面向可靠性的電力通信OTN業(yè)務(wù)路由優(yōu)化方法

劉軍偉 徐艷紅

摘? 要：隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，我國(guó)科學(xué)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，當(dāng)前智能電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了人們的日常生活，智能電網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)不僅給人們的日常生活帶來(lái)了極大的便利，同時(shí)還引出了各種電力通信業(yè)務(wù)，使我國(guó)的電力通信業(yè)務(wù)朝著大容量和高速率的方向發(fā)展。但是在發(fā)展的過(guò)程中，電力通信網(wǎng)中業(yè)務(wù)分布不均衡的現(xiàn)象十分突出。當(dāng)前相關(guān)部門(mén)應(yīng)該解決的已經(jīng)不僅是業(yè)務(wù)分布不均衡的問(wèn)題，而是要解決一些突發(fā)性的堵塞問(wèn)題。只有保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和運(yùn)行的高效性才能促進(jìn)電力通信得到更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力通信;OTN業(yè)務(wù);路由優(yōu)化方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM732;TN929.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）20-0062-03

Abstract：With the continuous development of the times，science and technology in our country are also progressing. At present，smart grid technology has fully entered peoples daily life. The emergence of smart grid technology not only brings great convenience to peoples daily life，but also brings out various electric power communication services，which makes our countrys electric power communication services more convenient. Electric power communication services are developing in the direction of large capacity and high speed. However，in the process of development，the unbalanced distribution of business is very prominent in the power communication network. At present，the relevant departments should not solve the uneven distribution of business，but to solve some sudden congestion problems. Only by guaranteeing the reliability of the network and the high efficiency of the operation can the power communication get better development.

Keywords：power communication;OTN service;routing optimization method

0? 引? 言

在電力通信的發(fā)展過(guò)程中，OTN業(yè)務(wù)是十分重要的內(nèi)容，光線噪比是物理層的關(guān)鍵參數(shù)之一，它直接決定光路的可能性，因此對(duì)于信號(hào)傳輸?shù)恼`比特率有著很大的影響。在開(kāi)展業(yè)務(wù)前需要對(duì)OSNR的數(shù)值進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算和評(píng)估，并且根據(jù)當(dāng)前得到的結(jié)論進(jìn)行進(jìn)一步的分析和研究。在具體的發(fā)展過(guò)程中選擇OSNR業(yè)務(wù)路由方法能夠有效地均衡發(fā)展目標(biāo)。

1? 電力通信OTN概述

電力系統(tǒng)在具體的運(yùn)行過(guò)程中涉及很多方面的內(nèi)容，其中電力通信網(wǎng)是電力系統(tǒng)的二級(jí)網(wǎng)絡(luò)，它與電網(wǎng)中的繼電保護(hù)及安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)分工，從而保證整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。電力通信網(wǎng)絡(luò)在具體運(yùn)行過(guò)程中涉及到的環(huán)節(jié)非常多，它的出現(xiàn)能夠讓電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出智能化和自動(dòng)化的管理發(fā)展趨勢(shì)，并且能夠帶來(lái)更加高效的運(yùn)營(yíng)手段。電力通信網(wǎng)其實(shí)并不屬于一個(gè)單獨(dú)的存在，而是電力和通信兩大行業(yè)結(jié)合所產(chǎn)生的。電力通信網(wǎng)可以充分地應(yīng)用在電力場(chǎng)景中，電力通信網(wǎng)主要連接的是一些電壓在220kV以上的發(fā)電廠和變電站。電力通信網(wǎng)在發(fā)展的過(guò)程中與通信技術(shù)有著十分緊密的聯(lián)系。如今我國(guó)電力通信網(wǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，目前已經(jīng)完成了三個(gè)階段的發(fā)展目標(biāo)，我國(guó)當(dāng)前的電力通信網(wǎng)已經(jīng)不是最初的電力線載波技術(shù)，當(dāng)前更多采用微波技術(shù)。這樣才能夠讓電力通信技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用。

