CN107612725B - 一种配电通信接入网的规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种配电通信接入网的规划方法，属于配电通信领域，包括：在目标区域上建设有变电站和开闭所，根据变电站和开闭所确定拓扑图中节点的数量以及相对位置关系，在相邻节点之间连接有光缆，基于节点之间的相对位置关系以及不同长度的光缆构建拓扑图；基于第一预设算法对目标区域进行划分，得到至少一个子区域；基于第二预设算法，确定每个子区域内所使用光缆长度总和最小的连接方式。通过第一预设算法将目标区域划分至少一个子区域，结合第二预设算法处理，确定每个子区域内连接变电站和开闭所所使用光缆长度总和最小的连接方式，进而根据确定的连接方式铺设光缆，使用总长度最短的光缆，从而降低了光缆的投资成本。

Description

一种配电通信接入网的规划方法

技术领域

本发明属于配电通信领域，特别涉及一种配电通信接入网的规划方法。

背景技术

PON(Passive Optical Network，无源光纤网络)规划应包括选择拓扑结构和分光比、分配分光器、确定ONU(Optical Network Unit，光网络单元)和分光器之间的链路路由，OLT(optical line terminal，光线路终端)和分光器之间的链路路由。

目前，在配电网PON网络优化与规划方面，基于文献《刘国军，周静，卢利峰.基于配电网的可靠PON网络规划方法》提出了一个规划方法，首先获取配电网PON网络规划信息，然后构建PON规划模型。接着设计实际PON网络约束条件，即根据实际情况设定OLT到各个ONU叶节点的最大传输距离，根据分光器的实际分支，均匀或非均匀地分配候选分光器的功率分配比。最后，在满足约束条件的基础上，针对配电网环网结构，通常采用最小生成树算法优化PON网络中各个节点的连接。

以上的技术提出了目前现有的配电通信接入网的规划方法，但针对于大范围的区域，即存在多个变电站的区域，未对划分小区域的两个变电站之间进行最节约成本的规划，进而导致投资用于连接变电站和开闭所的光缆成本过高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了通过第一预设算法和第二预设算处理，确定每个子区域内连接变电站和开闭所所使用光缆长度总和最小的连接方式，进而根据确定的连接方式铺设光缆，使用总长度最短的光缆，从而降低了光缆的投资成本的一种配电通信接入网的规划方法。

为了达到上述技术目的，本发明提供了一种配电通信接入网的规划方法，所述规划方法，包括：

在目标区域上建设有预设数量的变电站和开闭所，根据变电站和开闭所确定拓扑图中节点的数量以及相对位置关系，在相邻节点之间连接有光缆，基于节点之间的相对位置关系以及不同长度的光缆构建代表目标区域内结构关系的拓扑图；

在拓扑图的基础上，基于第一预设算法对目标区域进行划分，得到至少一个包含变电站和开闭所的子区域；

基于第二预设算法，确定每个子区域内连接变电站和开闭所所使用光缆长度总和最小的连接方式。

可选的，所述在拓扑图的基础上，基于第一预设算法对目标区域进行划分，得到至少一个包含变电站和开闭所的子区域，包括：

步骤一，从目标区域中任意选取两个变电站作为待定子区域，得到至少一个包含两个变电站的待定子区域；

步骤二，从目标区域中选取一个开闭所作为待定开闭所，获取待定开闭所与每个待定子区域中两个变电站的距离和，确定最小距离和对应的待定子区域，将得到的待定开闭所与待定子区域组合为中转子区域；

步骤三，对目标区域中的每个开闭所执行如步骤二所示的处理方式，在中转子区域中添加新的开闭所，在中转子区域的基础上，最终得到至少一个包含变电站和开闭所的子区域。

可选的，所述规划方法还包括：

开闭所接收变电站或其他开闭所经光缆发送的光信号，根据每个开闭所接收到光信号的功率，确定设置在每个开闭所处安装的分光器的规格。

可选的，所述根据每个开闭所接收到光信号的功率，确定设置在每个开闭所处安装的分光器的规格，包括：

在开闭所处经过分光器将光信号分为对开闭所本身进行控制的控制光信号以及驱动下一个开闭所的驱动光信号；

根据不同的分光器分光比例，得到控制光信号的功率和驱动光信号的功率，结合控制光信号的预设功率区间，确定在开闭所处安装的分光器的规格。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：通过第一预设算法将目标区域划分至少一个子区域，结合第二预设算法处理，确定每个子区域内连接变电站和开闭所所使用光缆长度总和最小的连接方式，进而根据确定的连接方式铺设光缆，使用总长度最短的光缆，从而降低了光缆的投资成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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是本发明提供的一种配电通信接入网的规划方法的流程示意图；

