CN108833271A - 一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器 - Google Patents

一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器 Download PDF

Info

Publication number
CN108833271A
CN108833271A CN201810525190.7A CN201810525190A CN108833271A CN 108833271 A CN108833271 A CN 108833271A CN 201810525190 A CN201810525190 A CN 201810525190A CN 108833271 A CN108833271 A CN 108833271A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
traffic requests
network topology
population
power grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810525190.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108833271B (zh
Inventor
刘川
郭经红
陶静
张刚
刘世栋
吴晨光
邵奇
黄在朝
李炳林
贾惠彬
徐鑫
徐瑞林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Global Energy Interconnection Research Institute
Information and Telecommunication Branch of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Global Energy Interconnection Research Institute
Information and Telecommunication Branch of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd, State Grid Corp of China SGCC, Global Energy Interconnection Research Institute, Information and Telecommunication Branch of State Grid Henan Electric Power Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
Priority to CN201810525190.7A priority Critical patent/CN108833271B/zh
Publication of CN108833271A publication Critical patent/CN108833271A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108833271B publication Critical patent/CN108833271B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/02—Topology update or discovery
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/14—Routing performance; Theoretical aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/22—Alternate routing

Abstract

本发明公开了一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器，其中，方法包括：获取中心节点和各个节点的信息；接收节点与中心节点之间进行通信的流量请求；根据流量请求获取滤除节点与中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构；计算流量请求对应的最优网络拓扑结构；根据最优网络拓扑结构确定主路径和保护路径。本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器，在为每个流量请求筛选网络拓扑结构时，滤除了节点与中心节点之间最短路径，从根本上避免了采用最短路径作为路由选择依据的弊端，能够避免出现网络中的某些节点或链路上集中过多业务的情况，提高了通信的负载均衡性，进而有利于提高通信效率，同时有利于改善通信的可靠性。

