電力骨干光傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)路由規(guī)劃

賀恩歡　楊艷敏　梁雪松

摘 要：隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，電力系統(tǒng)的通信業(yè)務(wù)將逐漸轉(zhuǎn)向大顆粒IP業(yè)務(wù)，而電力系統(tǒng)中存在多種業(yè)務(wù)，各個(gè)業(yè)務(wù)的傳輸要求也各不相同。因此在電力行業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化、IP化的同時(shí)，也給電力骨干光傳輸網(wǎng)的業(yè)務(wù)傳輸提出了新的要求。文章通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)需求，提出在電力骨干光傳輸網(wǎng)中，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)先等級(jí)的傳輸，從而提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性的路由規(guī)劃算法。

關(guān)鍵詞：電力光骨干傳輸網(wǎng)；路由規(guī)劃；業(yè)務(wù)；可靠性

引言

隨著電力通信及電力通信業(yè)務(wù)與電網(wǎng)之間聯(lián)系的日益緊密起來(lái)，電力骨干傳輸網(wǎng)應(yīng)用的日益增多。電力骨干光傳輸網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，在實(shí)際工作中對(duì)電力通信的相關(guān)生產(chǎn)業(yè)務(wù)、調(diào)度業(yè)務(wù)、經(jīng)營(yíng)管理等業(yè)務(wù)有著重大影響，而且電力骨干傳輸網(wǎng)扮演著重要的角色[1]。因此，研究電力骨干光傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)路由規(guī)劃對(duì)于提升電力業(yè)務(wù)的傳輸可靠性和網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行有著重要的意義。

1 電力骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)和傳輸網(wǎng)可靠性

面對(duì)多層次、多對(duì)象、多尺度的復(fù)雜大電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，電力通信網(wǎng)將面臨諸多挑戰(zhàn)，如何提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性是大家重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一?，F(xiàn)將業(yè)務(wù)按照以下幾個(gè)方面進(jìn)行分類。

1.1 業(yè)務(wù)分類

電力系統(tǒng)基于業(yè)務(wù)屬性可以分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。而電力系統(tǒng)又由四個(gè)安全區(qū)組成；在業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層面，各類業(yè)務(wù)根據(jù)其特性承載于不同的網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)通道。目前電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載方式有五小類：專用通道、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)、調(diào)度交換網(wǎng)、行政交換網(wǎng)。

1.2 業(yè)務(wù)需求

不同業(yè)務(wù)及同種業(yè)務(wù)在不同的承載方式下的通信需求不盡相同，文章從帶寬、時(shí)延以及可靠性三個(gè)方面對(duì)現(xiàn)有的電力通信業(yè)務(wù)的需求進(jìn)行分析。其中，將帶寬由低到高分為64Kb/s以下、64Kb/s、64Kb/s-2Mb/s、2Mb/s、2Mb/s以上等五個(gè)等級(jí)進(jìn)行分類；將業(yè)務(wù)時(shí)延按照8ms、10ms、15ms、30ms、100ms、150ms、秒級(jí)、1min這八個(gè)等級(jí)進(jìn)行分析；可靠性可由多種指標(biāo)來(lái)表示，這里用誤碼率對(duì)各業(yè)務(wù)的可靠性需求進(jìn)行說(shuō)明，將誤碼率按照10-9～10-3七個(gè)等級(jí)劃分業(yè)務(wù)。

1.3 電力骨干光傳輸網(wǎng)可靠性

為了滿足電力通信網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的發(fā)展需要，各種新業(yè)務(wù)應(yīng)運(yùn)而生。而且電力通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)向著多元化、信息化、智能化方向發(fā)展，更加可靠、優(yōu)質(zhì)的通信服務(wù)才能保障電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行，為了適應(yīng)新業(yè)務(wù)接入給電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊，需要提高通信可靠性，從通信層面減輕新業(yè)務(wù)接入產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素。

2 光網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃方法

2.1 光網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃的基本要求

路由規(guī)劃的目標(biāo)是在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的同時(shí)，尋找滿足業(yè)務(wù)QOS要求的最佳可用路徑。服務(wù)質(zhì)量是否滿足要求可以通過(guò)測(cè)量業(yè)務(wù)的多個(gè)測(cè)量參數(shù)來(lái)度量，測(cè)量參數(shù)的選擇與算法的計(jì)算復(fù)雜性有很大關(guān)系。若算法的計(jì)算復(fù)雜性簡(jiǎn)單且對(duì)服務(wù)質(zhì)量的判斷準(zhǔn)確，則這種度量參數(shù)算法越實(shí)用，所以參數(shù)問(wèn)題選擇的合理性對(duì)路由規(guī)劃有著重要意義。在光網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃時(shí)主要將帶寬、時(shí)延和丟包率作為主要的度量參數(shù)[2]。