图2是本发明提供的目标区域拓扑图；

图3是本发明提供的目标区域的最小支撑树图；

图4是本发明提供的第一待定子区域拓扑图；

图5是本发明提供的已确定的第一待定子区域内光缆连接方式示意图；

图6是本发明提供的不同分光器规格分光后的插损典型值。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

实施例一

本发明提供了一种配电通信接入网的规划方法，如图1所示，所述规划方法，包括：

11、在目标区域上建设有预设数量的变电站和开闭所，根据变电站和开闭所确定拓扑图中节点的数量以及相对位置关系，在相邻节点之间连接有光缆，基于节点之间的相对位置关系以及不同长度的光缆构建代表目标区域内结构关系的拓扑图；

12、在拓扑图的基础上，基于第一预设算法对目标区域进行划分，得到至少一个包含变电站和开闭所的子区域；

13、基于第二预设算法，确定每个子区域内连接变电站和开闭所所使用光缆长度总和最小的连接方式。

在实施中，首先，在目标区域建设有预设数量的变电站和开闭所，变电站和开闭所之间设有光缆，基于代表处于不同位置的变电站和开闭所的节点，以及连接在变电站和开闭所之间的光缆构建拓扑图。

其次，针对目标区域上，基于第一预设算法对目标区域进行划分，将一个目标区域划分为至少一个包含变电站和开闭所的子区域。便于用户清楚了解每个子区域距离多个变电站距离最近的开闭所。

最后，在前一步得到多个子区域的基础上，再基于第二预设算法进行处理，确定每个子区域内连接变电站和开闭所所使用光缆长度总和最小的连接方式，进而根据确定的连接方式铺设光缆，使用总长度最短的光缆，降低投资成本。

可选的，所述在拓扑图的基础上，基于第一预设算法对目标区域进行划分，得到至少一个包含变电站和开闭所的子区域，包括：

步骤一，从目标区域中任意选取两个变电站作为待定子区域，得到至少一个包含两个变电站的待定子区域；

步骤二，从目标区域中选取一个开闭所作为待定开闭所，获取待定开闭所与每个待定子区域中两个变电站的距离和，确定最小距离和对应的待定子区域，将得到的待定开闭所与待定子区域组合为中转子区域；

步骤三，对目标区域中的每个开闭所执行如步骤二所示的处理方式，在中转子区域中添加新的开闭所，在中转子区域的基础上，最终得到至少一个包含变电站和开闭所的子区域。

在实施中，根据第一预设算法在目标区域中划分子区域的步骤如下：

在目标区域上建设有3个变电站和6个开闭所，3个变电站分别为1、2和3，6个开闭所分别为4、5、6、7、8和9，如图2所示，将代表变电站和开闭所作为节点，连接节点的线为光缆，经光缆连接构建成拓扑图，图中节点V1、V2、V3分别对应变电站1、2、3，节点V4、V5、V6、V7、V8分别对应开闭所4、5、6、7、8，光缆上的数字代表光缆长度。

首先，将变电站1与变电站3作为第一待定子区域，将变电站1与变电站2作为第二待定子区域，将变电站2与变电站3作为第三待定子区域。

其次，基于图2的拓扑图基础上建立如图3所示的目标区域的最小支撑树图，节点V4到第一待定子区域距离和为3，到第二待定子区域距离和为6，到第三待定子区域距离为5，所以节点V4划分到第一子区域。节点V5到第一子区域距离和为5，到第二子区域距离和为8，到第三子区域距离和为7，所以划分到第一子区域。以此类推，得到第一子区域的节点包括代表变电站的节点V1、V3和代表开闭所的节点V4、V5、V6、V7、V8，然后，在图2的拓扑图中获取出代表变电站的节点和代表开闭所的节点之间的连线图，即图4，最后，再用最小支撑树法得到图5的结果，其中，得到图5结果的具体步骤下文有详细的说明，此处不再赘述。

以此类推，得到第二子区域、第三子区域的节点与得到第一子区域的节点使用了同样的方式，此处不再赘述。

在前述内容基础上，基于步骤13提出了第二预设算法，确定每个子区域内连接变电站和开闭所所使用光缆长度总和最小的连接方式步骤如下：

在每个子区域中，首先，任意从拓扑图中的选择一个节点a作为起始点，再从拓扑图选取一个节点b到节点a所使用光缆长度最短，将节点a与节点b相连；其次，再从拓扑图选取一个节点c到节点a或节点b所使用光缆长度最短，将节点c点与所使用光缆长度最短的那个节点相连；然后，再从拓扑图选取一个节点d到节点a、b、c任意一个节点所使用光缆长度最短，将节点c点与所使用光缆长度最短的那个节点相连；以此类推，依次将剩余节点与所使用光缆长度最短的那个节点相连，进而确定了连接所有节点所使用光缆长度总和最小的连接方式。

