電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)的多環(huán)組網(wǎng)優(yōu)化問題的分析

楊玉善 國網(wǎng)江蘇省電力公司盱眙縣供電公司

電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)的多環(huán)組網(wǎng)優(yōu)化問題的分析

楊玉善 國網(wǎng)江蘇省電力公司盱眙縣供電公司

目前，我國市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，促進(jìn)電力網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)規(guī)?；较虬l(fā)展。通信網(wǎng)絡(luò)作為電力系統(tǒng)可靠、靈活運(yùn)行的基礎(chǔ)，在實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信等方面發(fā)揮著積極作用。面對(duì)大容量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，光纖通信網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行中，受到自身特點(diǎn)及外界因素的影響，信息傳輸存在很多不足之處，影響信息傳輸實(shí)時(shí)性，需要進(jìn)行多環(huán)組網(wǎng)優(yōu)化。文章將從傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀入手，對(duì)優(yōu)化算法中的輸入?yún)?shù)及優(yōu)化變量進(jìn)行分析，最后結(jié)合的研究對(duì)象探討電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)多環(huán)組網(wǎng)優(yōu)化，旨在為我國電力產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化改革提供更多支持。

電力；光纖通信網(wǎng)絡(luò)；多環(huán)組網(wǎng)；優(yōu)化

前言

隨著電網(wǎng)快速發(fā)展，作為電網(wǎng)自動(dòng)化、信息化基礎(chǔ)的電力通信網(wǎng)絡(luò)也取得了長足發(fā)展。其中光纖通信以其自身安全、實(shí)時(shí)等優(yōu)勢成為電力通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)、但在運(yùn)行中，以光纖通信網(wǎng)絡(luò)為核心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，需要承載電力生產(chǎn)、運(yùn)行等多項(xiàng)業(yè)務(wù)，運(yùn)行負(fù)擔(dān)越來越重，以往組網(wǎng)形式存在的不足愈發(fā)明顯。因此加強(qiáng)對(duì)電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)多環(huán)組網(wǎng)優(yōu)化的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析

通信網(wǎng)絡(luò)作為一項(xiàng)新興事物，在各類通信技術(shù)支持下，得到了廣泛推廣和應(yīng)用，為社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展提供了一定支持。目前，電力通信網(wǎng)的構(gòu)建為系統(tǒng)各部分溝通和交流提供了極大的支持，但地區(qū)性電力通信網(wǎng)絡(luò)卻處于較為混亂的狀態(tài)，由于各個(gè)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)間不同，加之新業(yè)務(wù)沒有參與其中，無法滿足各類新型業(yè)務(wù)的需求[1]。電力系統(tǒng)通信網(wǎng)具有較強(qiáng)的專業(yè)性特點(diǎn)，為電力系統(tǒng)生產(chǎn)、調(diào)度等提供服務(wù)。它在實(shí)踐中具有較強(qiáng)的可靠性、安全性，但地區(qū)站點(diǎn)密度較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)反復(fù)上下話路情況，傳輸實(shí)時(shí)信息也會(huì)占用大量通道空間，進(jìn)行24小時(shí)不間斷作業(yè)。

2.優(yōu)化算法中輸入?yún)?shù)及優(yōu)化變量

對(duì)于組網(wǎng)優(yōu)化問題的輸入與輸出來看，我們要進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)確定組成幾個(gè)環(huán)，各個(gè)環(huán)路線速及每個(gè)環(huán)由多少節(jié)點(diǎn)、路由構(gòu)成，并根據(jù)已知條件推導(dǎo)出需要在環(huán)間交換的業(yè)務(wù)及路由等。由于電力系統(tǒng)在運(yùn)行中需要大量光纜的支持，基于經(jīng)濟(jì)性因素的考慮，我們需要引入最小化DAM成本優(yōu)化，從而在一定程度上降低網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。

在進(jìn)行具體優(yōu)化過程，我們主要采用最小化容納方式，針對(duì)低速業(yè)務(wù)需要的ADM設(shè)備成本作為目標(biāo)，然后引入LIP公式進(jìn)行求解[2]。其中對(duì)于ADM成本的約束公式為：

組網(wǎng)優(yōu)化結(jié)果中的ADM成本總和，與形成的多環(huán)網(wǎng)中所有ADM成本總和具有一致性。在實(shí)踐中，通過合理的業(yè)務(wù)疏導(dǎo)，能夠按照給定的業(yè)務(wù)矩陣，得到最小的ADM成本，從而掌握對(duì)應(yīng)邏輯拓?fù)?、路由結(jié)果[3]。獲得最優(yōu)化性能值是性能的最佳上限，能夠?yàn)閷?shí)踐工作提供科學(xué)的指導(dǎo)，因此在具體優(yōu)化時(shí)，可以按照此開展優(yōu)化即可。

3.組網(wǎng)優(yōu)化軟件實(shí)現(xiàn)

按照上述算法對(duì)優(yōu)化軟件進(jìn)行編制，并選取我國某地區(qū)電力光纖網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象。該網(wǎng)絡(luò)主要是由30個(gè)節(jié)點(diǎn)、38根光纖鏈接及16個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。

