一种电力通信网的双路由配置方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电力通信网的双路由配置方法及装置，属于电力通信技术领域。本发明专利技术在最大不相交算法的基础上进行改进，以时延和风险度为权值，在电力通信网的网络拓扑中对现有业务进行路由规划，选出业务的主路径和备用路径。本发明专利技术通过在Bhandari算法中增加时延和风险的约束，能够得到两条不相交的路径，且主路径时延最短，备用路径风险度最小，保障了电力通信网业务的正常传输，使之更适合电力通信网业务路由配置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力通信网的双路由配置方法及装置，属于电力通信

技术介绍
在电力通信网中，链路和节点承载了各种各样的业务，不同类型的业务对电力一次系统有着不同的保障作用。随着电力通信网规模不断扩大，网络环境日益复杂，合理分配业务，保证业务的安全传输、提高传输效率、降低业务风险等成为研究的重点和难点。电力通信网是服务于电力系统的通信专网，其行业特性使其路由配置不能简单地将“最短路径”和“单路由”作为衡量标准，尤其是对于继电保护、安全稳定控制等业务，单路由已经不能满足其安全生产的需求，往往需要配置主备用双路由。由于网络中单个设备故障容易造成业务中断，而保护一条关键的业务路由使它不受个别链路或节点影响，最直接的解决方法就是在源节点和目的节点之间同时建立两条链路和节点均不相交的路由连接，其中一条是主路由，另一条为备用路由。当主路由发生故障中断时，能迅速启用备用路由避免业务中断，这样可以极大程度地减轻突发故障对业务的影响，保障电力通信网可靠稳定地运行。目前对于电力通信网中业务路由规划主要关注单路由分配问题，常用改进的Dijkstra算法、Floyd算法、K-shortestpaths算法等完成路由分配问题。这些算法都能够依据不同的目标函数对业务进行单路由分配，但由于单路由分配算法无法考虑两条路由间的相互关系，所以无法为业务配置双路由。最短双路由算法(Remove-Find)是最基本的双路由算法，考虑在单一权值下寻找节点分离路径。其算法思想是在给定网络中，采用Dijkstra算法在源点和目的点间搜索一条最短路径作为主路径；之后将该路径从网络中删除，得到一个修正图，然后在这个修正图中找到一条最短路径作为备选路径。搜索得到的双路径不具有相同的元素。RF算法简单直接，但具有一定缺陷：搜索得到的两条路径之和并不是最小的；且该算法具有不完备性，即虽然存在两条不相交的路径，但是该方法并不能找到。Bhandari.W提出了一种多路由最大不相交算法，该算法通过修改D算法使之允许最短路上的负权重，并将第一最短路的所有链路设为负权重，使用节点分裂规则，得到两条节点不相交的路径，且两条路径的权值和最小。但该算法只考虑了一种参数作为寻路目标，当有更多的约束条件出现时，就需要对该算法进行调整。为了解现有电力通信网中业务路由双配置方法的发展状况，筛选出如下与本专利技术相关度比较高的技术信息：技术方案1：专利公开号为CN103873363A的《一种电力光纤通信网业务的双路由配置方法》专利，涉及公开了一种电力光纤通信网业务的双路由配置方法。该方法包括：依据实际工程，建立合理有效的电力光纤通信网业务传输模型G(V,E,W,Q,C)；将业务按照重要度进行排序，并通过改进Bhandari算法，配置两条完全不相交的路由(AP,BP)，新算法根据实际情况处理双边(max﹛q(ek)﹜＝2)网络图，且允许设定每条光缆的最大承载业务量c(ek)。该方案能够满足所有应当配置两条完全分离路径的电力业务的需求，保证在断缆等故障情况下业务仍然安全可靠，对于平衡网络负载有一定成效；但只考虑了一种节点和边的权值，在双路径分配时缺乏考虑业务路径风险度。技术方案2：专利公开号为CN105429894A的《一种电力通信网中业务路由选择方法及装置》专利，提供一种电力通信网中业务路由选择方法及装置，该方法根据电力通信网的拓扑结构，为到达业务分配路径，采用Dijsktra算法，获取到达业务的路径集合；遍历路径集合，计算路径对应的全业务风险度、全网络风险度、全网络负载均衡度和全网络风险均衡度；根据全业务风险度、全网络风险度和全网络负载均衡度，对路径集合进行剔除处理，直到遍历完路径集合中的全部路径，获得目标路径集合；若目标路径集合非空，则根据目标路径集合中的每条路径对应的全网络风险均衡度，对目标路径集合中路径进行升序排列，选择第一条路径作为业务路由；使到达业务按照业务路由转发消息，实现将业务路由均衡的分布在电力通信网中，避免风险分布集中。该方案2综合考虑了全业务风险度、全网络风险度和全网络负载均衡度，选择了对应的全网风险均衡度最小的业务路径，实现了在电力通信网中业务路由均衡的分布，避免风险分布集中；但是考虑了业务的风险度，且只为业务分配了一条路由，缺乏备用路径。专利方案3：专利公开号为CN102231647A的《一种电力专用光纤通信网络业务路由配置方法》专利，提供一种电力专用光纤通信网络业务路由配置方法，将电力通信网承载的业务按照重要性进行业务分类和优先级排序，依次取出业务进行工作路由寻路，工作路由寻路成功，再对此业务根据其设定的保护方式对保护路由进行寻路，如果保护路由寻路成功，则判定此业务被成功路由。