Description

一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器。
背景技术
电力通信网的架构很复杂，通信节点和链路的性能往往受运行时间和运行环境的影响，运行时间越长、运行环境越恶劣，其性能越差。当电力通信系统遭受恶意攻击或灾害性破坏时，其性能的下降更为显著，主要体现为数据网络拥塞、网络节点和链路失效以及业务中断。
电力通信系统的快速发展，使得网络拓扑结构在不断改变，两个节点之间的通信路由更是具有多样性，路由选择变得越发复杂。传统算法在为业务选择路由时，一般都是基于最短路径来计算，以满足业务对于延时的要求。简单地以最短路径作为路由选择的依据，往往会造成网络中的某些节点或链路上集中了网络中大部分业务的现象，一旦这些节点或链路发生故障，就会给电力通信系统带来严重的损失。并且，随机故障的发生也会使得最短路径不一定能够成为信息传输的最佳路径。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器，以解决现有技术中以最短路径作为路由选择导致的网络业务传输过于集中的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种电网广域控制业务通信路径选择方法，包括：获取中心节点和各个节点的信息；接收所述节点与所述中心节点之间进行通信的流量请求；根据所述流量请求获取滤除所述节点与所述中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构；根据预设约束条件和目标函数计算所述流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构；根据所述最优网络拓扑结构确定所述流量请求对应的主路径和保护路径。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，在为每个节点与中心节点之间进行通信的流量请求筛选网络拓扑结构时，滤除了节点与中心节点之间最短路径，从根本上避免了采用最短路径作为路由选择依据的弊端，能够避免出现网络中的某些节点或链路上集中过多业务的情况，提高了通信的负载均衡性，进而有利于提高通信效率，同时有利于改善通信的可靠性。此外，本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法通过预设约束条件和目标函数，从众多网络拓扑结构中计算出流量请求对应的最优网络拓扑结构，能够根据需要选择具体的目标函数及预设约束条件，有利于提高通信路径选择的灵活性。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，根据所述流量请求获取滤除所述节点与所述中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构，包括：根据所述流量请求获取当前的网络拓扑结构；扫描并获取所述当前的网络拓扑结构中的各个链路的链路利用率，将链路利用率达到最大值的链路置零，得到第一网络拓扑结构；判断所述第一网络拓扑结构中是否存在与所述流量请求对应的最短路径；所述最短路径满足预设的时延约束条件；当所述第一网络拓扑结构中不存在与所述流量请求对应的最短路径时，恢复所述当前的网络拓扑结构；当所述第一网络拓扑结构中存在与所述流量请求对应的最短路径时，将第一网络拓扑结构中的最短路径置零，得到第二网络拓扑结构，保存第二网络拓扑结构。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，在为节点与中心节点之间进行通信的流量请求筛选网络拓扑结构时，首先检查各个链路的链路利用率，并将链路利用率达到最大值的链路置零，即截断链路利用率已达到最大值的链路，以避免将流量请求分配给链路利用率已达到最大值的链路，进而进一步增加这些链路的负担并造成通信堵塞；其次查找是否存在流量请求对应的最短路径，若存在则将最短路径置零，即截断最短路径，以避免将流量请求分配给最短路径，从而避免潜在的通信堵塞。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，重复根据所述流量请求获取当前的网络拓扑结构；扫描并获取所述当前的网络拓扑结构中的各个链路的链路利用率，将链路利用率达到最大值的链路置零，得到第一网络拓扑结构；判断所述第一网络拓扑结构中是否存在与所述流量请求对应的最短路径；所述最短路径满足预设的时延约束条件；当所述第一网络拓扑结构中不存在与所述流量请求对应的最短路径时，恢复所述当前的网络拓扑结构；当所述第一网络拓扑结构中存在与所述流量请求对应的最短路径时，将第一网络拓扑结构中的最短路径置零，得到第二网络拓扑结构，保存第二网络拓扑结构的步骤，直至获取各个所述节点与所述中心节点之间进行通信的流量请求对应的网络拓扑结构。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，为各个节点与中心节点之间进行通信的流量请求分别筛选网络拓扑结构，以满足每一个节点的通信需求。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，重复根据预设约束条件和目标函数计算所述流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构；根据所述最优网络拓扑结构确定所述流量请求对应的主路径和保护路径的步骤，直至获取各个所述节点与所述中心节点之间进行通信的流量请求对应的主路径和保护路径。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，为各个节点与中心节点之间进行通信的流量请求分别确定主路径和保护路径，以实现每一个节点的高效、可靠通信。
