冒泡法对备选路径按照路径长度由大到小排序得到Path_i,i＝1,2,3,4,...n，并将延时最小的路径压栈作为第k级业务的路径，且k+1并转到步骤b-4；

步骤b-4：判断k是否小于M，如果是，则转到步骤b-5，否则转到步骤b-8；

步骤b-5：根据前k-1级业务的最短路径，计算第k级业务的网络剩余带宽及其可用网络拓扑并转到步骤b-1：

$x_{i,j}=\left\{\begin{array}{cc}1& B_{i,j}^k-\underset{m=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}^m{x}_{i,j}^m>0\\ 0& B_{i,j}^k-\underset{m=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}^m{x}_{i,j}^m\&le;0\end{array}\right.---\left(12\right)$

步骤b-6：对当前栈顶路径出栈，并判断栈顶路径是否属于第k级业务路径，如果是，则转到步骤b-8，否则转到步骤b-7；

步骤b-7：k减1并将出栈的栈顶路径作为当前优先级业务的路径，转到步骤b-5；

步骤b-8：将出栈的栈顶路径作为当前优先级业务的路径；

步骤b-9：对所得到的最优路径延迟进行加权处理，得到所有业务传输时延总和的最小值即目标函数值；

步骤b-10：结束。

2.根据权利要求1所述的电力广域通信网多业务QoS路由选择方法，其特征在于：所述步骤a-1中根据各业务的实时性要求划分业务的优先级。