CN112887207B - 用于电力ip-光通信网络的业务路由分配方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于电力IP‑光通信网络的业务路由分配方法及装置，该方法包括：根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型；根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值；根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，以根据所述最优业务工作路径完成路由分配。本发明能确保通信时延满足预设要求，增强了整个电力IP‑光通信网络的链路中断抗风险能力，从而降低了业务传输风险及阻塞率。

Description

用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法及装置
技术领域
本发明涉及电力通信技术领域，尤其涉及一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法及装置。
背景技术
信息物理融合系统(Cyber-Physical System，简称CPS)是将计算、网络和物理环境有机结合在一起的多维系统，它有效协调计算资源和物理资源，为大型工程系统提供试探感知、动态控制和信息服务。电力IP-光通信网络即为一种典型的CPS，上面承载了各类电力通信业务，例如继电保护业务、安全稳定控制业务、调度自动化业务和视频会议等，它们在电力系统中各有各的功能，是实现电力系统实时性、可靠性、安全性的重要保障。信息网络的通信链路上承载着这些业务，如果某条承载关键业务的链路发生中断，那将会对电网造成巨大损坏。
现有技术中，基于业务重要度规划业务路由，将系统集中风险变为分散风险；还有对业务重要度进行排序，通过改进的Bhandari算法完成配置两条完全不相交的双路由方法，然而，现有技术只考虑了业务重要度指标，忽略了电力通信业务的时延特征；还有根据业务的重要度计算总风险度，根据总风险度确定最优路径，但仅仅通过总风险确定最优路径，往往会出现个别通道风险特别高的情况，当高风险通道出现故障时，会严重影响电力通信网的安全性。
因此，现在亟需一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法及装置来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法及装置。
本发明提供一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，包括：
根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型；
根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值；
根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，以根据所述最优业务工作路径完成路由分配。
根据本发明提供的一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，在所述根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型之前，所述方法还包括：
获取所述目标业务中每个变电站点的电压等级，并根据所述电压等级得到站点等级差；
根据链路重要度和单位长度链路可用率，得到链路可用性；
根据经过同一高压线塔并连接不同变电站点的链路，构建共享链路风险组。
根据本发明提供的一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，所述业务路由路径满意度模型具体包括：
Figure BDA0002917482680000021
Figure BDA0002917482680000022
Figure BDA0002917482680000031
Figure BDA0002917482680000032
Figure BDA0002917482680000033
Ae＝MTBF/(MTBF+MTTR)；
Figure BDA0002917482680000034
Figure BDA0002917482680000037
Figure BDA0002917482680000035
其中，ui表示第i个节点电压等级，uj表示第j个节点电压等级，ux表示第x个节点电压等级，uy表示第y个节点电压等级，e表示节点对(i，j)间的链路，l表示节点对(x，y)间的链路，De表示链路e站点等级差值归一化值，V表示节点集合，E表示通信链路集合，ψe表示链路e的边介数，ψx,y(e)表示经过链路边的最短路径数，ψx,y表示网络中最短路径数，
Figure BDA0002917482680000036
为归一化的链路电压等级值，
Figure BDA0002917482680000038
表示通信链路对应的输电线路电压等级，
Figure BDA0002917482680000039
表示线路电压集合U中的最大值，
Figure BDA00029174826800000310
表示线路电压集合U中的最小值，Ie表示链路重要度，χe表示链路可用性，Ce表示链路类型参数，L表示链路e的长度，Ae L表示长度为L的链路可用率，MTBF表示两次故障间隔的平均时间，MTTR表示故障修复时间的平均值，δe表示决策变量，
Figure BDA0002917482680000042
表示网络中所有共享风险链路组集合，
Figure BDA0002917482680000041
表示链路满意度，w1表示链路可用性权重，w2表示边介数权重，w3表示站点等级差参数权重，p表示路径集合，nhop表示路径总跳数。