结合第一方面第一至第三实施方式中的任一项实施方式，在第一方面第四实施方式中，时延约束条件为：
其中，hk为所述节点与所述中心节点之间的跳数限制，E为链路集合。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，在为各个节点与中心节点之间进行通信的流量请求分别筛选网络拓扑结构时，引入时延约束条件，根据时延约束条件查找节点与中心节点之间的最短路径，当不存在满足延约束条件的最短路径时，放弃对应的网络拓扑结构，以避免为通信路径的选择引入时延过大的网络拓扑结构，进而保证了通信的时效性。此外，本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法将时延约束条件设为该式表示对第k个流量请求的第l条路径的跳数约束；由于单条路径经过的节点数过多会影响路径的可靠性，所以该式在限制路径延时的同时，还提高了路径可靠性。
结合第一方面或第一方面第一至第四实施方式中的任一项实施方式，在第一方面第四实施方式中，根据预设约束条件和目标函数计算所述流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构，包括：获取第一种群；所述第一种群中的每个个体均为所述流量请求对应的一网络拓扑结构；在预设约束条件下计算所述第一种群中每个个体的目标函数值和适应度值，将目标函数值最小的个体标记为最优个体，保存所述最优个体；根据所述适应度值从所述第一种群中选择子代个体，所述子代个体构成子代种群；对所述子代种群进行交叉操作和变异操作，得到交叉变异的子代种群；将所述最优个体与所述交叉变异的子代种群合并，得到第二种群；判断所述第二种群是否满足预设的终止条件；当所述第二种群满足预设的终止条件时，将所述最优个体作为所述流量请求对应的最优网络拓扑结构。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，将每个流量请求对应的网络拓扑结构作为遗传算法的种群，利用遗传算法对种群中的个体进行计算和筛选，以确定每个流量请求对应的最优网络拓扑结构。
结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，当所述第二种群不满足预设的终止条件时，使用所述第二种群替换所述第一种群，并重复所述在预设约束条件下计算所述第一种群中每个个体的目标函数值和适应度值，将目标函数值最小的个体标记为最优个体，保存所述最优个体；根据所述适应度值从所述第一种群中选择子代个体，所述子代个体构成子代种群；对所述子代种群进行交叉操作和变异操作，得到交叉变异的子代种群；将所述最优个体与所述交叉变异的子代种群合并，得到第二种群的步骤，直至所述第二种群满足预设的终止条件。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，通过迭代计算并筛选每个流量请求对应的最优网络拓扑结构，利用适应度值和预设的终止条件判断遗传算法的迭代是否结束。
结合第一方面第五或第六实施方式，在第一方面第七实施方式中，利用以下公式计算所述目标函数值：
其中， Sl为路径l的长度，c为光速，tv为节点交换延时，Δt为随机抖动延时，K为流量请求的数量，λk代表第k个流量请求的流量，Cij为链路容量，A、B为两个常系数，E为链路集合。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，将流量请求的延时与链路最大利用率的加性度量值最为目标函数值，进而利用该目标函数值及遗传算法筛选并确定最优网络拓扑结构。
结合第一方面第七实施方式，在第一方面第八实施方式中，在约束条件下计算所述目标函数值，所述约束条件包括流量守恒约束条件、链路负载约束条件、时延约束条件和可靠性约束条件。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，在求解目标函数时，引入流量守恒约束条件、链路负载约束条件、时延约束条件和可靠性约束条件等多种约束条件，从而在满足业务实时性和可靠性需求的同时，降低最大链路利用率，实现链路流量负载均衡，达到优化通信网络信息传输性能的目的。
结合第一方面第八实施方式，在第一方面第九实施方式中，所述流量守恒约束条件为：
其中，K为流量请求的数量，Sk为源节点集合，tk为目的节点集合。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，通过设置流量守恒约束条件，限制流出源节点的流量等于业务流量，流入目的节点的流量等于业务流量，中间节点的流入量等于流出量。
结合第一方面第八实施方式，在第一方面第十实施方式中，所述链路负载约束条件为：
其中，λk代表第k个流量请求的流量，Cij为链路容量， ω≥0，(i,j)∈E，E为链路集合。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，通过链路负载约束条件限制每条链路的流量，进而实现链路流量负载均衡。
结合第一方面第八实施方式，在第一方面第十一实施方式中，所述时延约束条件为：
