電力通信網(wǎng)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置方法研究

摘要： 電力通信網(wǎng)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置方法直接對業(yè)務(wù)傳輸時延占用率進(jìn)行計算，未對電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析，造成方法配置效果差。因此，文章對電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析，使路由配置更加合理、高效，計算了業(yè)務(wù)傳輸時延占用率，并設(shè)計電力通信網(wǎng)絡(luò)路由配置流程實現(xiàn)電力通信網(wǎng)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置。實驗結(jié)果表明，該方法降低了不同業(yè)務(wù)量下業(yè)務(wù)的危險系數(shù)，業(yè)務(wù)路由配置效果更好。

關(guān)鍵詞：電力通信網(wǎng)；關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由；配置方法；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

中圖分類號：G642" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

作者簡介：李凱（1973— ），男，副高級工程師，本科；研究方向：電力系統(tǒng)光纖通信。

0" 引言

電力通信網(wǎng)作為支撐電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其業(yè)務(wù)路由配置方法的優(yōu)化對于保障電網(wǎng)安全、提高運行效率具有重要意義［1］。然而，隨著電力通信網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大和業(yè)務(wù)的多樣化，關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置面臨著諸多挑戰(zhàn)和困境。一方面，電力通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，節(jié)點眾多，業(yè)務(wù)種類繁多，這導(dǎo)致了路由配置問題的復(fù)雜性［2］。如何在滿足業(yè)務(wù)性能需求的同時，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化利用，是電力通信網(wǎng)絡(luò)由配置研究的重要方向［3］。另一方面，電力通信網(wǎng)對可靠性和安全性有著極高的要求，一旦發(fā)生故障，可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，對電網(wǎng)的正常運行造成嚴(yán)重影響。因此，如何在路由配置中考慮故障恢復(fù)和容災(zāi)能力，也是當(dāng)前研究的難點之一。

1" 電力通信網(wǎng)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置方法設(shè)計

1.1" 電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)需求分析

電力通信網(wǎng)中的業(yè)務(wù)種類繁多，主要可以分為生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)和管理類業(yè)務(wù)2大類。不同業(yè)務(wù)在公司運營中占據(jù)的重要程度各異，因此，面臨的潛在風(fēng)險也有所不同。根據(jù)中國國家電網(wǎng)公司等權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的年度通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃報告［4］，業(yè)務(wù)類型可細(xì)致劃分為5類：第一類是相對保護(hù)業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)對電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行至關(guān)重要；第二類是穩(wěn)定系統(tǒng)業(yè)務(wù)，它關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。此外，報告中還提到了其他業(yè)務(wù)類型，各類業(yè)務(wù)的詳細(xì)屬性如表1所示。

在電力通信網(wǎng)中，關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置方法的設(shè)計首先須要深入分析業(yè)務(wù)需求。根據(jù)表1提供的數(shù)據(jù)，"

可以看到業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)價值，即重要度H分別為0.99、0.94、0.62、0.29和0.13。這些業(yè)務(wù)值反映了業(yè)務(wù)在不同場景或條件下的重要性和優(yōu)先級。由此可知，業(yè)務(wù)類型1和2的重要程度在0.90以上，說明這2項業(yè)務(wù)最重要，即為關(guān)鍵業(yè)務(wù)，而業(yè)務(wù)類型4和5的重要程度低于0.30，說明這2項業(yè)務(wù)重要程度較低，優(yōu)先級低于業(yè)務(wù)類型1和2。通過對這些業(yè)務(wù)值的細(xì)致分析，可以更好地了解業(yè)務(wù)的特性，從而為其設(shè)計更加合理、高效的路由配置方案［5］?；诖?，將上述關(guān)鍵業(yè)務(wù)設(shè)置為d，便于后續(xù)計算。

1.2" 業(yè)務(wù)傳輸時延占用率計算

在電力通信網(wǎng)中，業(yè)務(wù)傳輸時延占用率的計算是關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置方法設(shè)計的重要一環(huán)［6］。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)傳輸中的延遲主要包括傳輸線路中的延遲和傳輸節(jié)點處的處理延遲。

