CN107689884A - 一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力通信半实物网络规划仿真的方法，包括依次进行的以下步骤：一、电网分类；二、搭建网络；三、仿真运行；四、评估后处理。本发明上述步骤的实施，使规划过程中成本最小化，所选定的网络结构能够提供预期的路由能力和保护恢复能力。本发明适用于目前常见的电力网络仿真。

Description

一种电力通信半实物网络规划仿真的方法

技术领域

本发明属于网络仿真领域，具体地说是一种电力通信半实物网络规划仿真的方法。

背景技术

随着电网互联规模的不断扩大，对跨区互联电网保护控制功能提出了更高的要求，为了电网实施后能够满足需求，在需要在电网铺设或改造前对电网进行相关的测试，这就需要应用各种仿真软件来实现，即将要铺设或改造的电网在仿真软件中进行模拟搭建，通过仿真软件的仿真来判断电网的各项参数是否满足要求，如果满足要求则按照按方式进行电网的实际铺设或改造，如果不满足要则需要对其进行进一步改进，直至所有的参数满足要求后，进行电网的实际铺设或改造。

目前电力通信所使用的仿真方法为：将电网的所有元器件都虚拟到仿真软件中搭建对应的电网，然后对虚拟的电网进行仿真测量。这种方式虽然能够实现对电网的仿真效果，但是由于所有元器件都是虚拟至仿真软件中，因此所测得的参数相对于实际电网还是有出入的，不能够充分反映出所要铺设或改造电网的实际运行情况，导致电网铺设或改造后仍会有一些不可预期的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种电力通信半实物网络规划仿真的方法，利用现有的仿真软件，直接用网口连接路由器，构成半实物的仿真系统对电网进行仿真，能够更为真实地反应电网的运行。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 , 包括依次进行的以下步骤：

一、电网分类：规划人员在规划之前根据所要规划的电网的业务量以及业务的各项参数，结合规划的需求选定所要规划的电网类型；

二、搭建网络：规划人员根部步骤一中确定的电网类型，选择对应的规划方法和规划算法，结合仿真平台和元器件构建半实物网络；

三、仿真运行：将半实物网络构建好后，规划人员启动仿真软件进行仿真，得到半实物网络中的各项指标，并对各项指标进行评估；

四、评估后处理：规划人员对评估结果进行判断，如果评估结果满足需求，则不需要再对网络进行优化，直接按照网络进行铺设或改造；如果评估结构不满足要求，则需要对网络进行优化，优化后重复步骤二、三，直至评估结果满足要求。

作为对本发明步骤一的限定：所述步骤一中包括以下步骤：

A1）根据规划时间和网络规模分类：按照网络的规划时长和网络的实际规模将网络进行分类，包括：长期规划、中期规划、短期规划；

A2）根据规划需求分类：按照不同地方的规划需求将网络进行分类，包括：新建规划、扩容规划、滚动规划、智能拓扑构建。

作为对本发明步骤A1）的限定：所述步骤A1）中，长期规划的目标是确定并划分好使用时间长和部署投资量大的网络部门并其对较长时间内投资巨大的网络进行规划，主要是处理拓扑以及技术上的体系架构和光纤容量问题；中期规划的目标应遵循网络长期规划和部署策略下，对网络节点和链路进行升级；短期规划是在当前网络已经满足当前的业务传输要求，直接在现有的设备容量基础上为业务进行路由和资源分配，不需考虑网络扩容以及额外的容量投资等问题。

作为对本发明步骤A2）的限定：所述步骤A2）中，新建规划是实现在已有的新建网络上承载需求的业务，通过承载情况，对新建网络的资源需求做出规划；扩容规划是指新增业务的规划，在现有有限的网络资源条件下，采用一定的路由算法和策略，利用剩余网络资源承载新增业务；滚动规划是指根据多年的业务需求量和现有网络资源，依次递减年份进行滚动规划，得到分年度的网络拓扑和目标网络拓扑；智能拓扑构建是实现了网络从无到有的过程，根据整体业务需求及相应规划目标设置，根据相关既定的规划算法，对导入的整体业务进行创建链路承载规划，直至所有业务承载成功，通过智能地删减利用率低于既定设置的链路，从而最终得到拓扑网络方案。

作为对本发明步骤二的限定：所述步骤二包括以下步骤：

B1）按现有网络结构在数字化仿真平台上重现网络；

B2）实际设备通过PMU接口与数字仿真平台连接，形成半实物仿真平台;