该方案针对优先等级最高的电网运行控制业务,提出一种抗断缆风险的专用保护路由方法，使得电力光纤专网在满足不同电网业务可靠性承载要求的同时，同时提高全网的网络资利用率，针对A类业务专用保护,提高了电力光纤专用通信网在重大自然灾害下的可持续通信能力，确保电力通信网所承载的重要电网生产控制业务在断缆故障情景下仍具有较高的可用性。但是其只考虑业务重要度，缺乏更深入地考虑业务风险度，以及只为业务分配了一条路由，缺乏考虑备用路径。综上所述，目前已有的电力通信网路由分配方法缺乏考虑双路由配置方法，或者分配路由过程中缺乏考虑业务风险度，在考虑双路由分配的方法中，往往也只考虑了一种权值，缺乏考虑多权值约束条件下的双路由配置方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电力通信网的双路由配置方法，以解决目前路由配置过程中由于没有考虑时延和风险度的约束的问题。本专利技术还提供了一种电力通信网的双路由配置装置。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种电力通信网的双路由配置方法，该配置方法以业务风险度和传输时延为权值来获取两条完全不相交的路径，其对应的目标函数为：其中MP和BP分别为主路径和备用路径的节点和边的集合，TMP为主路径的传输时延，RBP为备用路径的风险度。进一步地，该配置方法的步骤如下：1)构建一个无向图G(V,E)表示电力通信网的拓扑结构，其中G为网络拓扑，V为图G的节点集合，E为图G的边集合，即通信链路的集合；2)以链路和节点上的时延为权值，获取源节点到目的节点的一条最短路径path1；3)对path1进行节点分裂，修改分裂后的节点和边的连接关系以及它们的权值，得到新的网络拓扑G1；4)在新的网络G1中，以链路和节点风险度为权值，获取源节点到目的节点之间的最短路径path2；5)将path1和path2组成一个新的网络，并删除二者的共同边，组成网络G2；6)在网络G2中以时延为权值，获取源节点到目标节点的最短路径pathA作为主路径MP；7)将pathA对应的边在网络G2上去除，得到另一条路径pathB作为备用路径BP。进一步地，所述的风险度为业务路径集合的各个元素的风险度之和，表示为：其中为链路eij的风险度，为节点vi的风险度。进一步地，所述的节点和链路的风险度分别为：为节点vi的故障发生概率，为节点vi的重要度，为链路eij的故障发生概率，为链路eij的重要度，为节点vi上承载业务sk的业务重要度，为业务sk的个数，S为节点vi上承载业务的集合。进一步地，所述步骤2)、步骤4)和步骤6)均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力通信网的双路由配置方法，其特征在于，该配置方法以业务风险度和传输时延为权值来获取两条完全不相交的路径，其对应的目标函数为：其中MP和BP分别为主路径和备用路径的节点和边的集合，TMP为主路径的传输时延，RBP为备用路径的风险度。

【技术特征摘要】
1.一种电力通信网的双路由配置方法，其特征在于，该配置方法以业务风险度和传输时延为权值来获取两条完全不相交的路径，其对应的目标函数为：其中MP和BP分别为主路径和备用路径的节点和边的集合，TMP为主路径的传输时延，RBP为备用路径的风险度。2.根据权利要求1所述的电力通信网的双路由配置方法，其特征在于，该配置方法的步骤如下：1)构建一个无向图G(V,E)表示电力通信网的拓扑结构，其中G为网络拓扑，V为图G的节点集合，E为图G的边集合，即通信链路的集合；2)以链路和节点上的时延为权值，获取源节点到目的节点的一条最短路径path1；3)对path1进行节点分裂，修改分裂后的节点和边的连接关系以及它们的权值，得到新的网络拓扑G1；4)在新的网络G1中，以链路和节点风险度为权值，获取源节点到目的节点之间的最短路径path2；5)将path1和path2组成一个新的网络，并删除二者的共同边，组成网络G2；6)在网络G2中以时延为权值，获取源节点到目标节点的最短路径pathA作为主路径MP；7)将pathA对应的边在网络G2上去除，得到另一条路径pathB作为备用路径BP。3.根据权利要求1或2所述的电力通信网的双路由配置方法，其特征在于，所述的风险度为业务路径集合的各个元素的风险度之和，表示为：Rs=Σeij∈sReij+Σvi∈sRvi]]>其中为链路eij的风险度，为节点vi的风险度。4.根据权利要求3所述的电力通信网的双路由配置方法，其特征在于，所述的节点和链路的风险度分别为：Rvi=Pvi×Ivi×Σsk∈Sdsknsk]]>Reij=Peij×Ieij×Σsk∈Sdsknsk]]>为节点vi的故障发生概率，为节点vi的重要度，为链路eij的故障发生概率，为链路eij的重要度，为节点vi上承载业务sk的业务重要度，为业务sk的个数，S为节点vi上承载业务的集合。5.根据权利要求2所述的电力通信网的双路由配置方法，其特征在于，所述步骤2)、步骤4)和步骤6)均采用改进的Dijkstra算法获取相应的最短路径。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：董刚松，吴晨光，续晓光，巩锐，李功明，姬发家，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司信息通信公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41