其中，hk为所述节点与所述中心节点之间的跳数限制，E为链路集合。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，将时延约束条件设置为对第k个流量请求的第l条路径的跳数约束，在限制路径延时的同时，提高了路径可靠性，因为单条路径经过的节点数过多，会影响路径的可靠性。
结合第一方面第八实施方式，在第一方面第十二实施方式中，所述可靠性约束条件为：
其中，S为网络拓扑结构的任一子集，
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，通过将可靠性约束条件设置为主路径和保护路径为两条节点不相交的链路，实现提高通信可靠性的目的。主路径和保护路径无相交节点，可以使主路径和保护路径各自独立工作，避免出现因相交节点失效而造成主路径和保护路径同时失效的情况。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种服务器，包括：节点信息获取单元，用于获取中心节点和各个节点的信息；流量请求接收单元，用于接收所述节点与所述中心节点之间进行通信的流量请求；网络拓扑结构获取单元，用于根据所述流量请求获取滤除所述节点与所述中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构；计算单元，用于根据预设约束条件和目标函数计算所述流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构，并根据所述最优网络拓扑结构确定所述流量请求对应的主路径和保护路径。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种服务器，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的电网广域控制业务通信路径选择方法。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的电网广域控制业务通信路径选择方法。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明实施例中的一种电网广域控制业务通信路径选择方法的一个具体示例的流程图；
图2示出了本发明实施例中的节点分布示意图；
图3示出了本发明实施例中一种电网广域控制业务通信路径选择方法中实现步骤S103根据流量请求获取滤除节点与中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构的一个具体示例的流程图；
图4示出了本发明实施例中一种电网广域控制业务通信路径选择方法中实现步骤S104根据预设约束条件和目标函数计算流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构的一个具体示例的流程图；
图5示出了本发明实施例中的一种服务器的一个具体示例的结构示意图；
图6示出了本发明实施例中的另一种服务器的一个具体示例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种电网广域控制业务通信路径选择方法，如图1所示，该电网广域控制业务通信路径选择方法可以包括以下步骤：
步骤S101：获取中心节点和各个节点的信息。图2所示为本发明实施例的节点分布示意图，其中节点V5为中心节点，其余九个节点V1至V4以及V6至V10均为普通的节点。以图2给出的节点分布示意图为例，在一具体实施方式中，在步骤S101中需要获取中心节点V5及其他各个节点的信息。
步骤S102：接收节点与中心节点之间进行通信的流量请求。在一具体实施方式中，可以按照时间顺序逐个接收各个节点与中心节点之间进行通信的流量请求。
步骤S103：根据流量请求获取滤除节点与中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构。在一具体实施方式中，当接收到某一节点与中心节点之间进行通信的流量请求时，可以参照图3并通过以下几个步骤实现步骤S103根据流量请求获取滤除节点与中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构：
步骤S1031：根据流量请求获取当前的网络拓扑结构。由于通信系统可能会受到周围环境影响，如电磁干扰，以及遭受恶意攻击和灾害性破坏，使得通信系统中各个节点间的组网及网络拓扑结构并未固定不变的。在通信系统接收到某一流量请求后，需要首选获取当前的网络拓扑结构，进而判断当前的网络拓扑结构是否较优。
步骤S1032：扫描并获取当前的网络拓扑结构中的各个链路的链路利用率，将链路利用率达到最大值的链路置零，得到第一网络拓扑结构。在当前的网络拓扑结构中，如存在链路利用率已达到最大值的链路，为避免再向这类链路分配流量任务，需要将这类链路置零，及截止链路利用率已达到最大值的链路，从而得到更新的络拓扑结构，即第一网络拓扑结构。通过截止链路利用率已达到最大值的链路，达到均衡流量负载的目的。
步骤S1033：判断第一网络拓扑结构中是否存在与流量请求对应的最短路径。在一具体实施方式中，可以通过Dijkstra算法在第一网络拓扑结构中为流量请求寻找满足时延约束条件的最短路径。传统Dijkstra算法只考虑最短路径，忽略了传输时延，本发明实施例通过改进Dijkstra算法，筛选出符合传输时延的链路集。当第一网络拓扑结构中不存在与流量请求对应的最短路径时，执行步骤S1034；当第一网络拓扑结构中存在与流量请求对应的最短路径时，执行步骤S1035。
具体的，时延约束条件可以通过以下公式(1)进行限定：