根据本发明提供的一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，所述链路可用性权重、所述边介数权重和所述站点等级差权重是通过熵权法计算得到的。
根据本发明提供的一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，所述根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值，包括：
通过K条最短路径算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，并对求解结果进行判断，若满足预设时延要求，则获取得到多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值。
根据本发明提供的一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，所述根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，包括：
将多条业务路由路径中互不相交的业务路由路径作为目标业务路由路径；
获取最大路径满意度值对应的目标业务路径，并根据所述最大路径满意度值对应的目标业务路径和所述目标业务的业务类型，得到最优业务工作路径；
根据所述最优业务工作路径，对所述目标业务进行业务路由分配。
根据本发明提供的一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，所述根据所述最大路径满意度值对应的目标业务路径和所述目标业务的业务类型，得到最优业务工作路径，包括：
根据所述目标业务的业务类型，判断所述目标业务的路由分配需求；
若判断获知所述目标业务为无双通道需求业务，则直接将最大路径满意度值对应的目标业务路径作为所述目标业务的最优业务工作路径；
若判断获知所述目标业务为双通道需求业务，则根据目标业务路径的路径满意度值排序结果，确定所述目标业务的最优业务工作路径和业务工作备用路径，其中，所述最优业务工作路径为最大路径满意度值对应的目标业务路径。
本发明还提供一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配装置，包括：
模型建立模块，用于根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型；
满意度获取模块，用于根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值；
路由分配模块，用于根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，以根据所述最优业务工作路径完成路由分配。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法的步骤。
本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法及装置，通过建立业务路由路径满意度模型，采用深度强化学习算法对所述路径满意度模型进行路由规划，获取最优业务工作路径，确保通信时延满足预设要求，增强了整个电力IP-光通信网络的链路中断抗风险能力，从而降低了业务传输风险及阻塞率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法的流程示意图；
图2为本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法的共享风险链路组示意图；
图3为本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法的权重参数计算流程示意图；
图4为本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配装置的结构示意图；
图5为本发明提供的电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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，本领域普通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。
图1为本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法的流程示意图，如图1所示，本发明提供了一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，包括：
步骤101，根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型。
在本发明中，具体地，站点等级差用站点电压等级代替，站点等级差与站点电压值呈正比关系，站点电压值越高，站点等级也相应越高。链路两端站点等级差值越小的链路在路由选择时被选中的概率越大，反之则越小。
其中，能源互联网是通信网络和物理电网组成的典型的信息物理系统，通信链路与电力线路往往同架构敷设，交换机及路由器等相关的通信设备往往部署在变电站点内。不同变电站站点等级也有差异，站点等级值一般与站点电压值呈正相关关系。依据电压等级关系和区域划分的原则，要求电力业务传输时，相邻变电站点的站点等级应相同或者相近，尽量避免跨站点等级传输，但在跨区互联电网中，为实现远距离输电并降低输电成本，一条高压(特高压、超高压)输电线路在输电过程中往往交叉跨越临近区域中多个低级别的站点和线路，若不对路径上站点等级进行限定，可能会导致业务迂回路径过长，增大业务传输时延及网络风险，站点等级差的概念因此而提出。
具体地，链路可用性是影响路径选择的关键因素，链路可用性与链路在网络中的边介数、链路重要度和链路可用率因素密切相关。