1.1? 電力通信OTN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

電力通信OTN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與SDH結(jié)構(gòu)十分相似，二者都對(duì)網(wǎng)絡(luò)的層次進(jìn)行了劃分，在劃分的過(guò)程中，根據(jù)不同類(lèi)型的信號(hào)傳輸方式可以將OTN網(wǎng)絡(luò)具體劃分為三個(gè)層次，分別是光通道層、光傳送段層以及光復(fù)用段層。除了可以根據(jù)不同類(lèi)型的信號(hào)傳輸方式進(jìn)行劃分，還可以以客戶(hù)信號(hào)的數(shù)字監(jiān)視問(wèn)題為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，根據(jù)這一情況可以分為光通路凈荷單元、光通道傳送單元以及光通道數(shù)據(jù)單元三個(gè)層次。這三個(gè)層次的劃分與SDH的劃分十分相似。從當(dāng)前的發(fā)展情況來(lái)看，OTN技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，并且在一定程度上超過(guò)了傳統(tǒng)的SDH和WDM技術(shù)，更貼切地講，是完美地繼承了SDH和WDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，OTN技術(shù)的出現(xiàn)有效地?cái)U(kuò)大了組網(wǎng)的功能，如果從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的角度進(jìn)行分析，OTN技術(shù)則是將SDH和WDM技術(shù)的設(shè)備進(jìn)行了有效的融合，從而形成了一種全新的設(shè)備。該設(shè)備既具有傳統(tǒng)設(shè)備的功能，同時(shí)也具有全新的功能，因此在應(yīng)用過(guò)程中更具優(yōu)勢(shì)。

1.2? 電力通信OTN設(shè)備

OTN技術(shù)之所以能夠得到十分廣泛的應(yīng)用，其中最為主要的原因是OTN具有很多不同類(lèi)型的設(shè)備。如果根據(jù)設(shè)備的接口適配和線路接口類(lèi)型進(jìn)行劃分，則可以將OTN終端設(shè)備具體分為三種不同的類(lèi)型，分別是電交叉設(shè)備、光交叉設(shè)備以及OTN終端復(fù)用設(shè)備。目前這些設(shè)備在具體的應(yīng)用過(guò)程中都是最常見(jiàn)和最經(jīng)常使用的設(shè)備。

深入研究OTN終端復(fù)用設(shè)備不難發(fā)現(xiàn)，OTN終端復(fù)用設(shè)備其實(shí)是WDM傳輸設(shè)備，在支持電層和光層終端復(fù)用的基礎(chǔ)上，能夠有效拓展G709幀接口。OTN技術(shù)在具體的應(yīng)用過(guò)程中只能實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型幀接口的復(fù)用功能，在這一過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)電層和光層的交叉連接功能，因此在一定程度上來(lái)說(shuō)，OTN技術(shù)存在一定的局限性。在具體的發(fā)展過(guò)程中很容易出現(xiàn)傳輸設(shè)備兼容性方面的問(wèn)題，但是科學(xué)合理地使用OTN技術(shù)則能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題，OTN設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中能夠?qū)鹘y(tǒng)的傳送設(shè)備SDH和以太網(wǎng)客戶(hù)業(yè)務(wù)接口進(jìn)行有效替換，成功替換為OTUK接口，通過(guò)這樣的方式就能夠有效地解決設(shè)備之間兼容性的問(wèn)題。同時(shí)OTN設(shè)備在具體的應(yīng)用過(guò)程中還能夠?qū)崿F(xiàn)故障檢測(cè)。OTN技術(shù)在使用的過(guò)程中能夠給客戶(hù)提供透明的功能，信息透明的傳輸能夠更好地對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.3? 電力通信OTN業(yè)務(wù)分析

電力通信網(wǎng)在具體的發(fā)展過(guò)程中有著各種各樣的業(yè)務(wù)，每個(gè)業(yè)務(wù)都會(huì)對(duì)電力通信網(wǎng)產(chǎn)生十分重要的影響。要促進(jìn)電力系統(tǒng)更好的運(yùn)行，就需要處理好相關(guān)業(yè)務(wù)方面的問(wèn)題。對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題進(jìn)行深入的分析和研究，從而制定科學(xué)合理的解決策略。從應(yīng)用角度來(lái)看，可以將電力通信業(yè)務(wù)分為兩個(gè)方面，分別是控制電力生產(chǎn)調(diào)度和管理信息。

