一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法技术

本发明专利技术属于综合数据网优化与设计技术领域，尤其涉及一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法。本发明专利技术针对综合数据网业务通道分布不均而增大了电网运行风险的现状，提出了一种基于业务负载均衡的综合数据网路由优化机制,提出评价业务重要度的基于相对熵的TOPSIS方法，分析了网络承载的业务的重要性，综合设备和链路情况、失效概率和负载特征，建立了业务和网络风险度的评估模型，提出了一种基于相对熵的TOPSIS改进法来量化业务的重要度和一种均衡的业务路由选择算法。本发明专利技术能够有效均衡网络的风险度和负载，对于单业务可以有效降低路由通道运行风险，对于整体网络可以有效缓解中业务过度集中带来的风险问题。

【技术实现步骤摘要】
一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法
本专利技术属于综合数据网优化与设计
，尤其涉及一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法。
技术介绍
随着智能电网的快速发展，电力通信业务的种类和数量急剧增长，各个电力子系统之间需要进行协同通信，因而网络中部署的业务量也越来越多。作为众多电力业务的承载主体，综合数据网(EPCN)是电力系统重要的基础设施，承载的调度、继保、安稳、远动等业务都直接关系到电网的安全，一些核心节点或链路承载了大量的业务数据，使得网络资源分配不均，失效风险增加。在综合数据网网络中，关键业务主要是在SDH组成的传输网上，是用通道承载不同业务的电路，以支撑业务的执行，包括继电保护业务、直流控制业务、自动化、安稳控制业务等。当业务映射到传输层与媒质层时，本质上就是将业务路由分布在不同的通道层面。在这种环境下，若是某些通道上承载的业务数量过多，则易造成业务过于集中的风险。EPCN的结构日趋复杂，与此同时，电力光缆断裂失效案例也屡见不鲜，电网业务具有典型的行业特殊性，一旦综合数据网中的光纤断裂失效，将对电力系统的安全生产和稳定运行产生重大影响。因此，有必要对电力通信业务的路由进行优化，避免多种重要业务同时承载于某些瓶颈链路上，同时综合考虑负载均衡策略，以降低综合数据网的运行风险，提高其可靠性和吞吐量。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法。其目的是为了针对电力业务的特征，提出基于相对熵的TOPSIS业务重要度评价方法，给出满足资源利用率和可靠性要求的不同重要度的电力通信业务的工作路由和保护由的具体分配和实施方案，以提高网络资源的利用率和降低业务传输风险的专利技术目的。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法，包括如下步骤：步骤1.输入网络拓扑信息和业务需求信息，初始化网络参数；步骤2.等待业务s请求；所述s代指业务；步骤3.业务请求s到达；所述s代指业务；步骤4.求出综合数据网承载的业务按照重要度；步骤5.判断网络中每条链路的容量是否小于业务传输所需带宽容量；如果是，则将该条链路距离置为无穷，再执行步骤6；否则直接执行步骤6；步骤6.对到达的业务，选出网络中源节点到目的节点的前几条最短路径；步骤7.对这几条链路升序排列，形成路径集合；步骤8.按顺序计算这几条路径每条路径的链路风险、节点风险和网络整体风险；步骤9.选出网络整体风险最小的两条路径为工作路径和备用路径；步骤10.计算工作路径和备用路径的平均业务风险；步骤11.更新网络空闲资源容量和工作容量；步骤12.对新到来的业务重复以上过程，直到业务全部到达完毕。进一步的，所述求出综合数据网承载的业务按照重要度是利用基于相对熵的TOPSIS业务重要度评价方法来求得。进一步的，所述步骤4中，基于相对熵的TOPSIS业务重要度评价方法包括以下步骤：步骤4.1指标归一化处理；步骤4.2确定相对熵的权重；步骤4.3计算业务重要度。进一步的，所述步骤4.1指标归一化处理包括：假设影响业务的性能指标集合为C＝{c1,c2，...,cn}，一共有n个,xij为业务si在业务指标cj下的参数值，参数的归一化公式如下：其中：i∈{1,…,m}，j∈{1,…,n}。进一步的，所述步骤4.2确定相对熵的权重，包括：设指标cj在业务si下取值为x′ij的概率为yij，并表示如下：其中：sk表示：第k个业务，s表示：业务集合，x′kj表示：业务sk在业务指标cj下的参数值；此时有进一步，各个性能指标cj的决策信息可用其熵值hj来表示：其中：si为业务,yij为概率，n为性能指标集合个数；指标cj评价数据的分散度为gj＝1-hj，易知指标cj与xij差得越多，gj值越大，评价数据越分散，指标cj中包含的信息就越多，重要度越高，因此熵测度衡量指标cj在整体评价中的权重wj：进一步的，所述步骤4.3计算业务重要度，包括：计算业务重要度di；对于某一性能指标cj，正理想解X+和负理想解X-分别构造如下：其中，x1j表示：业务s1在业务指标cj下的正理想解，x2j表示：为业务s2在业务指标cj下的正理想解，xkj表示：业务sk在业务指标cj下的正理想解；和是业务si的重要度分别与正理想解和负理想解的距离，其计算公式如下：业务si的业务重要度di计算如下：进一步的，所述步骤8中，链路风险RE(x,y)定义为链路(x,y)承载的n个业务的业务重要度之和与链路失效率1-AE(x,y)的乘积：其中，di为第i个业务的重要度，AE(x,y)为端点为x，y，长度为d(x,y)的光纤链路可用性，为平均故障设备或系统的可用性；MTBF为平均故障间隔时间，表示相邻两次故障之间的平均工作时间，即设备或系统平均可以正常运行多久才发生一次故障，系统可靠性越高，MTBF越长；MTTR(MeanTimeToRestoration)为平均恢复时间，包含确认失效发生所需时间和维护所需时间，MTTR越小，易恢复性越好；节点风险RN(x)定义为节点x承载的n个业务的业务重要度之和与节点失效率1-A的乘积与节点流量接纳值λ(x)之比：其中，流量接纳值λ(x)为与x相连的所有链路上空闲容量与链路总容量之比：f(x,y)和W(x,y)分别为链路x-y上的空闲容量和总容量，D(x,y)为两节点距离，λ(x)为节点x的流量接纳值，0≤λ(x)≤1；网络整体风险R为网络中链路风险与节点风险之和：进一步的，所述步骤10中，计算工作路径和备用路径的平均业务风险，包括：式中，e和v分别为网络中的链路数量和节点数量。一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法的步骤。本专利技术具有以下有益效果及优点：与现有技术相比，本专利技术针对综合数据网业务通道分布不均而增大了电网运行风险的现状，提出了一种基于业务负载均衡的综合数据网路由优化机制,以提高网络资源的利用率和降低业务传输风险的专利技术目的。本专利技术首先提出评价业务重要度的基于相对熵的TOPSIS方法，分析了网络承载的业务的重要性，然后，综合设备和链路情况、失效概率和负载特征，建立了业务和网络风险度的评估模型，之后提出了一种基于相对熵的TOPSIS改进法来量化业务的重要度；最后，提出一种均衡的业务路由选择算法。本专利技术用KSP算法选出网络中源节点到目的节点的前k条最短路径，计算这k本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1.输入网络拓扑信息和业务需求信息，初始化网络参数；/n步骤2.等待业务s请求；所述s代指业务；/n步骤3.业务请求s到达；所述s代指业务；/n步骤4.求出综合数据网承载的业务按照重要度；/n步骤5.判断网络中每条链路的容量是否小于业务传输所需带宽容量；如果是，则将该条链路距离置为无穷，再执行步骤6；否则直接执行步骤6；/n步骤6.对到达的业务，选出网络中源节点到目的节点的前几条最短路径；/n步骤7.对这几条链路升序排列，形成路径集合；/n步骤8.按顺序计算这几条路径每条路径的链路风险、节点风险和网络整体风险；/n步骤9.选出网络整体风险最小的两条路径为工作路径和备用路径；/n步骤10.计算工作路径和备用路径的平均业务风险；/n步骤11.更新网络空闲资源容量和工作容量；/n步骤12.对新到来的业务重复以上过程，直到业务全部到达完毕。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.输入网络拓扑信息和业务需求信息，初始化网络参数；
步骤2.等待业务s请求；所述s代指业务；
步骤3.业务请求s到达；所述s代指业务；
步骤4.求出综合数据网承载的业务按照重要度；
步骤5.判断网络中每条链路的容量是否小于业务传输所需带宽容量；如果是，则将该条链路距离置为无穷，再执行步骤6；否则直接执行步骤6；
步骤6.对到达的业务，选出网络中源节点到目的节点的前几条最短路径；
步骤7.对这几条链路升序排列，形成路径集合；
步骤8.按顺序计算这几条路径每条路径的链路风险、节点风险和网络整体风险；
步骤9.选出网络整体风险最小的两条路径为工作路径和备用路径；
步骤10.计算工作路径和备用路径的平均业务风险；
步骤11.更新网络空闲资源容量和工作容量；
步骤12.对新到来的业务重复以上过程，直到业务全部到达完毕。


2.根据权利要求1所述的一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法，其特征在于，所述求出综合数据网承载的业务按照重要度是利用基于相对熵的TOPSIS业务重要度评价方法来求得。


3.根据权利要求1所述的一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法，其特征在于，所述步骤4中，基于相对熵的TOPSIS业务重要度评价方法包括以下步骤：
步骤4.1指标归一化处理；
步骤4.2确定相对熵的权重；
步骤4.3计算业务重要度。


4.根据权利要求3所述的一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法，其特征在于，所述步骤4.1指标归一化处理包括：
假设影响业务的性能指标集合为C＝{c1,c2，...,cn}，一共有n个,xij为业务si在业务指标cj下的参数值，参数的归一化公式如下：



其中：i∈{1,…,m}，j∈{1,…,n}。


5.根据权利要求3所述的一种面向业务可靠性的综合数据网通道路由负载优化方法，其特征在于，所述步骤4.2确定相对熵的权重，包括：
设指标cj在业务si下取值为x′ij的概率为yij，并表示如下：



其中：sk表示：第k个业务，s表示：业务集合，x′kj表示：业务sk在业务指标cj下的参数值；
此时有进一步，各个性能指标cj的决策信息可用其熵值hj来表示：



其中：si为业务,yij为概率，n为性能指标集合个数；
指标cj评价数据的分散度为gj＝1-hj，易知指标cj与xij差得越多，gj值越大，评价数据越分散，指标cj中包...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔鸣石，刘世民，孙毅，马德民，肖海龙，朱继阳，张勇生，李国强，王冲，王华，杜娜，李彬，叶欣，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司信息通信分公司，国家电网有限公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15