一种基于免疫算法的电力通信网接入点的选址规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于免疫算法的电力通信网接入点的选址规划方法，其特征包括：1、确定接入点选址网络模型；2、建立接入点选址数学模型，包括成本、可靠性、时延和N‑1原则约束；3、对免疫算法中抗体、抗原相关概念进行定义，使其符合接入点选址问题的要求；4、设置免疫算法的参数，初始化抗体种群；5、对抗体种群进行克隆、变异和选择，形成新一代种群；6、判断迭代终止条件，若满足则结束迭代，否则继续步骤；7、获得最优接入点选址方案。本发明专利技术能够在综合考虑经济建设成本、网络可靠性、N‑1原则以及网络时延约束下保证电力通信网可靠有效的通信。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力通信网数据网关领域，尤其涉及排队论理论构造网络时延约束和基于免疫算法的接入点规划策略。
技术介绍
随着智能电网的广泛应用，通信基础设施逐渐向数字化、实时性、可扩展、可管理、安全可靠以及低成本方向发展，而电力通信网是保证智能电网安全有效运行的重要通信基础设施。因此，在电力通信网有效地监测及采集电网与用户之间通信的数据，并将这些信息数据通过各个数据接入点传送至上层业务系统，在电网中部署大量的智能电力终端。由于接入点是连接智能电力终端与外部业务系统之间的桥梁，起着数据网关的作用。因此，有效地规划接入点的数量与位置，从而提高智能电力终端与接入点间通信的可靠性，保证信息数据的完整性、安全性和可用性，对智能电网的正常运行起着重要作用。目前，Haidine等研究了低压电网中接入点的最佳位置，考虑了网络建设成本和网络可靠性，但没有考虑N-1原则，使得网络的容灾能力较差。Silvia等在研究接入点规划时，使用N-1原则验证分析了链路故障对网络可靠性的影响，但没有将它作为规划的约束因素。另外，以上研究均没有考虑网络时延约束。因此，为了满足不同业务对时延的需求，研究时延可控的PLC接入点选址优化方法具有重要的研究价值。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术存在的不足之处，提出一种基于免疫算法的电力通信网接入点的选址规划方法，以期能有效地得到不同网络要求下的接入点选址规划方案，从而在综合考虑经济建设成本、网络可靠性、N-1原则以及网络时延约束下保证电力通信网可靠有效的通信。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种基于免疫算法的电力通信网接入点的选址规划方法，是应用于电力通信网与外部业务系统进行数据通信的网络环境中，其特点是，所述选址规划方法是按如下步骤进行：步骤1、使用无向图G(E,L)表示电力通信网的拓扑结构；E和L分别表示所述电力通信网的终端节点集和链路集；并有，E＝{e1,e2,…,ei,…en本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于免疫算法的电力通信网接入点的选址规划方法，是应用于电力通信网与外部业务系统进行数据通信的网络环境中，其特征是，所述选址规划方法是按如下步骤进行：步骤1、使用无向图G(E,L)表示电力通信网的拓扑结构；E和L分别表示所述电力通信网的终端节点集和链路集；并有，E＝{e1,e2,…,ei,…en}；ei表示第i个终端节点；1≤i≤n；n表示终端节点的个数；将所述链路集L中任意一条链路表示为l，l∈L；假设所述电力通信网的终端节点集E中部署N个接入点；则由N个接入点形成M条路由P；假设选择第s个终端节点es为第j个接入点；1≤s≤n；1≤j≤N；则所述第i个终端节点ei到第j个接入点的路由表示为pi,j，并有表示所述第i个终端节点ei到第j个接入点的路由pi,j中第k条链路；1≤k≤m；m表示所述第i个终端节点ei到第j个接入点的路由pi,j中链路的总数；步骤2、利用式(1)计算所述电力通信网的建设成本C：C=Σi=1nci×xi---(1)]]>式(1)中，ci表示在第i个终端节点ei上部署接入点的开销；xi∈{0,1}；当xi＝1时，表示在第i个终端节点ei上部署接入点，当xi＝0时，表示第i个终端节点ei不部署接入点；步骤3、利用式(2)计算第i个终端节点ei到第j个接入点ej的路由pi,j的可靠性ri,j：ri,j=Πvk∈pi,jrvk(i,j)---(2)]]>式(2)中，表示所述第i个终端节点ei到第j个接入点的路由pi,j中第k条链路的可靠性；步骤4、利用式(3)和式(4)计算所述电力通信网的平均可靠性R‾=1M×Σpi,j∈PMΣi=1nyi,j×ri,j---(3)]]>Σi=1nyi,j=1---(4)]]>式(3)中，yi,j∈{0,1}，当yi,j＝1时，表示通过路由pi,j转发第i个终端节点ei的流量；当yi,j＝0时，表示没有通过路由pi,j转发第i个终端节点ei的流量；式(4)表示任意个终端节点和第j个接入点之间只有一个路由；步骤5、假设所述链路集L中任意一条链路l发生故障，则利用式(5)和式(6)计算所述电力通信网的平均可靠性R‾l=1M×Σpi,j∈PlMΣi=1nyi,jl×ri,j---(5)]]>Σi=1nyi,jl=1---(6)]]>式(5)中，当时，表示当链路l发生故障时，通过路由pi,j转发第i个终端节点ei的流量；当时，表示当链路l发生故障时，没有通过路由pi,j转发第i个终端节点ei的流量；Pl表示当链路l发生故障时，由N个接入点形成M条路由；步骤6、利用式(7)计算数据包经过路由pi,j发送至外部业务系统的总时延tpi,j=ta+m×ttra+tpro×Σk=1mlenk(i,j)---(7)]]>式(7)中，表示数据包到达路由pi,j中第k条链路时所需等到的队列长度；ttra表示数据包在一条链路中的传输时延；tpro表示一个终端节点响应数据包的处理时延；ta表示数据包从接入点发送至外部业务系统的传输时延；步骤7、利用式(8)计算经过M条路由P传送数据包到外部系统的平均时延t‾=1M×ΣPi,j∈P(ta+m×ttra+tpro×Σk=1mlenk(i,j))---(8)]]>步骤8、利用式(9)获得接入点选址规划的数学模型：minC=Σi=1nci×xi]]>s.t.R‾=1M×Σpi,j∈PMΣi=1nyi,j×ri,j≥μΣi=1nyi,j=1R‾l=1M×Σpi,j∈PlMΣi=1nyi,j′×ri,j≥μlΣi=1nyi,jl=1t‾=1M×ΣPi,j∈P(ta+m×ttra+tpro×Σk=1mlenk(i,j))≤τ---(9)]]>式(9)中，μ表示网络可靠性阈值，μl表示当链路l发生故障时，网络可靠性阈值，τ表示网络时延阈值；步骤9、参数设置：根据电力通信网的规模设定种群规模为NR；定义记忆细胞数量为Nm、最大迭代次数为...

【技术特征摘要】
1.一种基于免疫算法的电力通信网接入点的选址规划方法，是应用于电力通信网与外部
业务系统进行数据通信的网络环境中，其特征是，所述选址规划方法是按如下步骤进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍朝辉，步冬静，江龙才，汤中会，牛景平，程洪，陈亨波，朱晓东，吴齐，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网安徽省电力公司池州供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11