選擇DB作為初始鏈路距離矩陣，以便更優(yōu)化地配置關(guān)鍵業(yè)務(wù)的路由。在電力通信網(wǎng)中，不同業(yè)務(wù)的傳輸時延要求各不相同，各種服務(wù)的傳輸延遲上限是有所區(qū)別的。對于每個服務(wù)而言，其在傳輸過程中的""""" 延遲上限（TM中的延遲上限）是一個重要的指標(biāo)，業(yè)務(wù)d的傳輸時延Td可表示為：

Td=∑（To+Dijnc）-To（1）

在上述公式中，D是鏈路之間的距離矩陣，用于描述網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點間鏈路的物理距離，Dij代表鏈路i到j(luò)的長度，是計算時延的基本參數(shù)之一，反映信號在光纖中傳輸?shù)奈锢砭嚯x。n是光纖芯的折射率，其典型值為1.48，這一參數(shù)影響了光在光纖中的傳播速度。c表示真空中的光速，是一個常數(shù)，用于將光纖中的傳輸時間轉(zhuǎn)化為距離。To表示中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)時延。

鏈路占用率O（lij）是一個重要的指標(biāo)，反映光纖鏈路資源的使用情況。鏈路占用率與鏈路承載的當(dāng)前業(yè)務(wù)的總帶寬N（lij）以及鏈路的最大帶寬C（lij）密切相關(guān)。鏈路lij的鏈路占用率O（lij）可表示為：

O（lij）=TdN（lij）TlC（lij）·100%（2）

在上述公式中，N（lij）表示當(dāng)前在鏈路lij上承載的所有業(yè)務(wù)的總帶寬，反映當(dāng)前鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載情況。Tl表示鏈路最大時延。C（lij）則是鏈路lij可以支持的最大傳輸帶寬，決定鏈路在理想情況下的最大容量。

節(jié)點占用率O（pi）反映了與當(dāng)前業(yè)務(wù)的總帶寬N（pi）和節(jié)點可支持的最大帶寬C（pi）相關(guān)的單位資源的使用狀態(tài)。對于與節(jié)點pi相連的鏈路lij，其鏈路占用率O（lij）也是一個重要的參數(shù)。業(yè)務(wù)節(jié)點pi傳輸時延的鏈路占用率O（pi）可表示為：

O（pi）=TdN（pi）TpC（pi）·100%（3）

在上述公式中，N（pi）表示pi節(jié)點中當(dāng)前負(fù)載業(yè)務(wù)的總帶寬。C（pi）表示可以傳輸?shù)絧i節(jié)點的最大帶寬。Tp表示節(jié)點傳輸最大時延。

整合公式（2）和公式（3），得到業(yè)務(wù)傳輸時延占用率，公式為：

Q=w1O（lij）+w2O（pi）（4）

在上述公式中，w1代表鏈路占用率權(quán)重系數(shù)，w2代表節(jié)點占用率權(quán)重系數(shù)。

1.3" 電力通信網(wǎng)絡(luò)路由配置實現(xiàn)

首先，根據(jù)業(yè)務(wù)需求和時延占用率計算結(jié)果，制定路由配置策略，實現(xiàn)電力通信網(wǎng)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置，公式為：

R=min（A（pi），A（pj）+w（pi，pj）），Qlt;ε，Hgt;ε′（5）

在上述公式中，A（pi）代表源節(jié)點到節(jié)點的距離，w（pi，pj）代表源節(jié)點到節(jié)點的邊的權(quán)重，ε代表時延占用率閾值，ε′表示業(yè)務(wù)重要度閾值。

為了提高關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置，本文引入負(fù)載均衡約束條件，優(yōu)化路由配置，公式為：

Z=|zmax-zmin|z′lt;α（6）

在上述公式中，zmax、zmin代表關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由最大負(fù)載和最小負(fù)載，z′代表負(fù)載均值，α代表負(fù)載閾值。