其中，hk为节点与中心节点之间的跳数限制，E为链路集合。公式(1)表示对第k个流量请求的第l条路径的跳数约束，在限制路径延时的同时，提高了路径可靠性，因为单条路径经过的节点数过多，会影响路径的可靠性。
步骤S1034：恢复当前的网络拓扑结构。当第一网络拓扑结构中不存在与流量请求对应的最短路径时，即第一网络拓扑结构中各个链路均不满足时延约束条件，可以认为第一网络拓扑结构不适宜执行对应的流量请求，应该放弃第一网络拓扑结构并回复当前原始的网络拓扑结构，以等待接收下一个流量请求。
步骤S1035：将第一网络拓扑结构中的最短路径置零，得到第二网络拓扑结构，保存第二网络拓扑结构。当第一网络拓扑结构中存在与流量请求对应的最短路径时，为了避免将该最短路径最为路由选择的依据，本发明实施例直接将最短路径置零，即截止最短路径，从而避免了采用最短路径作为路由选择依据的弊端，能够避免出现网络中的某些节点或链路上集中过多业务的情况，提高了通信的负载均衡性，进而有利于提高通信效率，同时有利于改善通信的可靠性。
为了分别获取各个节点与中心节点进行通信的流量请求对应的网络拓扑结构，在一具体实施方式中，如图3所示可以重复执行上述步骤S1031至步骤S1035，即在步骤S1034恢复当前的网络拓扑结构后，返回步骤S102接收节点与中心节点之间进行通信的流量请求，以等待接收下一个流量请求并为下一个流量请求筛选对应的网络拓扑结构。
步骤S104：根据预设约束条件和目标函数计算流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构。在一具体实施方式中，针对某一节点与中心节点之间进行通信的流量请求，在筛选出该流量请求对应的多个网络拓扑结构后，可以参照图4并通过以下几个步骤实现步骤S104根据预设约束条件和目标函数计算流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构：
步骤S1041：获取第一种群。第一种群中的每个个体均为流量请求对应的一个网络拓扑结构，并且第一种群的种群规模应该达到预设的规模，例如，可以将第一种群的种群规模设置为N＝50，即第一种群包含50个网络拓扑结构。
步骤S1042：在预设约束条件下计算第一种群中每个个体的目标函数值和适应度值，将目标函数值最小的个体标记为最优个体，保存最优个体。在一具体实施方式中，可以利用以下公式(2)计算目标函数值：
其中， n为节点i到节点j的节点数量，ω为最大链路利用率，Sl为路径l的长度，c为光速，tv为节点交换延时，Δt为随机抖动延时，K为流量请求的数量，λk代表第k个流量请求的流量，Cij为链路容量，A、B为两个常系数，E为链路集合。
通过公式(2)可以计算出每个个体中流量请求对应的延时与链路最大利用率的加权和。在实际应用中，为了使对延时与链路最大利用率的优化均达到较佳水平，可以将公式(2)中的两个常系数A和B均设为0.5。
为了使筛选出的最优个体同时能够满足时效性、可靠性和负载均衡等要求，可以在预设约束条件下计算每个个体的目标函数值。具体的，预设约束条件可以包括流量守恒约束条件、链路负载约束条件、时延约束条件和可靠性约束条件。时延约束条件可以仍采用公式(1)进行限定。
其中，可以利用以下公式(3)限定流量守恒约束条件：
其中，K为流量请求的数量，Sk为源节点集合，tk为目的节点集合。公式(3)限制流出源节点的流量等于业务流量，流入目的节点的流量等于业务流量，中间节点的流入量等于流出量。
可以利用以下公式(4)限定链路负载约束条件：
其中，λk代表第k个流量请求的流量，Cij为链路容量，ω为最大链路利用率，ω≥0，(i,j)∈E，E为链路集合。
可以利用以下公式(5)限定可靠性约束条件：
其中，S为网络拓扑结构的任一子集，
对于每个个体的适应度值，可以利用以下公式(6)进行计算：
公式(6)中，各个符号的含义，可参见公式(2)。
步骤S1043：根据适应度值从第一种群中选择子代个体，子代个体构成子代种群。在一具体实施方式中，可以根据适应度从第一种群中利用轮盘赌选择的方法，依选择概率GP选取m个子代个体。
步骤S1044：对子代种群进行交叉操作和变异操作，得到交叉变异的子代种群。具体的，交叉变异的具体方法为：对m个子代个体组成的子代种群分别以交叉概率Pc进行交叉操作和以变异概率Pm进行变异操作，得到交叉变异后的子代种群。
步骤S1045：将最优个体与交叉变异的子代种群合并，得到第二种群。第二种群可以用于判断遗传算法的迭代是否能够结束。
步骤S1046：判断第二种群是否满足预设的终止条件。在一具体实施方式中，预设的终止条件可以为终止阈值，当第二种群中最大的适应度值大于终止阈值时，可以判定第二种群满足预设的终止条件；反之，判定第二种群不满足预设的终止条件。当第二种群满足预设的终止条件时，执行步骤S1047；当第二种群不满足预设的终止条件时，执行步骤S1048。
步骤S1047：将最优个体作为流量请求对应的最优网络拓扑结构。
步骤S1048：使用第二种群替换第一种群，返回步骤S1042。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，将每个流量请求对应的网络拓扑结构作为遗传算法的种群，利用遗传算法对种群中的个体进行计算和筛选，以确定每个流量请求对应的最优网络拓扑结构。
步骤S105：根据最优网络拓扑结构确定流量请求对应的主路径和保护路径。对应于图3通过重复执行步骤S1031至步骤S1034，以分别获取各个节点与中心节点间的流量请求对应的网络拓扑结构，在一具体实施方式中，也可以通过重复执行步骤S104至步骤S105，获取各节点与中心节点之间进行通信的流量请求对应的主路径和保护路径。