具体地，共享链路风险组(Shared Risk Link Group，简称SRLG)的定义为：通常将一组链路共享同一物理资源，并将网络中同根光纤共享，共用一个光纤通道及接入同一节点的光纤波长信道定义为一组SRLG。在工程实践中发现，相较于单点或单链路故障，网络中更多故障是因SRLG因素引起的。
其中，共享链路风险组是鉴于同一光缆通道中的多根光纤在通道故障或者光纤挖断情况下存在同时故障可能性的情况下提出的，共享链路风险组表征链路之间相关性及故障之间的关联。
具体地，在步骤101中，根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型，进一步包括，针对目标业务的请求，为了实现准确高效的目标业务路由计算，考虑目标业务请求数据中的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组的链路可靠性影响因素，建立链路模型求取业务路由路径满意度。
步骤102，根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值。
具体地，深度强化学习算法包括但不限于K条最短路径算法(K-Shortest Pathes，简称KSP)算法。
具体地，所述预设条件包括设定的目标时延要求的条件，在本发明中，保护类业务通信时延阈值为10毫秒，控制类业务时延范围为30毫秒等。
具体地，步骤102进一步包括，根据深度强化学习算法对业务路由路径满意度模型进行多次迭代学习，寻求路径的最优解，实现业务在模型中更为准确、高效的业务路由计算，得到满足预设条件的多条业务路由路径及多条业务路由路径对应的满意度值。
步骤103，根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，以根据所述最优业务工作路径完成路由分配。
具体地，根据目标业务的业务类型划分为无双通道需求业务和双通道需求业务，根据目标业务的分类需求分别规划不同的业务工作路径，通过路径满意度值的大小决定最优工作路径的选取，无双通道需求业务可直接选取路径满意度值最大的路径为最优工作路径，有双通道需求业务选取最大的路径为最优工作路径，另一条作为备选路径(可选取仅小于路径满意度最大值的其他路径)。
本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，通过建立业务路由路径满意度模型，采用深度强化学习算法对所述路径满意度模型进行路由规划，获取最优业务工作路径，确保通信时延满足预设要求，增强了整个电力IP-光通信网络的链路中断抗风险能力，从而降低了业务传输风险及阻塞率。
在上述实施例的基础上，在所述根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型之前，所述方法还包括：
获取所述目标业务中每个变电站点的电压等级，并根据所述电压等级得到站点等级差；
根据链路重要度和单位长度链路可用率，得到链路可用性；
根据经过同一高压线塔并连接不同变电站点的链路，构建共享链路风险组。
具体地，将通信网络拓扑用无向图G(V,E)来表示，其中V是节点集合，是对能源互联网通信网络中IP层数据交换设备及光传输设备的抽象，E是通信链路集合，是对不同站点间通信链路的抽象。
具体地，链路两端站点等级差值越小的链路在路由选择时被选中的概率越大，反之则越小。
具体地，所述站点电压等级共有μ类不同的电压等级，记为集合U，所述电压等级可以为66KV、110KV、220KV、500KV或750KV。
进一步地，用站点电压等级代替站点等级值，则站点等级差计算方法为：
Figure BDA0002917482680000091
其中，ui表示第i个节点电压等级，uj表示第j个节点电压等级，ux表示第x个节点电压等级，uy表示第y个节点电压等级，e表示节点对(i，j)间的链路，l表示节点对(x，y)间的链路，De表示链路e站点等级差值归一化值。
具体地，边介数反映链路在整个网络中作用和影响力的全局特征量，计算时用经过该边的最短路径数与网络中所有最短路径数的比值来表示，计算公式表示为：
Figure BDA0002917482680000101
其中，ψe表示链路e的边介数，ψx,y(e)表示经过链路边的最短路径数，ψx,y表示网络中最短路径数。
具体地，获取链路重要度，需采用min-max方法对线路电压等级进行标准化处理，所述标准化处理公式为：
Figure BDA0002917482680000102
Figure BDA0002917482680000103
其中，
Figure BDA0002917482680000104
为归一化的线路电压值，
Figure BDA0002917482680000105
表示通信链路对应的输电线路电压等级，
Figure BDA0002917482680000106
表示线路电压集合U中的最大值，
Figure BDA0002917482680000107
表示线路电压集合U中的最小值，Ie表示链路重要度，Ie与
Figure BDA0002917482680000108
成正比关系。
需要说明的是，在本发明中，链路重要度指链路故障时对能源互联网稳定运行的影响程度。由于在能源互联网通信网络中通信链路与电力线路往往同架构架设，因而用电力线路的重要度来近似代替通信链路重要度。电力线路重要度与输电线路电压等级相关，电压等级越高，意味着传输范围越广，因此链路重要度也越大。
具体地，链路可用率是描述线路稳定性的重要指标，它与链路平均故障间隔时间(Mean Time Between Failures，简称MTBF)和链路平均故障修复时间(Mean Time ToRepair，简称MTTR)相关，单位长度链路可用率为：
Ae＝MTBF/(MTBF+MTTR)；
其中，MTBF表示两次故障间隔的平均时间，MTTR表示故障修复时间的平均值，Ae为单位长度链路可用率。
