基于負(fù)載均衡的電力通信流量分析和預(yù)測(cè)方法研究

楊玲+張濤

【摘要】 隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，現(xiàn)代電網(wǎng)信息化、互動(dòng)化、自動(dòng)化的特征愈發(fā)明顯，這也使得電力通信網(wǎng)絡(luò)隨之發(fā)生深刻變化。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜找鎻?fù)雜、業(yè)務(wù)需求的逐步豐富，使得電力通信網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載不均衡問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，這給電力通信帶來(lái)了新的發(fā)展難題。本文針對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)滿足復(fù)雜均衡的電力通信流量分析和預(yù)測(cè)方法進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】 電力通信 負(fù)載均衡 拓?fù)鋬?yōu)化 流量分析

一、電力通信業(yè)務(wù)流量特征

電力通信網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)中占據(jù)重要位置，其在電力生產(chǎn)、運(yùn)行和管理等各方面的業(yè)務(wù)中發(fā)揮重要支撐作用，大量的電力信息需要電力通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成收集、傳輸與存儲(chǔ)。隨著我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)的不斷深入，以及電力業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)流量呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)類型也日趨復(fù)雜，這給電力通信網(wǎng)絡(luò)的安全、可靠、實(shí)時(shí)運(yùn)行提出了更大的挑戰(zhàn)。在這種背景下，建立有效的流量分析和預(yù)測(cè)方法，可以為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、協(xié)議設(shè)計(jì)、路由精確控制提供決策依據(jù)，對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)性能的分析和優(yōu)化具有積極的意義。

通常來(lái)說(shuō)，智能電網(wǎng)中的電力通信網(wǎng)絡(luò)可劃分為三類子網(wǎng)，即電力通信綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)、電力通信調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、變電站站內(nèi)通信網(wǎng)。對(duì)各類子網(wǎng)的承載業(yè)務(wù)進(jìn)行分析可知，當(dāng)前我國(guó)電力通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)可歸納為三種類型，即視頻類業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)、語(yǔ)音類業(yè)務(wù)。電力通信網(wǎng)絡(luò)的流量具有重要的特征，比如自相似性和長(zhǎng)相關(guān)性、多重分形性、周期性等。此外，基于我國(guó)電力通信系統(tǒng)的基本情況，對(duì)視頻業(yè)務(wù)、語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率、丟包率、抖動(dòng)幅度、時(shí)延、頻率飄移要求等方面進(jìn)行相關(guān)的規(guī)定。

二、業(yè)務(wù)流量分析和預(yù)測(cè)

電力系統(tǒng)的日趨龐大使得電力通信網(wǎng)絡(luò)流量呈現(xiàn)幾何級(jí)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而且業(yè)務(wù)類型也日趨復(fù)雜，以網(wǎng)絡(luò)為載體傳輸?shù)碾娏π畔⒌膫鬏斝问揭哺佣鄻踊?，這給電力通信網(wǎng)絡(luò)的安全、可靠、實(shí)時(shí)運(yùn)行提出了新的的要求。在對(duì)當(dāng)前電力通信網(wǎng)絡(luò)情況下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)是電力通信研究的關(guān)鍵核心問(wèn)題，對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)、電力網(wǎng)絡(luò)的安全可靠運(yùn)行具有積極的意義。對(duì)于電力通信網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究而言，常用的網(wǎng)絡(luò)流量模型有：ARIMA模型、重尾分布的ON/OFF模型、馬爾可夫/半馬爾可夫模型、泊松模型、離散小波模型等。但結(jié)合當(dāng)前我國(guó)電力通信系統(tǒng)的實(shí)際要求對(duì)各種模型進(jìn)行分析可知，傳統(tǒng)的泊松模型、馬兒可夫模型只具有短相關(guān)性，難以描述流量的突發(fā)性和自相似特性，而ARIMA模型則相對(duì)較為高效。

三、基于ARIMA的建模分析

3.1 ARIMA建模分析

3.2殘差檢驗(yàn)和預(yù)測(cè)

在建立電力通信業(yè)務(wù)流量分析與預(yù)測(cè)模型之后，還需要結(jié)合電力通信系統(tǒng)的實(shí)際情況對(duì)其適應(yīng)性進(jìn)行檢驗(yàn)。模型的適應(yīng)性是指模型已經(jīng)完全或基本上反應(yīng)了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，從而模型中的殘差εt是白噪聲序列，即完成了εt的獨(dú)立性檢驗(yàn)。目前殘差檢驗(yàn)法主要有兩種，即判斷殘差的自相關(guān)和偏自相關(guān)函數(shù)圖、Ljung-Box檢驗(yàn)法。計(jì)算LB（Ljung-Box）統(tǒng)計(jì)量為：

經(jīng)過(guò)殘差檢驗(yàn)的ARIMA模型就可以用來(lái)對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，從優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

3.3基于ARIMA模型的電力通信業(yè)務(wù)流量分析與預(yù)測(cè)

在電力通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，傳輸?shù)男畔㈩愋椭饕ㄒ曨l、語(yǔ)音與數(shù)據(jù)類，其中語(yǔ)音類業(yè)務(wù)在逐步萎縮，其數(shù)據(jù)量較小，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與視頻業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)量大，傳輸質(zhì)量要求高，因此需對(duì)視頻類與數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)流量進(jìn)行建模分析。

對(duì)于生產(chǎn)數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)流量而言，主要包含運(yùn)行信息類業(yè)務(wù)與運(yùn)行控制類業(yè)務(wù)，對(duì)這類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集需要24小時(shí)時(shí)段數(shù)據(jù)，在采集到相關(guān)數(shù)據(jù)之后，利用自相關(guān)函數(shù)和偏自相關(guān)函數(shù)圖分析可知其不是穩(wěn)定的序列，那么需要對(duì)其進(jìn)行周期性和趨勢(shì)性設(shè)計(jì)，進(jìn)而得到平穩(wěn)的時(shí)間序列。獲得平穩(wěn)的時(shí)間序列之后建立模型，需確定p、d、q、P、D、Q參數(shù)，并利用SPSS軟件建立ARIMA（p，d，q）（P，D，Q）模型，之后進(jìn)行殘差檢驗(yàn)和預(yù)測(cè)，最終得到符合要求的模型。對(duì)于視頻類業(yè)務(wù)流量的建模分析流程與數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)流量建模流程相似，其具體流程為：數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)分析→數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理→模型參數(shù)確立→建立模型→殘差檢驗(yàn)和預(yù)測(cè)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]邵蘇杰.面向智能配用電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的流量調(diào)度機(jī)制[D].北京郵電大學(xué).2015.5

[2]張倩倩.面向配電網(wǎng)的電力通信流量分析和預(yù)測(cè)技術(shù)[D].天津大學(xué).2012.12