在一具体实时方式中，可以通过以下几个子步骤在最优网络拓扑结构中确定主路径和保护路径：
步骤S1051：若网络拓扑的可靠性FC1＝1，在拓扑图中对节点到中心节点之间用Dijska算法寻找最短路径，若计算出的路径跳数满足要求，则将该最短路径设定为主路径，并令FD1＝1，否则为0。在计算主路径时，FC1代表网络拓扑的可靠性，FD1代表网络拓扑的实时性。
步骤S1052：在网络拓扑图中将步骤S1051中求出的最短路径置零，判断新拓扑的连通性，若网络拓扑的可靠性FC2＝1，对新的拓扑中的节点用Dijska算法寻找保护路径。若计算出的路径中的节点跳数满足要求，则FD2＝1，否则为0。在计算后备保护路径时，对于新产生的拓扑，FC2代表网络拓扑的可靠性，FD2代表网络拓扑的实时性，L为每个个体拓扑矩阵的长度，R为归一化之后的可靠性，D为归一化之后的实时性。
步骤S1053：判断是否同时满足R＝1且D＝1，如果是，则满足实时性和可靠性的要求，即存在保护路径，否则不存在。
步骤S106：判断是否识别全部节点与中心节点之间进行通信的流量请求对应的主路径和保护路径。当已识别全部节点与中心节点之间进行通信的流量请求对应的主路径和保护路径时，退出即可；当未识别全部节点与中心节点之间进行通信的流量请求对应的主路径和保护路径时，返回步骤步骤S104。
本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法，在为每个节点与中心节点之间进行通信的流量请求筛选网络拓扑结构时，滤除了节点与中心节点之间最短路径，从根本上避免了采用最短路径作为路由选择依据的弊端，能够避免出现网络中的某些节点或链路上集中过多业务的情况，提高了通信的负载均衡性，进而有利于提高通信效率，同时有利于改善通信的可靠性。此外，本发明实施例提供的电网广域控制业务通信路径选择方法通过预设约束条件和目标函数，从众多网络拓扑结构中计算出流量请求对应的最优网络拓扑结构，能够根据需要选择具体的目标函数及预设约束条件，有利于提高通信路径选择的灵活性。
通过上述方法实施例给出的电网广域控制业务通信路径选择方法对图2所示的各个节点进行通信路径选择，所获各个节点对之间的主路径和保护路径如表1所示。需要说明的是，在进行遗传算法求解时，种群规模设定为50，变异概率Pm设定为0.1，交叉概率Pc设定为0.6，由实验室结果可得，当所有流量请求均获得最佳路由时，各业务流路径的最大延时为3.4ms，最大链路利用率为0.561。
表1最优传输路径
图5所示为本发明实施例提供的一种服务器，该服务器可以包括：节点信息获取单元501、流量请求接收单元502、网络拓扑结构获取单元503和计算单元504。
其中，节点信息获取单元501，用于获取中心节点和各个节点的信息，详细内容参考步骤S101所述。
流量请求接收单元502，用于接收节点与中心节点之间进行通信的流量请求，详细内容参考步骤S102所述。
网络拓扑结构获取单元503，用于根据流量请求获取滤除节点与中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构，详细内容参考步骤S103及步骤S1031至步骤S1035所述。
计算单元504，用于根据预设约束条件和目标函数计算流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构，并根据最优网络拓扑结构确定流量请求对应的主路径和保护路径，详细内容参考步骤S104至步骤S105及步骤S1041至步骤S1038所述。
本发明实施例还提供了另一种服务器，如图6所示，该服务器可以包括处理器601和存储器602，其中处理器601和存储器602可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
处理器601可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器601还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器602作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的电网广域控制业务通信路径选择方法对应的程序指令/模块(例如，图5所示的节点信息获取单元501、流量请求接收单元502、网络拓扑结构获取单元503和计算单元504)。处理器601通过运行存储在存储器602中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的电网广域控制业务通信路径选择方法。
存储器602可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器601所创建的数据等。此外，存储器602可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器602可选包括相对于处理器601远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器601。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器602中，当被所述处理器601执行时，执行如图1及图3至图4所示实施例中的电网广域控制业务通信路径选择方法。
上述服务器具体细节可以对应参阅图1及图3至图4所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (16)