需要说明的是，由于电力通信光缆多架设或敷设在较为偏僻的野外环境，不可避免受到自然因素影响(如雷雨、大风、冰覆等)或人为破坏而出现链路故障，因此需要用到链路可用率作为描述线路稳定性的重要指标。在能源互联网通信网中不同等级变电站点间主要采用全介质自承式(All Dielectric Self-Supporting，简称ADSS)光纤、光纤复合架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，简称OPGW)和普通光纤3种传输介质传输流量，而不同类型光纤即便在同等条件下可用性也不尽相同。相关研究表明：每公里ADSS光缆比OPGW光缆的故障率高0.4％～0.6％，因此链路类型也是影响链路可用性的重要因素。
进一步地，链路可用性与链路在网络中链路重要度及链路可用率因素密切相关，链路可用性公式表示为：
Figure BDA0002917482680000111
其中，χe表示链路可用性，Ce表示链路类型参数，L表示链路e的长度，Ae L表示长度为L的链路可用率。
需要说明的是，重要度大的通信链路往往是网络中信息汇集的关键线路，承载的通信流量也越大，为均衡业务分布降低网络总体风险，因此重要度大的链路可用性更低。
优选地，可用率高的OPGW线路可用性要大于低可用率的ADSS光缆。
图2为本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法的共享风险链路组示意图，可参考图2所示，在本发明中，将能源互联网中经过同一高压线塔并连接不同变电站点的一组链路定义为一个SRLG(由于网络中的SRLG根据实际光缆架设确定)，如图2中3个SRLG已用圈标出。由于链路AD、AC、AB经过同一高压线塔，一旦高压线塔故障，三条链路将同时故障，因此它们属于一个SRLG，同样地链路ED、EF及FD、FE、FG各为一个SRLG。而且可以看出，一个SRLG往往有多条链路，而一条链路也可能属于多个SRLG，如链路EF。
具体地，记
Figure BDA0002917482680000126
为网络中所有SRLG集合，δe为决策变量，将链路e在
Figure BDA0002917482680000125
中的归属情况表示为：
Figure BDA0002917482680000121
其中，δe为决策变量，
Figure BDA0002917482680000122
为网络中所有共享风险链路组集合。
进一步地，所述业务路由链路满意度根据站点等级差、链路可用性及边介数的加权和获取，获取链路满意度的公式为：
Figure BDA0002917482680000123
其中，
Figure BDA0002917482680000124
为链路满意度，w1为链路可用性权重，w2为边介数权重，w3为站点等级差参数权重。需说明的是，链路满意度与链路可用性呈正相关关系，链路可用性值越大，链路满意度越高，反之则越低；边介数越大，该链路被网络中最短路径经过的次数越多，则链路传输和控制能力也越强，因此在传输过程中，业务更容易在这样的链路上汇聚，一旦链路中断或故障所产生的网络影响也越大，链路满意度越低。同样的，站点等级差越大，链路满意度越低。
图3为本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法的权重参数计算流程示意图，可参考图3所示，在上述实施例的基础上，所述链路可用率权重、所述边介数权重和所述站点等级差权重是通过熵权法计算得到的，具体利用熵权法计算权重参数的步骤包括：
步骤301，建立第一矩阵[Amn]|E|×3，获取所述第一矩阵中最大的矩阵：
Figure BDA0002917482680000131
其中，第一矩阵中各列元素分别为链路可用性、边介数及链路站点等级差3个指标，|E|表示网络中链路数量；
步骤302，根据所述第一矩阵与所述第一矩阵中最大的矩阵的比值构造第二矩阵M：
M＝(Mmn)|E|×3；
Mmn＝Amn/A*，m＝1,2,...|E|,n＝1,2,3；
步骤303，将所述第二矩阵中元素按列进行归一化处理后，得到第三矩阵N，所述第三矩阵中元素Nmn表示为：
Figure BDA0002917482680000132
步骤304，计算第三矩阵N中第n个参数的熵值：
Figure BDA0002917482680000133
其中，
Figure BDA0002917482680000134
为第n个参数的熵值，θ为正常数，取θ＝1；
其中，熵不仅可以度量不确定性，还可以在综合评价中确定各指标的离散程度，离散程度大的指标，在综合评价中影响权重越大，对应的熵值越小。
步骤305，根据所述第n个参数的熵值计算所述第n个参数的差异系数：
Figure BDA0002917482680000141
步骤306，根据所述第n个参数的差异系数计算所述第n个参数权重：
Figure BDA0002917482680000142
进一步地，通过熵权法计算所述链路可用性权重、边介数权重和站点等级差权重，根据所述链路可用性、所述边介数、所述站点等级差和所述对应的各权重参数的加权和，获取链路满意度值，根据所述链路满意度值获取业务路由路径满意度，所述业务路由路径满意度公式为：
Figure BDA0002917482680000143
其中，
Figure BDA0002917482680000144
为链路满意度，δe为决策变量，p为路径集合，nhop为路径总跳数。
对电网中业务路由进行规划分配时，采用整数线性规划(Integer LinerProgramming，简称ILP)能得到问题最优解，但由于受到网络中业务分布、节点数、链路数、时间片、频率隙数等多个变量的影响与制约，在大规模网络中属于NP完全问题，求解复杂度高，计算效率低，很难满足业务要求。为降低求解难度，对大规模网络中的RMSA问题采用启发式求解方案，以期在代价(例如时间、成本、跳数)允许范围内得到问题的解决方案，因此本发明提出一种基于路径满意度的路由分配算法。