3.1 組網(wǎng)優(yōu)化

將16個(gè)節(jié)點(diǎn)錄入到需要的路由業(yè)務(wù)當(dāng)中，進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計(jì)。一般來說，在電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)與地調(diào)之間等存在業(yè)務(wù)層面的關(guān)聯(lián)，然后對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行線速設(shè)計(jì)，并得到線速對(duì)應(yīng)的ADM成本，如表1。

表1 環(huán)線速和成本

充分考慮電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)特點(diǎn)，1～5環(huán)線速分別設(shè)置621、622等Mbit/s，對(duì)應(yīng)的環(huán)是OC-12環(huán)等，其中對(duì)該環(huán)成本進(jìn)行假設(shè)，確定其為3，那么OC-48的成本是8。

3.2 組網(wǎng)優(yōu)化求解

優(yōu)化軟件勢必會(huì)對(duì)整數(shù)線性規(guī)劃算法進(jìn)行求解，將最近的結(jié)果呈現(xiàn)出來，如迭代次數(shù)，找到解值和邊界值[4]。如果求解結(jié)束，或者用戶中斷求解，優(yōu)化狀態(tài)能夠呈現(xiàn)出全局最優(yōu)解。

3.3 組建環(huán)數(shù)

經(jīng)過計(jì)算能夠得出組建的環(huán)數(shù)，即3環(huán)，分別為OC-12、OC-12、OC-48環(huán)。每個(gè)環(huán)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)也有所差別，如其中環(huán)1主要包括的節(jié)點(diǎn)有東臺(tái)、松下、江天及營前等。

3.4 業(yè)務(wù)路由

完成環(huán)的設(shè)置后，需要對(duì)各個(gè)環(huán)上的路由進(jìn)行計(jì)算。從節(jié)點(diǎn)地調(diào)上環(huán)業(yè)務(wù)路由來看，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，所有業(yè)務(wù)流都將環(huán)3進(jìn)入到環(huán)網(wǎng)進(jìn)行傳輸，業(yè)務(wù)總來個(gè)為760Mbit/s，觀察各個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際情況，能夠發(fā)現(xiàn)從節(jié)點(diǎn)東臺(tái)下去的業(yè)務(wù)量變?yōu)?，說明從該點(diǎn)所有業(yè)務(wù)流都進(jìn)入到環(huán)網(wǎng)當(dāng)中，該節(jié)點(diǎn)成為進(jìn)入環(huán)網(wǎng)的目的節(jié)點(diǎn)。另外，在環(huán)3上從東臺(tái)交換到其他環(huán)網(wǎng)的140Mbit/s業(yè)務(wù)，不僅具有80Mbit/s，還有60Mbit/s都能夠進(jìn)入到環(huán)網(wǎng)當(dāng)中。通過對(duì)輸入的低速業(yè)務(wù)流矩陣進(jìn)行觀察，能夠發(fā)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果與輸入相互對(duì)應(yīng)，因此此多環(huán)組網(wǎng)優(yōu)化方案具有較強(qiáng)的可行性。

3.5 優(yōu)化前后SDH拓?fù)浔容^分析

通過對(duì)比能夠發(fā)現(xiàn)經(jīng)過優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?yōu)化結(jié)果與輸入業(yè)務(wù)量一一對(duì)應(yīng)，可見采用的組網(wǎng)優(yōu)化算法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的高效優(yōu)化和調(diào)整。此外，根據(jù)線速及成本，能夠?qū)⒏鱾€(gè)節(jié)點(diǎn)的總成本計(jì)算出來，經(jīng)過優(yōu)化后的成本更低[5]。因此采取這種成本更低，且更具實(shí)用性的優(yōu)化方式能夠起到非常不錯(cuò)的效果。隨著電力產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，我們還應(yīng)進(jìn)一步研究多環(huán)組網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)，不斷提高技術(shù)水平，進(jìn)而提高電力通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行有效性。

4.結(jié)論

根據(jù)上文所述，隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)通信技術(shù)也將朝著現(xiàn)代化、智能化方向發(fā)展。但是面對(duì)越來越大的業(yè)務(wù)量，為了提高通信系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、靈活性，我們要分析并了解現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)中存在的問題和不足，并堅(jiān)持科學(xué)合理原則，對(duì)光纖通信網(wǎng)絡(luò)多環(huán)組網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，并堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性原則，引入先進(jìn)的算法，找到成本最優(yōu)優(yōu)化方式，以此來提高優(yōu)化效果，從而促進(jìn)我國電力通信持續(xù)健康發(fā)展，使得電力系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮自身綜合效益。

[1]劉智偉，茍劍，何金武.簡要分析電力SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化方式[J].電子測試，2014，（23）：47-48+44.

[2]王華，趙秉斌，羅建華.電力SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化[J].信息通信，2014，（12）：174.

[3]林顯仕.陽江地區(qū)電力SDH光纖傳輸網(wǎng)優(yōu)化策略探討[J].電力系統(tǒng)通信，2012，（02）：20-25.

[4]楊猛.電力SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013，（13）：29.

[5]楊猛.電力SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013，（16）：154-155.