2.2 路由規(guī)劃方法分類

路由規(guī)劃方法從總的來(lái)說(shuō)可以分為兩大類：集中式路由方法和分布式路由方法。而集中式路由規(guī)劃方法需要控制每個(gè)信道的請(qǐng)求這一點(diǎn)可以保證給路由規(guī)劃提供更加全面的選擇，但是在實(shí)際情況中很難做到對(duì)完整的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息并將其進(jìn)行集中控制，從而導(dǎo)致集中式選擇算法的實(shí)用性差；分布式路由規(guī)劃方法具有不錯(cuò)的可靠性和拓展能力，在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間可能存在大量可用路徑，因此，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)在進(jìn)行路由規(guī)劃時(shí)選擇一條最佳的路徑并不簡(jiǎn)單。現(xiàn)今有幾種經(jīng)典的啟發(fā)式算法比較受相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。

2.3 電力光骨干傳輸網(wǎng)可靠路由規(guī)劃典型算法

為了滿足電力通信業(yè)務(wù)的需求、加速算法收斂速度等，針對(duì)多約束路由問(wèn)題的求解，經(jīng)常采用啟發(fā)式算法，如基于快速分類的非支配排序遺傳算法、遺傳算法、蟻群算法和粒子群算法等。但是有些算法本身存在一些缺點(diǎn)：遺傳算法是在次優(yōu)解的基礎(chǔ)上得到的最優(yōu)解，因此獲得最優(yōu)解的時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)；然而由于蟻群算法有收斂速度慢的問(wèn)題，可能造成算法迭代過(guò)程中出現(xiàn)早熟收斂或停滯現(xiàn)象。

因?yàn)楝F(xiàn)有的遺傳算法還存在一些需要改進(jìn)的空間，而混合整數(shù)線性規(guī)劃方法也可以解決復(fù)雜的組合優(yōu)化。它不僅可以將目標(biāo)和數(shù)值約束條件相結(jié)合并應(yīng)用到路由規(guī)劃中，達(dá)到數(shù)值條件的全局約束；而且在最優(yōu)解無(wú)法求出時(shí)，也可以在短時(shí)間內(nèi)獲得次優(yōu)解[3]。

3 電力骨干光傳輸網(wǎng)可靠路由規(guī)劃方案

路由規(guī)劃的目的是找到一條同時(shí)滿足多個(gè)路由規(guī)劃的約束條件，從而使網(wǎng)絡(luò)資源的利用率最高。因此，該路由規(guī)劃問(wèn)題是可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)NP完全問(wèn)題處理。本文采用混合整數(shù)線性規(guī)劃算法，提出了一種基于電力骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)的可靠路由規(guī)劃方案，下面給出具體分析。

（1）首先，根據(jù)章節(jié)1中的業(yè)務(wù)分類分析和需求分析，根據(jù)路由規(guī)劃方法中需要考慮的度量參數(shù)帶寬、時(shí)延和丟包率，并根據(jù)層次分析法得到這三個(gè)參數(shù)在路由規(guī)劃過(guò)程中的重要程度分配權(quán)值，下式（1）是將電力骨干光傳輸網(wǎng)中業(yè)務(wù)進(jìn)行歸一化，其中x對(duì)應(yīng)著某種業(yè)務(wù)，Dmax、Lmax、Bmax分別為所有業(yè)務(wù)中能占用的時(shí)延、丟包率和帶寬的最大值，Bmax為所有業(yè)務(wù)中占用帶寬的最小值；D（x）、B（x）、L（x）為電力骨干傳輸網(wǎng)對(duì)該業(yè)務(wù)的時(shí)延、帶寬和丟包率的要求；Dg（x），Bg（x），Lg（x）為該業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的時(shí)延、帶寬和丟包率的歸一化值：

4 結(jié)束語(yǔ)

為了提高電力骨干光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)路由的可靠性，首先保證高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的QOS，其次是低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)重新選擇路徑，從而保證低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的QOS。充分考慮在電力骨干傳輸網(wǎng)中業(yè)務(wù)可靠性的重要性，為電力骨干光傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)路由規(guī)劃可靠性的提升提供了良好的方案參考。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡偉，楊洪，熊飛，等.考慮電力通信網(wǎng)可靠性的業(yè)務(wù)路由優(yōu)化分配方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，37（12）：3541-3545.

[2]李蔚.電力通信業(yè)務(wù)路由分析與應(yīng)用[D].北京郵電大學(xué)，2009.

[3]于戰(zhàn)科，黃華軍，倪明放，等.求QOS路由的整數(shù)線性規(guī)劃方法[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2013，33（4）.

作者簡(jiǎn)介：賀恩歡（1971，7-），男，民族：漢，籍貫：河北省任丘市，單位：國(guó)網(wǎng)冀北電力公司廊坊供電公司，研究方向：電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)。