例如，如图4所示，在第一待定子区域中，开闭所4、5、6、7、8分别对应拓扑图上的节点V4、V5、V6、V7、V8，变电站1、3分别对应拓扑图节点上的V1、V3，用于连接节点的线代表光缆，线上的数字代表光缆的长度。

首先，令节点V1作为起始点，确定节点V3到节点V1所使用光缆长度最短，以及获得节点V3到节点V1所使用光缆长度为1，因此，将节点V1连接节点V3。

其次，确定节点V4到节点V3所使用光缆长度最短，以及获得用于连接节点V3到节点V4所使用光缆长度为1，进而将节点V4连接节点V3。

然后，确定节点V5到节点V4的所使用光缆长度最短，以及获得节点V5到节点V4所使用光缆长度为1，将节点V5连接节点V4。

以此类推，依次确定节点V7连接节点V1，节点V6连接节点V7，以及节点V8连接节点V7，得到如图5所示的第一子区域中变电站和开闭所的连接关系。根据最小支撑树法确定了两两节点之间所使用光缆长度最短的连接关系，进而确定了第一子区域中变电站和开闭所所使用光缆长度的总和最小的连接方式。

此外，第二待定子区域、第三待定子区域中使用如上文同样的方式确定，此处不再赘述。

基于第一预设算法与第二预设算法处理，确定每个子区域内连接变电站和开闭所所使用光缆长度总和最小的连接方式，进而根据确定的连接方式铺设光缆，使用总长度最短的光缆，从而降低了光缆成本。

可选的，所述规划方法还包括：

开闭所接收变电站或其他开闭所经光缆发送的光信号，根据每个开闭所接收到光信号的功率，确定设置在每个开闭所处安装的分光器的规格。

在实施中，每个开闭所接收到光信号的功率不同，如果开闭所接收到光信号的功率太强，使得无法控制开闭所工作，进而导致开闭所与变电站之间存在通讯故障问题。因此，根据每个开闭所接收到光信号的功率，可以合理选择分光器的规格，进而降低了开闭所与变电站之间通讯故障概率，使得在开闭所与变电站之间的通讯更加稳定。

可选的，所述根据每个开闭所接收到光信号的功率，确定设置在每个开闭所处分光器的规格，包括：

在开闭所处经过分光器将光信号分为对开闭所本身进行控制的控制光信号以及驱动下一个开闭所的驱动光信号；

根据不同的分光器分光比例，得到控制光信号的功率和驱动光信号的功率，结合控制光信号的预设功率区间，确定在开闭所处安装的分光器的规格。

在实施中，在每个开闭所处设有一个分光器，分光器的原理是将接收到的光信号分出两组不同的光信号，两组不同的光信号分别为控制光信号和驱动光信号，其中，控制光信号用于控制当前的开闭所，驱动光信号用于驱动下一个开闭所。分光器的规格不同，得到的控制光信号的功率与驱动光信号的功率也不同。

如图6所示，分光器按照1分2的形式将接到光信号分为两组不同的光信号，分别为控制光信号和驱动光信号，其中，分光器规格不同，则控制光信号功率和驱动光信号功率的比例不同，控制光信号功率和驱动光信号功率的插损典型值也不同，即控制光信号功率和驱动光信号功率的损耗值也不同。

根据图6可知，分光器共有六种规格，分别为将控制光信号功率和驱动光信号功率分为50％-50％、5％-95％、10％-90％、20％-80％、30％-70％、40％-60％的分光器规格，当使用50％-50％的分光器规格，则50％侧的控制光信号功率和50％侧的驱动光信号功率的插损典型值都为3.4db；

当使用5％-95％的分光器规格，则5％侧的控制光信号功率和95％侧的驱动光信号功率的插损典型值分别为11.8db和0.6db；

当使用10％-90％的分光器规格，则10％侧的控制光信号功率和90％侧的驱动光信号功率的插损典型值分别为10.4db和0.9db；

当使用20％-80％的分光器规格，则20％侧的控制光信号功率和80％侧的驱动光信号功率的插损典型值分别为7.4db和1.3db；

当使用30％-70％的分光器规格，则30％侧的控制光信号功率和70％侧的驱动光信号功率的插损典型值分别为5.6db和1.9db；

当使用40％-60％的分光器规格，则40％侧的控制光信号功率和60％侧的驱动光信号功率的插损典型值分别为4.4db和2.6db。

例如，变电站向开闭所发射光信号的功率为3db，光信号每经1km光缆就损耗0.35db，经过10km光缆到达开闭所，则光信号功率损耗0.35×10＝3.5db，即到达开闭所的光信号的功率为-0.5db，选择50％-50％的分光器规格表明50％侧的控制光信号功率和50％侧的驱动光信号功率都损耗3.4db，则50％-50％的分光器规格将接收到的光信号按照1分2的形式输出控制光信号和驱动光信号，

其中，控制光信号功率和驱动光信号功率都为-3.9db；

选择40％-60％的分光器规格表明40％侧的控制光信号功率损耗4.4db和60％侧的驱动光信号功率损耗2.6db，则40％-60％的分光器规格将接收到的光信号按照1分2的形式输出控制光信号和驱动光信号，其中，控制光信号功率为-4.9db和驱动光信号功率为-3.1db；

选择5％-95％的分光器规格表明5％侧的控制光信号功率损耗11.8db和95％侧的驱动光信号功率损耗0.6db，则5％-95％的分光器规格将接收到的光信号按照1分2的形式输出控制光信号和驱动光信号，其中，控制光信号功率为-12.3db和驱动光信号功率为-1.1db；

其中，控制光信号功率为-12.3db在控制光信号功率区间为-8db～-24db内是合适的，则说明选择5％-95％的分光器规格设置在开闭所处是合适的。因此只要控制光信号功率在在该区间内，便使得变电站和开闭所之间能正常工作。

例如，对于第一子区域中节点V1-V7-V8这条环路，首先，代表变电站的节点V1发出光信号，该光信号的功率为3db，经过2km到达代表开闭所的节点V7，

损耗0.35×2＝0.7db，则到达代表开闭所的节点V7的光信号功率为2.3db。使用5％-95％的分光器规格表明5％侧的控制光信号功率损耗11.8db和95％侧的驱动光信号功率损耗0.6db，5％-95％的分光器规格将接收到光信号按照1分2的形式输出控制光信号和驱动光信号，其中，控制光信号功率为-9.5db和驱动光信号功率为1.7db。则控制光信号功率为-9.5db在控制光信号功率区间为-8db～-24db内，因此选择5％-95％的分光器规格设置在节点V7处是合适的。

以此类推，根据不同的分光器分光比例，得到控制光信号的功率和驱动光信号的功率，结合控制光信号的预设功率区间，确定设置在开闭所处的分光器的规格。

本发明提供了一种配电通信接入网的规划方法，包括：在目标区域上建设有变电站和开闭所，根据变电站和开闭所确定拓扑图中节点的数量以及相对位置关系，在相邻节点之间连接有光缆，基于节点之间的相对位置关系以及不同长度的光缆构建拓扑图；基于第一预设算法对目标区域进行划分，得到至少一个子区域；基于第二预设算法，确定每个子区域内所使用光缆长度总和最小的连接方式。通过第一预设算法将目标区域划分至少一个子区域，结合第二预设算法处理，确定每个子区域内连接变电站和开闭所所使用光缆长度总和最小的连接方式，进而根据确定的连接方式铺设光缆，使用总长度最短的光缆，从而降低了光缆的投资成本。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种配电通信接入网的规划方法，其特征在于，所述规划方法，包括：

在目标区域上建设有预设数量的变电站和开闭所，根据变电站和开闭所确定拓扑图中节点的数量以及相对位置关系，在相邻节点之间连接有光缆，基于节点之间的相对位置关系以及不同长度的光缆构建代表目标区域内结构关系的拓扑图；

在拓扑图的基础上，基于第一预设算法对目标区域进行划分，得到至少一个包含变电站和开闭所的子区域；

基于第二预设算法，确定每个子区域内连接变电站和开闭所所使用光缆长度总和最小的连接方式；

所述在拓扑图的基础上，基于第一预设算法对目标区域进行划分，得到至少一个包含变电站和开闭所的子区域，包括：

步骤一，从目标区域中任意选取两个变电站作为待定子区域，得到至少一个包含两个变电站的待定子区域；

步骤二，从目标区域中选取一个开闭所作为待定开闭所，获取待定开闭所与每个待定子区域中两个变电站的距离和，确定最小距离和对应的待定子区域，将得到的待定开闭所与待定子区域组合为中转子区域；

步骤三，对目标区域中的每个开闭所执行如步骤二所示的处理方式，在中转子区域中添加新的开闭所，在中转子区域的基础上，最终得到至少一个包含变电站和开闭所的子区域。

2.根据权利要求1所述的一种配电通信接入网的规划方法，其特征在于，所述规划方法还包括：

开闭所接收变电站或其他开闭所经光缆发送的光信号，根据每个开闭所接收到光信号的功率，确定设置在每个开闭所处安装的分光器的规格。

3.根据权利要求2所述的一种配电通信接入网的规划方法，其特征在于，所述根据每个开闭所接收到光信号的功率，确定设置在每个开闭所处安装的分光器的规格，包括：

在开闭所处经过分光器将光信号分为对开闭所本身进行控制的控制光信号以及驱动下一个开闭所的驱动光信号；

根据不同的分光器分光比例，得到控制光信号的功率和驱动光信号的功率，结合控制光信号的预设功率区间，确定在开闭所处安装的分光器的规格。

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