在上述实施例的基础上，所述根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值，包括：
通过K条最短路径算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，并对求解结果进行判断，若满足预设时延要求，则获取得到多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值。
其中，K条最短路径算法，即根据给定初始节点和目标节点，在初始节点和目标节点中寻找最短路径的算法，通过寻找最短路径，以最少的跳数完成从初始节点到目标节点的业务传输。此外，除了要确定最短路径之外，还要依次确定次短路径、第三短路径，直至获取第K短路径。
通过K条最短路径算法从业务路由路径满意度模型中产生满足预设时延要求的K条路径，同时获取K条路径对应的路径满意度值。
在上述实施例的基础上，所述根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，包括：
将多条业务路由路径中互不相交的业务路由路径作为目标业务路由路径；
获取最大路径满意度值对应的目标业务路径，并根据所述最大路径满意度值对应的目标业务路径和所述目标业务的业务类型，得到最优业务工作路径；
根据所述最优业务工作路径，对所述目标业务进行业务路由分配。
具体地，在现有能源互联网通信网中，还承载着继电保护、安全稳定控制、调度自动化等各类业务。根据业务分区原则及在能源互联网运行中的作用，将业务划分为生产控制大区和管理信息大区，其中生产控制大区又进一步区分为控制区和非控制区，在本发明中，所述目标业务依据业务重要度、双通道、实时性、可靠性指标的不同，将能源互联网通信业务分为以下4类：
第I类业务，有双通道配置要求，对能源互联网稳定运行极其重要的保护、控制类业务，实时性、可靠性指标要求极为严格，通常要求在毫秒级时间尺度内完成端到端传输；采用双路由配置，在工作路径故障后，切换到预先配置的备用路径上并根据预留专用资源实现业务带宽分配；
第Ⅱ类业务，有双通道配置要求，实时性、可靠性指标仅次于第I类业务的调度电话、调度自动化、广域相量测量及遥测类业务；需要注意的是，尽管都有双路径要求，但不同于上面第I类业务中资源独占方式，这类业务常采用共享备份路径保护以提高资源利用率，但由于其业务等级较高，在传输期间内拥有对通道的绝对占用权，直至业务处理完毕其他业务才可以占用所占通道；
第Ⅲ类业务，无双通道需求，实时宽带类业务，如视频会议、变电站视频监测、雷电定位监测和保护信息管理等为第Ⅲ类业务；
第Ⅳ类业务，无双通道需求，非实时窄带业务，如雷电定位监测和保护信息管理、办公自动化等为第Ⅳ类业务。
针对上述4类业务在双通道、实时性及带宽需求3个指标进行规范化处理，然后采用三角模融合方法确定等级，可参考表1：
表1
Figure BDA0002917482680000161
具体地，采用K条最短路径算法计算满足预设时延要求的K条路径，获取K条业务路由路径中互不相交的业务路由路径，作为目标业务路由路径；从互不相交的目标业务路由路径中选取路径满意度值最大的路径，结合目标业务的业务类型，获取最优的业务工作路径，完成业务路由的最佳分配方案，使得系统的综合风险度最小。
在上述实施例的基础上，根据所述最大路径满意度值对应的目标业务路径和所述目标业务的业务类型，得到最优业务工作路径，包括：
根据所述目标业务的业务类型，判断所述目标业务的路由分配需求；
若判断获知所述目标业务为无双通道需求业务，则直接将最大路径满意度值对应的目标业务路径作为所述目标业务的最优业务工作路径；
若判断获知所述目标业务为双通道需求业务，则根据目标业务路径的路径满意度值排序结果，确定所述目标业务的最优业务工作路径和业务工作备用路径，其中，所述最优业务工作路径为最大路径满意度值对应的目标业务路径。
具体地，采用K条最短路径算法计算满足预设时延要求的K条路径，将K条业务路由路径中互不相交的业务路由路径及其对应的路径满意度存储于集合
Figure BDA0002917482680000171
中。其中，选择互不相交的业务路由路径是为了避免或降低因链路归属于同一个共享链路风险组而引起关联故障，从而可以提高路径的可靠性。
进一步地，根据目标业务的业务类型选择不同的工作路径分配方案：
若目标业务的业务类型为第Ⅲ类业务或第Ⅳ类业务，满足无双通道需求，则将集合
Figure BDA0002917482680000172
中路径满意度值最大的路径作为目标业务的最优业务工作路径；若目标业务的业务类型为第I类业务或第Ⅱ类业务，满足双通道需求业务，则根据路径满意度值的排序结果，从集合
Figure BDA0002917482680000173
中不相交的业务路由路径中选取路径满意度值最大者为目标业务的最优业务工作路径，次短的另一条路径作为业务备用路径，这样既保证了业务的时延敏感性要求，又降低了传输风险。
若两条路径满意度相同，则选择时延小的为业务工作路径，另一条为备用路径。
图4为本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配装置的结构示意图，如图4所示，本发明提供了一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配装置，包括模型建立模块401、满意度获取模块402和路由分配模块403，其中，模型建立模块401用于根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型；满意度获取模块402用于根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值；路由分配模块403用于根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，以根据所述最优业务工作路径完成路由分配。