1.一种电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，包括：
获取中心节点和各个节点的信息；
接收所述节点与所述中心节点之间进行通信的流量请求；
根据所述流量请求获取滤除所述节点与所述中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构；
根据预设约束条件和目标函数计算所述流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构；
根据所述最优网络拓扑结构确定所述流量请求对应的主路径和保护路径。
2.根据权利要求1所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，根据所述流量请求获取滤除所述节点与所述中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构，包括：
根据所述流量请求获取当前的网络拓扑结构；
扫描并获取所述当前的网络拓扑结构中的各个链路的链路利用率，将链路利用率达到最大值的链路置零，得到第一网络拓扑结构；
判断所述第一网络拓扑结构中是否存在与所述流量请求对应的最短路径；所述最短路径满足预设的时延约束条件；
当所述第一网络拓扑结构中不存在与所述流量请求对应的最短路径时，恢复所述当前的网络拓扑结构；
当所述第一网络拓扑结构中存在与所述流量请求对应的最短路径时，将第一网络拓扑结构中的最短路径置零，得到第二网络拓扑结构，保存第二网络拓扑结构。
3.根据权利要求2所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，
重复根据所述流量请求获取当前的网络拓扑结构；扫描并获取所述当前的网络拓扑结构中的各个链路的链路利用率，将链路利用率达到最大值的链路置零，得到第一网络拓扑结构；判断所述第一网络拓扑结构中是否存在与所述流量请求对应的最短路径；所述最短路径满足预设的时延约束条件；当所述第一网络拓扑结构中不存在与所述流量请求对应的最短路径时，恢复所述当前的网络拓扑结构；当所述第一网络拓扑结构中存在与所述流量请求对应的最短路径时，将第一网络拓扑结构中的最短路径置零，得到第二网络拓扑结构，保存第二网络拓扑结构的步骤，直至获取各个所述节点与所述中心节点之间进行通信的流量请求对应的网络拓扑结构。
4.根据权利要求3所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，
重复根据预设约束条件和目标函数计算所述流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构；根据所述最优网络拓扑结构确定所述流量请求对应的主路径和保护路径的步骤，直至获取各个所述节点与所述中心节点之间进行通信的流量请求对应的主路径和保护路径。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，所述时延约束条件为：
其中，hk为所述节点与所述中心节点之间的跳数限制，E为链路集合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，根据预设约束条件和目标函数计算所述流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构，包括：
获取第一种群；所述第一种群中的每个个体均为所述流量请求对应的一网络拓扑结构；
在预设约束条件下计算所述第一种群中每个个体的目标函数值和适应度值，将目标函数值最小的个体标记为最优个体，保存所述最优个体；
根据所述适应度值从所述第一种群中选择子代个体，所述子代个体构成子代种群；
对所述子代种群进行交叉操作和变异操作，得到交叉变异的子代种群；
将所述最优个体与所述交叉变异的子代种群合并，得到第二种群；
判断所述第二种群是否满足预设的终止条件；
当所述第二种群满足预设的终止条件时，将所述最优个体作为所述流量请求对应的最优网络拓扑结构。
7.根据权利要求6所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，当所述第二种群不满足预设的终止条件时，使用所述第二种群替换所述第一种群，并重复所述在预设约束条件下计算所述第一种群中每个个体的目标函数值和适应度值，将目标函数值最小的个体标记为最优个体，保存所述最优个体；根据所述适应度值从所述第一种群中选择子代个体，所述子代个体构成子代种群；对所述子代种群进行交叉操作和变异操作，得到交叉变异的子代种群；将所述最优个体与所述交叉变异的子代种群合并，得到第二种群的步骤，直至所述第二种群满足预设的终止条件。
8.根据权利要求6或7所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，利用以下公式计算所述目标函数值：
其中，
Sl为路径l的长度，c为光速，tv为节点交换延时，Δt为随机抖动延时，K为流量请求的数量，λk代表第k个流量请求的流量，Cij为链路容量，A、B为两个常系数，E为链路集合。
9.根据权利要求8所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，在约束条件下计算所述目标函数值，所述约束条件包括流量守恒约束条件、链路负载约束条件、时延约束条件和可靠性约束条件。
10.根据权利要求9所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，所述流量守恒约束条件为：
其中，K为流量请求的数量，Sk为源节点集合，tk为目的节点集合。
11.根据权利要求9所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，所述链路负载约束条件为：
其中，λk代表第k个流量请求的流量，Cij为链路容量， ω≥0，(i,j)∈E，E为链路集合。
12.根据权利要求9所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，所述时延约束条件为：
其中，hk为所述节点与所述中心节点之间的跳数限制，E为链路集合。
13.根据权利要求9所述的电网广域控制业务通信路径选择方法，其特征在于，所述可靠性约束条件为：
其中，S为网络拓扑结构的任一子集，
14.一种服务器，其特征在于，包括：
节点信息获取单元，用于获取中心节点和各个节点的信息；
流量请求接收单元，用于接收所述节点与所述中心节点之间进行通信的流量请求；
网络拓扑结构获取单元，用于根据所述流量请求获取滤除所述节点与所述中心节点之间最短路径后的网络拓扑结构；
计算单元，用于根据预设约束条件和目标函数计算所述流量请求对应的网络拓扑结构中的最优网络拓扑结构，并根据所述最优网络拓扑结构确定所述流量请求对应的主路径和保护路径。
15.一种服务器，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1至13中任一项所述的电网广域控制业务通信路径选择方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求1至13中任一项所述的电网广域控制业务通信路径选择方法。
CN201810525190.7A 2018-05-28 2018-05-28 一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器 Active CN108833271B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810525190.7A CN108833271B (zh) 2018-05-28 2018-05-28 一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810525190.7A CN108833271B (zh) 2018-05-28 2018-05-28 一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108833271A true CN108833271A (zh) 2018-11-16
CN108833271B CN108833271B (zh) 2021-02-09