至此完成電力通信網(wǎng)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置方法設(shè)計。

2" 實驗論證

為了驗證本文設(shè)計電力通信網(wǎng)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)路由配置方法的實際應(yīng)用效果，本文以實際的電力光纖通信網(wǎng)為例進(jìn)行業(yè)務(wù)安全性最佳的路由配置實驗，并與傳統(tǒng)方法1和傳統(tǒng)方法2進(jìn)行了比較和分析。

2.1" 實驗準(zhǔn)備

本次實驗選取某市電力公司的電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)作為核心研究對象。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)涵蓋了多達(dá)248個工作站點以及474條不同類型的光纜。這些光纜的類型豐富多樣，其中最為顯著的是OPGW光纜、ADSS光纜以及混合光纜等。它們各自在通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著不可或缺的作用。

為了確保通信的高效與穩(wěn)定，該網(wǎng)絡(luò)采用先進(jìn)的SDH技術(shù)作為傳輸設(shè)備的核心，為提升整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性和性能奠定了堅實的基礎(chǔ)。該網(wǎng)絡(luò)主要提供184個中繼保護(hù)服務(wù)以及其他一些服務(wù)。本實驗將重點關(guān)注保護(hù)工作檢查的實施辦法。保護(hù)服務(wù)是指2個設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，通常1個保護(hù)服務(wù)需要2條傳輸線路作為保障。為了達(dá)到算法驗證的目的，本文選取前60個站點及相關(guān)光纜作為驗證樣本。

在實際運行中，涉及1～60節(jié)點的保護(hù)業(yè)務(wù)共有20000條。保護(hù)業(yè)務(wù)路徑分配如表2所示。

表2展示了ODR、RF和初始部署在不同情況下的分配結(jié)果。光纜的安全性系數(shù)分別位于［0.9，0.99］和［0.8，0.9］的區(qū)間內(nèi)。此外，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，1條光纜中執(zhí)行的線路保護(hù)服務(wù)數(shù)量不能超過6000～10000個，因此選擇k=8作為每條光纜的服務(wù)量上限。其中，k=∞表示沒有規(guī)定光纜的容量限制。

2.2" 對比實驗

本文分別使用3種監(jiān)測方法進(jìn)行同步監(jiān)測。其他2種監(jiān)測方法為傳統(tǒng)方法1和2。比較3種監(jiān)測方法對應(yīng)用的實際影響，并驗證其結(jié)果。實驗結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，本文方法危險系數(shù)最大值為0.21，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法1和傳統(tǒng)方法2的危險系數(shù)。實驗結(jié)果表明本文方法業(yè)務(wù)路由配置效果更好，降低了不同業(yè)務(wù)量下業(yè)務(wù)的危險系數(shù)。

3" 結(jié)語

本文在全面分析電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)特性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一套適用于關(guān)鍵業(yè)務(wù)的路由配置方法，實現(xiàn)了對路由資源的高效利用和業(yè)務(wù)的可靠傳輸，增強了網(wǎng)絡(luò)的抗故障能力。

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（編輯" 王雪芬）

Research on key business routing configuration methods in electric power communication network

LI" Kai

（State Grid Jiangsu Electric Power Co.， Ltd.， Lianyungang Power Supply Branch， Lianyungang 222000， China）

Abstract：" The key business routing configuration method in the power communication network directly calculates the occupancy rate of business transmission delay without analyzing the business requirements of the power communication network， resulting in poor configuration effectiveness of the method. Research on the configuration method of critical business routing in power communication networks. Analyze the business requirements of the power communication network to make routing configuration more reasonable and efficient， calculate the occupancy rate of business transmission delay， and design the routing configuration process of the power communication network to achieve key business routing configuration in the power communication network. The experimental results show that this research method reduces the risk coefficient of business under different business volumes， and the effectiveness of business routing configuration is better.

Key words： electric power communication network; critical business routing; configuration method; network optimization