本发明提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配装置，通过模型建立模块建立业务路由路径满意度模型，在满意度获取模块中采用深度强化学习算法对所述路径满意度模型进行路由规划，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值，再经过路由分配模块获取最优业务工作路径，完成业务工作路径的路由分配，确保通信时延满足预设要求，增强了整个电力IP-光通信网络的链路中断抗风险能力，从而降低了业务传输风险及阻塞率。
本发明实施例提供的装置是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
图5为本发明提供的电子设备的结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)502、存储器(memory)503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储器503中的逻辑指令，以执行用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，该方法包括：根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型；根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值；根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，以根据所述最优业务工作路径完成路由分配。
此外，上述的存储器503中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，该方法包括：根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型；根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值；根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，以根据所述最优业务工作路径完成路由分配。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，该方法包括：根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型；根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值；根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，以根据所述最优业务工作路径完成路由分配。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，其特征在于，包括：
根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型；
根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值；
根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，以根据所述最优业务工作路径完成路由分配；
其中，所述业务路由路径满意度模型具体包括：
Figure FDA0003620207140000011
Figure FDA0003620207140000012
Figure FDA0003620207140000013
Figure FDA0003620207140000014
Figure FDA0003620207140000015
A e＝MTBF/(MTBF+MTTR)；
Figure FDA0003620207140000016
Figure DEST_PATH_BDA0002917482680000037
Figure FDA0003620207140000021
其中，u i 表示第i个节点电压等级，u j 表示第j个节点电压等级，u x 表示第x个节点电压等级，u y 表示第y个节点电压等级，e表示节点对(i，j)间的链路，l表示节点对(x，y)间的链路，D e 表示链路e站点等级差值归一化值，V表示节点集合，E表示通信链路集合，ψ e 表示链路e的边介数，ψ x,y (e)表示经过链路边的最短路径数，ψ x,y 表示网络中最短路径数，
Figure FDA0003620207140000022
为归一化的链路电压等级值，
Figure FDA0003620207140000023
表示通信链路对应的输电线路电压等级，
Figure FDA0003620207140000024
表示线路电压集合U中的最大值，
Figure FDA0003620207140000025
表示线路电压集合U中的最小值，I e 表示链路重要度，χ e 表示链路可用性，C e 表示链路类型参数，L表示链路e的长度，A e L 表示长度为L的链路可用率，Ae为单位长度链路可用率，MTBF表示两次故障间隔的平均时间，MTTR表示故障修复时间的平均值，δ e 表示决策变量，
Figure FDA0003620207140000026
表示网络中所有共享风险链路组集合，
Figure DEST_PATH_BDA0002917482680000144
表示链路满意度，w 1表示链路可用性权重，w 2表示边介数权重，w 3表示站点等级差参数权重，p表示路径集合，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
为业务路由路径满意度，n hop 表示路径总跳数。