Family

ID=64146428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810525190.7A Active CN108833271B (zh) 2018-05-28 2018-05-28 一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108833271B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112261690A (zh) * 2020-10-10 2021-01-22 北京航空航天大学 卫星网络约束多路径路由设定方法、电子设备及存储介质
CN112822101A (zh) * 2019-11-15 2021-05-18 中国电信股份有限公司 通信路径生成方法和装置
WO2022205925A1 (zh) * 2021-03-31 2022-10-06 之江实验室 针对电网广域相位测量系统可靠通信的弹性路由生成系统
CN115514642A (zh) * 2022-09-22 2022-12-23 湖南泛联新安信息科技有限公司 一种基于分割通信需求的多fpga平台网络拓扑优化方法
CN115941551A (zh) * 2022-10-31 2023-04-07 国网山东省电力公司信息通信公司 一种电力系统骨干通信网业务通道路由评价方法及系统
WO2023078150A1 (zh) * 2021-11-04 2023-05-11 中兴通讯股份有限公司 算路方法、路由计算设备、电子设备和计算机存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101072241A (zh) * 2006-05-11 2007-11-14 华为技术有限公司 提高最短路径桥可靠性的方法及装置
US20100272110A1 (en) * 2009-04-27 2010-10-28 Nortel Networks Limited Virtual Links in a Routed Ethernet Mesh Network
US20150222492A1 (en) * 2013-02-20 2015-08-06 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method and system of enhancing multiple mac registration protocol (mmrp) for protocol internetworking
EP2842278B1 (en) * 2012-04-27 2016-03-09 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Three stage folded clos optimization for 802.1aq
CN106341187A (zh) * 2016-09-08 2017-01-18 国家电网公司 一种otn 中通信流量请求转发方法及装置
CN106506357A (zh) * 2016-12-06 2017-03-15 国网河南省电力公司信息通信公司 一种电力通信网的双路由配置方法及装置
CN107959633A (zh) * 2017-11-18 2018-04-24 浙江工商大学 一种工业实时网络中基于价格机制的多路径负载均衡方法
CN108011817A (zh) * 2017-11-09 2018-05-08 中国电力科学研究院有限公司 一种对电力通信专网业务路由进行重部署的方法及系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101072241A (zh) * 2006-05-11 2007-11-14 华为技术有限公司 提高最短路径桥可靠性的方法及装置
US20100272110A1 (en) * 2009-04-27 2010-10-28 Nortel Networks Limited Virtual Links in a Routed Ethernet Mesh Network
EP2842278B1 (en) * 2012-04-27 2016-03-09 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Three stage folded clos optimization for 802.1aq
US20150222492A1 (en) * 2013-02-20 2015-08-06 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method and system of enhancing multiple mac registration protocol (mmrp) for protocol internetworking
CN106341187A (zh) * 2016-09-08 2017-01-18 国家电网公司 一种otn 中通信流量请求转发方法及装置
CN106506357A (zh) * 2016-12-06 2017-03-15 国网河南省电力公司信息通信公司 一种电力通信网的双路由配置方法及装置
CN108011817A (zh) * 2017-11-09 2018-05-08 中国电力科学研究院有限公司 一种对电力通信专网业务路由进行重部署的方法及系统
CN107959633A (zh) * 2017-11-18 2018-04-24 浙江工商大学 一种工业实时网络中基于价格机制的多路径负载均衡方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘献超: "基于BFS算法的潮流转移快速搜索及过负荷紧急控制策略研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112822101A (zh) * 2019-11-15 2021-05-18 中国电信股份有限公司 通信路径生成方法和装置
CN112822101B (zh) * 2019-11-15 2022-11-18 中国电信股份有限公司 通信路径生成方法和装置
CN112261690A (zh) * 2020-10-10 2021-01-22 北京航空航天大学 卫星网络约束多路径路由设定方法、电子设备及存储介质
CN112261690B (zh) * 2020-10-10 2022-04-01 北京航空航天大学 卫星网络约束多路径路由设定方法、电子设备及存储介质
WO2022205925A1 (zh) * 2021-03-31 2022-10-06 之江实验室 针对电网广域相位测量系统可靠通信的弹性路由生成系统
WO2023078150A1 (zh) * 2021-11-04 2023-05-11 中兴通讯股份有限公司 算路方法、路由计算设备、电子设备和计算机存储介质
CN115514642A (zh) * 2022-09-22 2022-12-23 湖南泛联新安信息科技有限公司 一种基于分割通信需求的多fpga平台网络拓扑优化方法
CN115514642B (zh) * 2022-09-22 2023-11-17 湖南泛联新安信息科技有限公司 一种基于分割通信需求的多fpga平台网络拓扑优化方法
CN115941551A (zh) * 2022-10-31 2023-04-07 国网山东省电力公司信息通信公司 一种电力系统骨干通信网业务通道路由评价方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN108833271B (zh) 2021-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108833271A (zh) 一种电网广域控制业务通信路径选择方法及服务器
CN107579922B (zh) 网络负载均衡装置和方法
CA2256223C (en) Traffic route finder in communications network
JP2737828B2 (ja) 通信ネットワークおよび該ネットワークでの経路選択方法
CN107888496A (zh) 用于标签交换路径的多个路径计算
US7719997B2 (en) System and method for global traffic optimization in a network
US7715403B2 (en) Methods, systems, and computer program products for load balanced and symmetric path computations for VoIP traffic engineering
EP3809646A1 (en) Routing tables for forwarding packets between switches in a data center network
US5404451A (en) System for identifying candidate link, determining underutilized link, evaluating addition of candidate link and removing of underutilized link to reduce network cost
JPH1117704A (ja) 通信網内の承認制御の実時間制御アーキテクチャ
EP1499074B1 (en) Dynamic routing through a content distribution network
JPH07212397A (ja) 最適経路を決定するための方法及びネットワーク・ノード
CN107465966B (zh) 一种用于光网络的拓扑重构控制方法
CN109639575A (zh) 基于链路拥塞系数的路由规划方法
CN104486194A (zh) 一种多可靠性等级虚拟网络控制系统和方法
CN105471747B (zh) 一种智能路由器选路方法和装置
SE504712C2 (sv) Förfarande och anordning för att dirigera trafik i ett kretskopplat nät
CN114079625A (zh) 数据中心中的通信方法、装置和系统
Nace et al. Computing optimal max-min fair resource allocation for elastic flows
Johari et al. Routing and peering in a competitive Internet
CN110139173A (zh) 一种降低光传送网端到端时延的网络分域方法
CN108174446A (zh) 一种资源占用度最小化的网络节点链路资源联合分配方法
CN112822233B (zh) 流量重定向方法及装置
Lin et al. Proactive multipath routing with a predictive mechanism in software‐defined networks
CN107302571A (zh) 基于果蝇算法的信息中心网络路由和缓存管理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 102209 18 Riverside Avenue, Changping District science and Technology City, Beijing

Applicant after: Global energy Internet Institute, Inc.

Applicant after: Electric Power Research Institute, State Grid Chongqing Electric Power Co., Ltd.

Applicant after: INFORMATION AND COMMUNICATION COMPANY OF STATE GRID HENAN ELECTRIC POWER COMPANY

Applicant after: State Grid Corporation of China

Address before: 102209 18 Riverside Avenue, Changping District science and Technology City, Beijing

Applicant before: Global energy Internet Institute, Inc.

Applicant before: Electric Power Research Institute, State Grid Chongqing Electric Power Co., Ltd.

Applicant before: INFORMATION AND COMMUNICATION COMPANY OF STATE GRID HENAN ELECTRIC POWER COMPANY

Applicant before: State Grid Corporation of China

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant