CN111711539B - 一种面向电力通信sdh光传输网的仿真方法 - Google Patents

一种面向电力通信sdh光传输网的仿真方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力通信技术领域，具体涉及一种面向电力通信SDH光传输网的仿真方法。包括下发创建数据库指令，利用数据库模块创建数据表；下发创建网络指令，提取数据进行创建网络操作并创建相关类模型对象；下发添加新业务指令，计算业务路由并更新剩余资源，将路由计算结果返回给控制模块；发送故障分析指令，查询保护设置信息并进行保护倒换，以及进行故障分析并将故障分析结果返回给控制模块；下发保存网络指令，提取相关网络信息并保存至数据库，结束仿真。本方法解决了目前电力通信网运维人员进行路由规划、资源管理缺乏辅助决策方法的难题，提高了业务安排效率以及准确性，以及提高运维人员对事故的分析处理能力。

Description

一种面向电力通信SDH光传输网的仿真方法
技术领域
本发明涉及电力通信技术领域，具体涉及一种面向电力通信SDH光传输网的仿真方法。
背景技术
电力通信网是现代电力系统不可缺少的重要组成部分，是现代电网安全稳定运行的三大支柱之一。电力通信SDH光传输网作为电力通信网的核心，承载着传统电网的生产管理、继电保护等业务，对整个电网的安全稳定运行起着至关重要的作用。随着电力通信网的飞速发展，电力通信光传输网规模持续扩大，SDH光传输网承载的业务数量飞速增长。伴随着网络结构的复杂化和业务的数量增多，给运维人员规划配置电力通信业务时带来很多问题：
(1)面对庞大业务数据量，依靠个人经验和理论分析手动规划业务效率较低、准确性较差。因此缺乏辅助决策方法来进行路由规划、资源管理。
(2)电力通信网网络规模扩大、结构复杂化导致网络可靠性、生存性降低、发生故障时影响面大等问题。
这些问题要求运行维护人员熟练分析处理事故，以及通过反复的通信事故演练提高处理事故的能力、检验反事故预案的有效性。因此亟需通过故障模拟来提高运维人员对故障处理能力。
现有的仿真规划工具主要针对运营商仿真需求开发，没有考虑电力通信网的仿真需求。现有网络仿真主要定位于提供网络容量、性能瓶颈、资源利用率和负载均衡等方面的分析；而电力通信网网络仿真系统主要定位于提供资源管理、故障原因及影响度分析和提升运维人员能力。故现有的规划工具无法满足电力通信网仿真需求。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种能够辅助解决电力通信网业务路由规划、资源分配问题，为运维人员提供事故演练来提高处理事故能力，保障电力通信网安全稳定运行的面向电力通信SDH光传输网的仿真方法。
本发明的技术方案为，包括：
步骤101，控制模块向资源仿真模块下发创建数据库指令，资源仿真模块利用数据库模块创建数据表；
步骤102，控制模块向资源仿真模块下发创建网络指令，资源仿真模块从数据库模块提取数据进行创建网络操作并创建相关类模型对象；
步骤103，控制模块向资源仿真模块下发添加新业务指令，资源仿真模块计算业务路由并更新剩余资源，将路由计算结果返回给控制模块；
步骤104，控制模块向行为仿真模块发送故障分析指令，行为仿真模块查询保护设置信息并进行保护倒换，以及进行故障分析并将故障分析结果返回给控制模块；
步骤105，控制模块向资源仿真模块下发保存网络指令，资源仿真模块提取相关网络信息并保存至数据库，结束仿真。
较为优选的，所述步骤101中，资源仿真模块利用数据库模块创建数据表包括：
资源模块提取.xlsx格式的现网数据，根据现网数据创建相应的数据表；
所述数据表包括站点、设备节点、设备板卡、端口、光纤、光缆、二纤双向复用段保护环、线性复用段1+1保护，通道以及业务表。
较为优选的，所述步骤102中，相关类模型对象包括时隙资源管理模型、节点组模型、链路组模型、网络及保护组模型和业务及路由组模型。
较为优选的，所述时隙资源管理模型用于对SDH时隙资源进行管理，管理对象为光纤中的时隙资源，时隙资源管理模型中包含SDH帧类，Slot类；
其中，Slot类包含时隙类型、时隙占用状态以及该时隙在SDH帧中的位置信息；
SDH帧类包含SDH帧速率等级、SDH帧中最大剩余可容纳C-12/3/4粒度业务信号数量以及业务信号占用的时隙位置信息；
所述SDH帧类参照GB/T 15940-2008标准对SDH映射复用体系进行建模，并提供时隙分配、释放、更新、检查，设置半帧模式方法。
较为优选的，所述时隙资源进行管理时，在光纤中根据带宽生成对应的SDH帧，在光纤中配置业务信号时，首先检查当前SDH数据帧对象中是否有对应粒度的空闲时隙；
所述检查过程包括根据业务信号粒度，判断最大剩余可容纳C-12/3/4粒度业务信号数量是否为零；
如不为零，则将该时隙状态设置为已分配业务状态，然后保存对应业务信息，最后更新当前可容纳最大业务信号数量。
较为优选的，所述步骤103包括：
解析控制模块发送的添加新业务指令，得到业务的源宿节点、带宽、等级；
对于指定现有的通道/通道保护环，且通道/通道保护环中有可用时隙资源的业务，根据业务带宽分配时隙资源；
对于没有现有通道/通道保护环，且无需配置通道保护环的业务，利用KSP算法求解一条有可用时隙资源的最短路由，遍历最短路由经过的光纤，提取其所在光路的另一根反向相反的光纤，组成相反方向的业务路由，生成通道进行时隙资源分配；
对于没有现有通道/通道保护环并需配置通道保护环的业务，利用KSP算法生成两条有可用时隙资源的最短路径，生成两条通道组成通道保护环，进行时隙资源分配；
结束添加业务过程并返回业务路由。
较为优选的，所述步骤104包括：
从控制模块下发的故障分析指令中解析出故障节点列表和故障光纤列表；
启动故障分析后，根据所述故障节点列表和故障光纤列表设置故障光纤和故障设备节点信息；
遍历全网所有业务，提取网络中受影响的业务；
依据业务等级由高到低结合设置的保护策略进行保护倒换；
返回包含有丢失业务比例、倒换业务比例参数的故障分析结果。
较为优选的，所述依据业务等级由高到低结合设置的保护策略进行保护倒换包括：
当光纤故障时，执行MSP1+1保护切换和MS-SPRing2保护切换，然后更新关联的通道通路或通道保护环路径，若切换失败，则进行通道保护环切换，若复用段和通道保护环都切换失败，则上报业务传输中断；
当节点故障时，仅执行MS-SPRing2保护切换，若复用段保护失败，则进行通道保护环切换，若复用段和通道保护环都切换失败，则上报业务传输中断。
较为优选的，所述MSP1+1保护使用一条光路保护另一条光路，所述MSP1+1保护切换分为单向倒换和双向倒换；
对于单向倒换，工作光路光纤故障时，仅将故障光纤的业务切换到保护光路同向光纤进行传输；
对于双向倒换，工作光路光纤故障时，双向光纤的业务均切换到保护光路进行传输。
较为优选的，所述MS-SPRing2保护，选取ITU-T G.808.2推荐的Wrapping保护方式，环网由两组光纤(S1/P2与S2/P1)构成，在设置保护时利用资源仿真模块中时隙资源管理模型的设置半帧方式进行资源分配。
本发明的有益效果为：可提供业务路由规划功能以及故障分析功能。添加业务时，可进行业务路由规划以及资源分配，解决目前电力通信网运维人员进行路由规划、资源管理时缺乏辅助决策方法的难题，提高业务安排效率以及准确性。故障分析功能可根据设置的节点故障以及链路故障进行故障分析，该功能可让运维人员检验反事故预案的有效性，提高运维人员对网络事故的分析、判断及应对处理能力。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明步骤103的流程示意图；
图3为本发明步骤104的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，一种面向电力通信SDH光传输网的仿真方法流程如下：
步骤101，控制模块通过socket接口下发创建数据库指令，资源仿真模块对数据库模块进行操作创建站点、设备节点、设备板卡、端口、光纤、光缆、2纤复用段环保护、线性复用段、1+1保护，通道以及业务数据表。
步骤102，控制模块通过socket接口向资源仿真模块下发创建网络指令，资源模块从数据库提取数据创建相关类模型对象并创建网络。
其中相关类模型对象有时隙资源管理模型、节点组模型、链路组模型、网络及保护组模型和业务及路由组模型。时隙资源模型主要包括SDH帧类、Slot类；节点组模型主要包括端口、设备板卡、设备节点、站点类模型；链路组模型主要包括光缆、光纤、光路类模型；网络及保护组模型主要包括二纤双向复用段保护环、线性复用段1+1保护类模型；业务及路由模型主要包括业务、通道类、通道保护类模型。
时隙资源管理模型是对SDH时隙资源进行管理，管理对象主要是光纤中的时隙资源。时隙资源管理模型包括SDH帧类、Slot类。Slot类中包含时隙类型、时隙状态以及该时隙在SDH帧中的位置信息等属性。SDH帧类主要实现对SDH映射复用体系进行建模，其中包含SDH帧速率等级、SDH帧中最大剩余可容纳C-12/3/4粒度业务信号数量以及业务信号占用的时隙位置信息等属性，并提供时隙分配、释放、更新、检查、设置半帧模式等方法。时隙资源进行时隙管理时，在光纤中会根据带宽生成对应的SDH帧，在光纤中配置业务信号时，首先检查当前SDH数据帧对象中是否有对应粒度的空闲时隙，检查是主要根据业务信号粒度，判断最大剩余可容纳C-12/3/4粒度业务信号数量是否为零。如不为零，则将该时隙状态设置为已分配业务状态，然后保存对应业务信息，最后更新当前可容纳最大业务信号数量。释放时隙为时隙分配的逆过程。SDH帧类中提供的设置半帧模式方法主要是用于二纤双向复用段保护环的资源分配，假设环网由两组光纤环(S1/P2与S2/P1)构成，在设置保护时将环上每段光纤设置为半帧模式，即将S1/P2光纤时隙资源的一半设置为工作通道(S1)，另一半设置为保护通道(P2)，并为S2/P1的工作通道提供反方向保护。
步骤103，控制模块通过socket接口下发添加新业务指令，资源仿真模块计算业务路由并更新剩余资源，将路由计算结果返回给控制模块。
如图2所示，定义业务路由为源端到宿端单方向的一条路径；对于通道，定义其由两条方向相反的业务路由组成；对于通道保护环，分为二纤单向通道保护环和二纤双向通道保护环，定义其由两条通道组成，且两条通道应能够成环。控制模块通过socket接口向资源仿真模块下发添加新业务指令，解析控制模块发送的指令，里面包含业务的源宿节点、带宽、等级等属性。添加业务，首先解析控制模块发送的指令，里面包含业务的源宿节点、带宽、等级等属性。对于指定现有的通道/通道保护环且通道/通道保护环中有可用时隙资源的业务，只需根据业务带宽分配时隙资源，返回路由结果。对于没有现有通道/通道保护环且无需配置通道保护环的业务，则利用KSP算法求解一条有可用时隙资源的最短路由，生成通道进行时隙资源分配。对于没有现有通道/通道保护环并需配置通道保护环的业务，则需利用KSP算法生成两条有可用时隙资源的最短路径，生成通道保护环，进行时隙资源分配。最后结束添加业务过程并返回业务路由。
步骤104，控制模块通过socket接口向行为仿真模块下发故障分析指令，行为仿真模块查询保护设置信息并进行保护倒换，行为仿真模块进行故障分析并将故障分析结果返回给控制模块。
如图3所示，控制模块下发的故障分析指令中携带故障节点列表和故障光纤列表。在启动故障分析后，设置故障光纤和故障设备节点信息，遍历全网所有业务，提取网络中受影响的业务，依据业务等级由高到底结合设置的保护策略进行保护倒换，并返回故障分析结果包括：丢失业务比例、倒换业务比例等参数。在进行保护倒换时，先考虑MSP1+1保护，再MS-SPRing2保护，最后考虑通道保护环。当光纤故障时，会执行MSP1+1保护切换和MS-SPRing2保护切换，接着更新关联的通道通路或通道保护环路径。若切换失败，则会进行通道保护环切换，若复用段和通道保护环都切换失败，则上报业务传输中断。当节点故障时，仅会执行MS-SPRing2保护切换，因为节点故障时，该节点配置的MSP1+1保护必然会失败。若复用段保护失败，则会执行与链路故障相同的操作。
保护分为MSP1+1保护和MS-SPRing2保护，对于MSP1+1保护，使用一条光路保护另一条光路，分为单向倒换和双向倒换两种情况。对于单向倒换，工作光路光纤故障时，仅将故障光纤的业务切换到保护光路同向光纤进行传输；对于双向倒换，工作光路光纤故障时，双向光纤的业务均切换到保护光路进行传输。对于MS-SPRing2保护，本发明选取ITU-TG.808.2推荐的Wrapping保护方式，环网由两组光纤(S1/P2与S2/P1)构成，在设置保护时利用资源仿真模块中时隙资源管理模型的设置半帧方式进行资源分配。
步骤105，控制模块通过socket接口向下发保存网络指令，资源仿真模块提取相关网络信息，保存到数据库，结束仿真。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种面向电力通信SDH光传输网的仿真方法，其特征在于，包括：
步骤101，控制模块向资源仿真模块下发创建数据库指令，资源仿真模块利用数据库模块创建数据表；
步骤102，控制模块向资源仿真模块下发创建网络指令，资源仿真模块从数据库模块提取数据进行创建网络操作并创建相关类模型对象；
步骤103，控制模块向资源仿真模块下发添加新业务指令，资源仿真模块计算业务路由并更新剩余资源，将路由计算结果返回给控制模块；
步骤104，控制模块向行为仿真模块发送故障分析指令，行为仿真模块查询保护设置信息并进行保护倒换，以及进行故障分析并将故障分析结果返回给控制模块；
步骤105，控制模块向资源仿真模块下发保存网络指令，资源仿真模块提取相关网络信息并保存至数据库，结束仿真；
所述步骤103用于添加业务时，进行业务路由规划以及资源分配，包括：
解析控制模块发送的添加新业务指令，得到业务的源宿节点、带宽、等级；
对于指定现有的通道/通道保护环，且通道/通道保护环中有可用时隙资源的业务，根据业务带宽分配时隙资源；
对于没有现有通道/通道保护环，且无需配置通道保护环的业务，利用KSP算法求解一条有可用时隙资源的最短路由，遍历最短路由经过的光纤，提取其所在光路的另一根反向相反的光纤，组成相反方向的业务路由，生成通道进行时隙资源分配；
对于没有现有通道/通道保护环并需配置通道保护环的业务，利用KSP算法生成两条有可用时隙资源的最短路径，生成两条通道组成通道保护环，进行时隙资源分配；
结束添加业务过程并返回业务路由。
2.根据权利要求1所述的面向电力通信SDH光传输网的仿真方法，其特征在于，所述步骤101中，资源仿真模块利用数据库模块创建数据表包括：
资源模块提取.xlsx格式的现网数据，根据现网数据创建相应的数据表；
所述数据表包括站点、设备节点、设备板卡、端口、光纤、光缆、二纤双向复用段保护环、线性复用段1+1保护，通道以及业务表。
3.根据权利要求1所述的面向电力通信SDH光传输网的仿真方法，其特征在于，所述步骤102中，相关类模型对象包括时隙资源管理模型、节点组模型、链路组模型、网络及保护组模型和业务及路由组模型。
4.根据权利要求3所述的面向电力通信SDH光传输网的仿真方法，其特征在于，所述时隙资源管理模型用于对SDH时隙资源进行管理，管理对象为光纤中的时隙资源，时隙资源管理模型中包含SDH帧类，Slot类；
其中，Slot类包含时隙类型、时隙占用状态以及该时隙在SDH帧中的位置信息；
SDH帧类包含SDH帧速率等级、SDH帧中最大剩余可容纳C-12/3/4粒度业务信号数量以及业务信号占用的时隙位置信息；
所述SDH帧类参照GB/T 15940-2008标准对SDH映射复用体系进行建模，并提供时隙分配、释放、更新、检查和设置半帧模式方法。
5.根据权利要求4所述的面向电力通信SDH光传输网的仿真方法，其特征在于，所述时隙资源进行管理时，在光纤中根据带宽生成对应的SDH帧，在光纤中配置业务信号时，首先检查当前SDH数据帧对象中是否有对应粒度的空闲时隙；
所述检查过程包括根据业务信号粒度，判断最大剩余可容纳C-12/3/4粒度业务信号数量是否为零；
如不为零，则将该时隙状态设置为已分配业务状态，然后保存对应业务信息，最后更新当前可容纳最大业务信号数量。
6.根据权利要求1所述的面向电力通信SDH光传输网的仿真方法，其特征在于，所述步骤104包括：
从控制模块下发的故障分析指令中解析出故障节点列表和故障光纤列表；
启动故障分析后，根据所述故障节点列表和故障光纤列表设置故障光纤和故障设备节点信息；
遍历全网所有业务，提取网络中受影响的业务；
依据业务等级由高到低 结合设置的保护策略进行保护倒换；
返回包含有丢失业务比例、倒换业务比例参数的故障分析结果。
7.根据权利要求6所述的面向电力通信SDH光传输网的仿真方法，其特征在于，所述依据业务等级由高到低 结合设置的保护策略进行保护倒换包括：
当光纤故障时，执行MSP1+1保护切换和MS-SPRing2保护切换，然后更新关联的通道通路或通道保护环路径，若切换失败，则进行通道保护环切换，若复用段和通道保护环都切换失败，则上报业务传输中断；
当节点故障时，仅执行MS-SPRing2保护切换，若复用段保护失败，则进行通道保护环切换，若复用段和通道保护环都切换失败，则上报业务传输中断。
8.根据权利要求7所述的面向电力通信SDH光传输网的仿真方法，其特征在于，所述MSP1+1保护使用一条光路保护另一条光路，所述MSP1+1保护切换分为单向倒换和双向倒换；
对于单向倒换，工作光路光纤故障时，仅将故障光纤的业务切换到保护光路同向光纤进行传输；
对于双向倒换，工作光路光纤故障时，双向光纤的业务均切换到保护光路进行传输。
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