2.根据权利要求1所述的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，其特征在于，在所述根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型之前，所述方法还包括：
获取所述目标业务中每个变电站点的电压等级，并根据所述电压等级得到站点等级差；
根据链路重要度和单位长度链路可用率，得到链路可用性；
根据经过同一高压线塔并连接不同变电站点的链路，构建共享链路风险组。
3.根据权利要求1所述的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，其特征在于，所述链路可用性权重、所述边介数权重和所述站点等级差权重是通过熵权法计算得到的。
4.根据权利要求1所述的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，其特征在于，所述根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值，包括：
通过K条最短路径算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，并对求解结果进行判断，若满足预设时延要求，则获取得到多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值。
5.根据权利要求1所述的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，其特征在于，所述根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，包括：
将多条业务路由路径中互不相交的业务路由路径作为目标业务路由路径；
获取最大路径满意度值对应的目标业务路径，并根据所述最大路径满意度值对应的目标业务路径和所述目标业务的业务类型，得到最优业务工作路径；
根据所述最优业务工作路径，对所述目标业务进行业务路由分配。
6.根据权利要求5所述的用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法，其特征在于，根据所述最大路径满意度值对应的目标业务路径和所述目标业务的业务类型，得到最优业务工作路径，包括：
根据所述目标业务的业务类型，判断所述目标业务的路由分配需求；
若判断获知所述目标业务为无双通道需求业务，则直接将最大路径满意度值对应的目标业务路径作为所述目标业务的最优业务工作路径；
若判断获知所述目标业务为双通道需求业务，则根据目标业务路径的路径满意度值排序结果，确定所述目标业务的最优业务工作路径和业务工作备用路径，其中，所述最优业务工作路径为最大路径满意度值对应的目标业务路径。
7.一种用于电力IP-光通信网络的业务路由分配装置，其特征在于，所述装置包括：
模型建立模块，用于根据目标业务的站点等级差、链路可用性和共享链路风险组，建立业务路由路径满意度模型；其中，所述业务路由路径满意度模型具体包括：
Figure FDA0003620207140000041
Figure FDA0003620207140000042
Figure FDA0003620207140000043
Figure FDA0003620207140000044
Figure FDA0003620207140000045
Ae＝MTBF/(MTBF+MTTR)；
Figure FDA0003620207140000051
Figure 148922DEST_PATH_BDA0002917482680000037
Figure FDA0003620207140000052
其中，u i 表示第i个节点电压等级，u j 表示第j个节点电压等级，u x 表示第x个节点电压等级，u y 表示第y个节点电压等级，e表示节点对(i，j)间的链路，l表示节点对(x，y)间的链路，D e 表示链路e站点等级差值归一化值，V表示节点集合，E表示通信链路集合，ψ e 表示链路e的边介数，ψ x,y (e)表示经过链路边的最短路径数，ψ x,y 表示网络中最短路径数，
Figure FDA0003620207140000053
为归一化的链路电压等级值，
Figure FDA0003620207140000054
表示通信链路对应的输电线路电压等级，
Figure FDA0003620207140000055
表示线路电压集合U中的最大值，
Figure FDA0003620207140000056
表示线路电压集合U中的最小值，I e 表示链路重要度，χ e 表示链路可用性，C e 表示链路类型参数，L表示链路e的长度，A e L 表示长度为L的链路可用率，Ae为单位长度链路可用率，MTBF表示两次故障间隔的平均时间，MTTR表示故障修复时间的平均值，δ e 表示决策变量，
Figure FDA0003620207140000057
表示网络中所有共享风险链路组集合，
Figure 534904DEST_PATH_BDA0002917482680000144
表示链路满意度，w 1表示链路可用性权重，w 2表示边介数权重，w 3表示站点等级差参数权重，p表示路径集合，
Figure 314641DEST_PATH_IMAGE001
为业务路由路径满意度，n hop 表示路径总跳数；
满意度获取模块，用于根据深度强化学习算法，对所述业务路由路径满意度模型进行求解，获取满足预设条件的多条业务路由路径和每条业务路由路径对应的路径满意度值；
路由分配模块，用于根据所述目标业务的业务类型和所述路径满意度值，获取所述目标业务的最优业务工作路径，以根据所述最优业务工作路径完成路由分配。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述用于电力IP-光通信网络的业务路由分配方法的步骤。
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