B3）在实际设备上配置路由和分配每个设备占用的系统容量。

作为对本发明步骤三的限定：所述步骤三种的半实物网络中的各项指标包括：网络中设备的接入成功率、丢包率、时延、抖动、区域网络的覆盖率、故障率、故障恢复率。

由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

（1）本发明由于采用了半实物方式，更真实反映了电力网络的状况，能够更可靠、更精确地对电力通信网进行规划；

（2）本发明提出了基于长期规划、中期规划、短期规划相结合的实施方法，避免了以往网络规划中的碎片化、局部化的缺点，通过不同规划区间网络规划的相互交互设计，可以使最后的大型网络形成一个完整的整体；

（3）本发明对网络规划进行分类的实施包括：新建规划、扩容规划、滚动规划及智能拓扑构建规划，通过不同类型网络规划的特点，分类实施，能够更准确地组网和规划网络的拓扑结构。

综上所述通过本发明上述步骤的实施，使规划过程中成本最小化，所选定的网络结构能够提供预期的路由能力和保护恢复能力。

本发明适用于目前常见的电力网络仿真。

本发明下面将结合具体实施例作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明长期规划的实施方法图；

图3为本发明中期规划的实施方法图；

图4是本发明实施例1的拓扑结构图；

图5是本发明步骤二的网络的规划实施步骤流程图。

具体实施方式

实施例 一种电力通信半实物网络规划仿真的方法

本实施例提供了一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 ，本发明所采用的技术方案如图1所示，包括以下步骤：

一、电网分类：规划人员在规划之前根据所要规划的电网的业务量以及业务的各项参数，结合规划的需求选定所要规划的电网类型。

本步骤中又包括依次进行的以下步骤：

A1）根据规划时间和网络规模分类：按照网络的规划时长和网络的实际规模将网络进行分类，包括：长期规划、中期规划、短期规划，具体规划时按以下的因素确定规类型：一般而言省级规模的网络、规划实施期为3-5年的为长期规划；地级规模网络、规划期1-2年的为中期规划；地级以下规模网络、规划期一季度左右的为短期规划。且具体实施时长期规划由若干个中期规划组成，如图2所示，中期规划又由若干个短期规划组成，如图3所示。

为了方便介绍，本发明给出实施例1：某省电力公司在A市进行OTN网络为期为4年的建设，根据整体的规划时间和规划的网络规模可知此为长期规划，为了规划工作的有序进行，本长期规划分由4个中期规划构成，即将该长期规划分为4个阶段，每个阶段实施期一年，每个阶段对应一个中期规划。以第一个中期规划为例进行半实物仿真的拓扑设计。

A2）根据规划需求分类：按照不同地方的规划需求将网络进行分类，包括：新建规划、扩容规划、滚动规划、智能拓扑构建。

本方法中的新建规划，是实现在己有的新建网络上承载需求的业务，通过承载情况，对新建网络的资源需求做出规划，主要是根据节点、链路和业务情况、在已有网络架构上按照基于最短路径或最大流量等原理的最优化算法及策略进行算路和资源分配，在资源分配时，默认所有资源充足，即规划不受资源限制。最后的规划结果（包括节点端口配置和链路子波道的配置）是满足业务需求规划的资源情况。

扩容规划，是新增业务的规划并给出扩容方案，即在现有有限的网络资源条件下，采用现有技术中最佳路由算法和策略，利用剩余网络资源（例如光/电交叉容量、波道容量、剩余端口）承载新增业务，然后再根据扩容规划向导，完成新增业务的寻找路由、资源分配、端口配置等工作。扩容方式可以选择手动扩容和自动扩容，其中手动扩容需要用户根据资源缺乏情况自己手动配置资源，自动扩容则是在扩容容许的范围内通过软件辅助进行相应的资源添加以保障新增业务全部承载成功。

滚动规划，就是根据多年的业务需求量和现有网络资源，依次递减年份进行滚动规划，得到分年度的网络拓扑和目标网络拓扑。从优先考虑当前年份的业务需求开始，以年为单位进行扩容规划的迭代，最后给出分年度的网络扩容或新建方案。

智能拓扑构建，是实现了网络从无到有的过程，根据整体业务需求及相应规划目标设置，然后根据设定覆盖率最大，按照最优化算法规划，对导入的整体业务进行创建链路承载规划，直至所有业务承载成功，通过智能地删减利用率低于既定设置的链路，从而最终得到拓扑网络方案。

还以实施例1为例，根据时间确定了其为长期规划，然后根据类型规划其为区域内一个地级市的OTN网络扩容规划。上述确定类型的两个步骤可以顺序开展，即先进行时间规划，再进行类型规划；也可以并行开展，确定网络类型后同时进行时间规划和类型规划。

二、搭建网络：规划人员根部步骤一中确定的电网类型，选择对应的规划方法和规划算法，结合仿真平台和元器件构建半实物网络。该步骤包括：

B1）按现有网络结构在数字化仿真平台上重现网络；

B2）实际设备通过PMU接口与数字仿真平台连接，形成半实物仿真平台;

B3）在实际设备上配置路由和分配每个设备占用的系统容量。

按照上述的步骤，要设计的网络结构一旦确定下来采用哪种结构形式，则网络设计人员就首先要决定为了满足承载一定业务量要求所需要的网络资源的多少，所需要的网络资源包括位于不同节点的OXC的规模、光纤数量和节点之间的波长需求，附图5所示的即为网络规划分为分的三大步：拓扑设计、业务路由和容量分配、空闲容量分配。

①拓扑设计阶段：主要是从传送网中所有节点之间的一系列待选链路中选择要用的链路。这时的选择依据可以是地域上的可用性、对业务分布和流量的合理预测、结构方面的限制或者是拓扑连通性方面的考虑。

②业务路由与资源分配阶段：当在一个网络结构已经基本确定的网络中考虑业务路由和波长分配问题时，选路由算法的目标就是在给定业务量情况下使网络的路径最优以及吞吐量最大。由于在网络中存在多个业务需求同时竞争相同链路的容量资源，所以选路算法必须处理这种竞争以获得比较优化的选路结果。研究波长分配问题的目的就是使网络在满足一定的业务量情况下所需要的波长数量最小化。

③空闲容量分配阶段：对于空闲容量的分配来说，网络中所使用的可靠性策略是很重要的，因为每一种生存性策略都使用不同的空闲容量分配方案。在链路保护情况下，链路中的每一条光纤都必须有备份光纤，并且要确保它们的路由路径不同。在通道保护情况下，则针对每一条业务通道在源节点和目的节点之间必须能够找到另一条与之不相交的通道作为它的保护通道。在恢复或共享保护情况下，应该使用优化算法使得所需要的共享空闲容量最小化。同样，对网络可能发生的故障情况的假定也决定了网络所需要的备份及空闲容量，当出现故障时使用备份容量，可以提升网络的可靠性；而对于出现峰值负荷时，利用空闲容量可以对负荷进行均衡，保障网络稳定和可靠运行。

如实施例1确定为长期规划和扩容规划，该市设计采用光纤环网的拓扑结构，如该市有20个OTN网络节点，采用双光纤环网连接，网络仿真软件采用EXATA。在仿真平台上搭架的区域网络拓扑结构如图4所示，在该区域级别1上构成光纤环网，下面还可以细分到区域级别2、3。实际OTN设备通过PMU上的光口、网口与数字仿真平台连接，同时，在实际设备上配置路由和分配每个设备占用的系统容量。

三、仿真运行：将半实物网络构建好后，规划人员启动仿真软件进行仿真，得到半实物网络中的各项指标，并对各项指标进行评估。

还以实施例1为例，启动实施例1的实物设备，运行数字仿真程序EXATA，实施例1的实物设备发送真实的数据包，由仿真平台捕获后，通过EXTA仿真软件，获得仿真网络性能指标，包括：吞吐量、时延、抖动、丢包率，区域覆盖率等。最后实施评估，评估内容包括：拓扑结构是否合理，系统容量，故障恢复率，区域覆盖率、丢包率、接入成功率等指标是否在设定条件的区间范围内等。

完成评估后，中期规划结束，其中，输出的规划结果作为长期规划第二阶段的输入，长期规划第二阶段是现场验证阶段，根据第一阶段的拓扑结构，在现场布网测试。

四、评估后处理：规划人员对评估结果进行判断，如果评估结果满足需求，则不需要再对网络进行优化，直接按照网络进行铺设或改造；如果评估结构不满足要求，则需要对网络进行优化，优化后重复步骤二、三，直至评估结果满足要求。

即如果步骤三种的指标在范围内（例如接入成功率超过95%），则说明该网络满足要求，输出规划的拓扑图。如不满足要求，则进行网络优化，如调整设备参数、重新配置路由、优化网络拓扑结构，直到满足评估要求，输出规划结果。

例如，实施例1中的得到的评估结果达到阈值（例如：覆盖率高于95%），则评估满足要求，因此实际网络的第一阶段按照实施例1中的网络进行铺设即可。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电力通信半实物网络规划仿真的方法，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：

一、电网分类：规划人员在规划之前根据所要规划的电网的业务量以及业务的各项参数，结合规划的需求选定所要规划的电网类型；

二、搭建网络：规划人员根部步骤一中确定的电网类型，选择对应的规划方法和规划算法，结合仿真平台和元器件构建半实物网络；

三、仿真运行：将半实物网络构建好后，规划人员启动仿真软件进行仿真，得到半实物网络中的各项指标，并对各项指标进行评估；

四、评估后处理：规划人员对评估结果进行判断，如果评估结果满足需求，则不需要再对网络进行优化，直接按照网络进行铺设或改造；如果评估结构不满足要求，则需要对网络进行优化，优化后重复步骤二、三，直至评估结果满足要求。

2.根据权利要求1所述的一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 ，其特征在于：所述步骤一中包括以下步骤：

A1）根据规划时间和网络规模分类：按照网络的规划时长和网络的实际规模将网络进行分类，包括：长期规划、中期规划、短期规划；

A2）根据规划需求分类：按照不同地方的规划需求将网络进行分类，包括：新建规划、扩容规划、滚动规划、智能拓扑构建。

3.根据权利要求2所述的一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 ，其特征在于：所述步骤A1）中，长期规划的目标是确定并划分好使用时间长和部署投资量大的网络部门并其对较长时间内投资巨大的网络进行规划，主要是处理拓扑以及技术上的体系架构和光纤容量问题；中期规划的目标应遵循网络长期规划和部署策略下，对网络节点和链路进行升级；短期规划是在当前网络已经满足当前的业务传输要求，直接在现有的设备容量基础上为业务进行路由和资源分配，不需考虑网络扩容以及额外的容量投资等问题。

4.根据权利要求2或3所述的一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 ，其特征在于：所述步骤A2）中，新建规划是实现在已有的新建网络上承载需求的业务，通过承载情况，对新建网络的资源需求做出规划；扩容规划是指新增业务的规划，在现有有限的网络资源条件下，采用一定的路由算法和策略，利用剩余网络资源承载新增业务；滚动规划是指根据多年的业务需求量和现有网络资源，依次递减年份进行滚动规划，得到分年度的网络拓扑和目标网络拓扑；智能拓扑构建是实现了网络从无到有的过程，根据整体业务需求及相应规划目标设置，根据相关既定的规划算法，对导入的整体业务进行创建链路承载规划，直至所有业务承载成功，通过智能地删减利用率低于既定设置的链路，从而最终得到拓扑网络方案。

5.根据权利要求1、2、3中任意一项所述的一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 ，其特征在于：所述步骤二包括以下步骤：

B1）按现有网络结构在数字化仿真平台上重现网络；

B2）实际设备通过PMU接口与数字仿真平台连接，形成半实物仿真平台;

B3）在实际设备上配置路由和分配每个设备占用的系统容量。

6.根据权利要求4所述的一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 ，其特征在于：所述步骤二包括以下步骤：

B1）按现有网络结构在数字化仿真平台上重现网络；

B2）实际设备通过PMU接口与数字仿真平台连接，形成半实物仿真平台;

B3）在实际设备上配置路由和分配每个设备占用的系统容量。

7.根据权利要求1、2、3、6中任意一项所述的一种电力通信半实物网络规划仿真的方法，其特征在于：所述步骤三种的半实物网络中的各项指标包括：网络中设备的接入成功率、丢包率、时延、抖动、区域网络的覆盖率，故障率，故障恢复率。

8.根据权利要求4所述的一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 ，其特征在于：所述步骤三种的半实物网络中的各项指标包括：网络中设备的接入成功率、丢包率、时延、抖动、区域网络的覆盖率，故障率，故障恢复率。

9.根据权利要求5所述的一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 ，其特征在于：所述步骤三种的半实物网络中的各项指标包括：网络中设备的接入成功率、丢包率、时延、抖动、区域网络的覆盖率，故障率，故障恢复率。