電力系統(tǒng)需要將發(fā)電、供電以及用電進(jìn)行充分的平衡，為了更好地保證平衡，需要實(shí)現(xiàn)不同程度的快速發(fā)電。而要更好地實(shí)現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)，則需要不斷完善電力業(yè)務(wù)，電力業(yè)務(wù)能夠有效地保證發(fā)電、供電以及用電。電力生產(chǎn)調(diào)度業(yè)務(wù)涉及到的內(nèi)容十分廣泛，包括調(diào)度、繼電保護(hù)、電能質(zhì)量檢測(cè)等業(yè)務(wù)，調(diào)度業(yè)務(wù)能夠很好地處理設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的事故，并且能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)有效的管理;繼電業(yè)務(wù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是深入地研究異常發(fā)生的根源，從而對(duì)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的處理，保證整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)能夠更加安全可靠地運(yùn)行。電能檢測(cè)指的是對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集和分析，穩(wěn)定管理是指對(duì)整個(gè)裝備進(jìn)行穩(wěn)控，通過(guò)這樣的方式能夠保證電網(wǎng)的安全高效運(yùn)行。

信息管理業(yè)務(wù)涉及的內(nèi)容更加廣泛，包括數(shù)據(jù)采集、電話視頻會(huì)議以及企業(yè)信息數(shù)據(jù)管理等。通過(guò)對(duì)采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析能夠有效提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，并且能夠在一定程度上改善服務(wù)水平，從而保證我國(guó)電力系統(tǒng)得到更加穩(wěn)定安全的發(fā)展。信息管理業(yè)務(wù)在發(fā)展的過(guò)程中對(duì)延時(shí)并沒(méi)有太高的要求，但是對(duì)于傳輸性能則有著較高的要求。

2? 面向可靠性的電力通信OTN業(yè)務(wù)路由優(yōu)化算法

電力OTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)其實(shí)建立在通信網(wǎng)的網(wǎng)架構(gòu)建基礎(chǔ)之上，因此OTN拓?fù)渚哂邢鄬?duì)穩(wěn)定性。電力OTN從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)屬于一種靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)整個(gè)構(gòu)架搭建完成以后，數(shù)據(jù)流能夠基本保持不變。網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在發(fā)展的過(guò)程中呈現(xiàn)出一些問(wèn)題，傳統(tǒng)的問(wèn)題為一些突發(fā)性的擁塞問(wèn)題，但是目前問(wèn)題已經(jīng)發(fā)生變化，問(wèn)題已經(jīng)由傳統(tǒng)的擁塞問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)閭鬏旀溌飞线^(guò)度集中分布的問(wèn)題。當(dāng)前這一問(wèn)題嚴(yán)重影響了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)展，因此需要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的處理。傳統(tǒng)的解決方法已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的具體需求，因此需要根據(jù)具體情況采用全新的解決方法?？煽啃暂^高的電力通信OTN業(yè)務(wù)路由優(yōu)化算法能夠有效地解決這一問(wèn)題。

2.1? 問(wèn)題模型

要更好地進(jìn)行路由優(yōu)化，首先應(yīng)該定義電力光傳輸網(wǎng)拓?fù)?，通過(guò)這樣的方式為無(wú)向帶權(quán)圖G，其中V=V1，V2，V3…，VN，該數(shù)據(jù)表示的是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的集合，E=e1，e2，e3…，en，該數(shù)據(jù)表示的是網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)向邊集合。P表示鏈路的風(fēng)險(xiǎn)度，L表示鏈路的長(zhǎng)度，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算能夠得出光纖段的傳輸時(shí)延以及信號(hào)的功率衰減情況，最后需要重新定義一個(gè)請(qǐng)求集合，可以用S來(lái)表示。

在傳輸信號(hào)的過(guò)程中，由于傳輸?shù)木嚯x較長(zhǎng)，通道的媒介種類(lèi)眾多，因此外界因素的影響會(huì)對(duì)信號(hào)的傳輸造成延時(shí)方面的影響。如果節(jié)點(diǎn)v到節(jié)點(diǎn)j之間經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)為m，整個(gè)傳輸?shù)穆窂娇傞L(zhǎng)度為l，節(jié)點(diǎn)交換設(shè)備的交換延時(shí)為T(mén)V，信號(hào)總時(shí)延為T(mén)i，公式中的c為信號(hào)在通道中的傳輸速度，△t為隨機(jī)延時(shí)抖動(dòng)。那么整個(gè)優(yōu)化算法公式可以具體表示為：

2.2? 算法設(shè)計(jì)

算法設(shè)計(jì)的過(guò)程一定要采用科學(xué)合理的思想，本文具體研究的是面向可靠性的電力OTN路由優(yōu)化算法，該算法以遺傳算法為基礎(chǔ)，并且在遺傳算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和升級(jí)，因此具備遺傳算法的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在一些不足之處。在進(jìn)行算法設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以采用模擬退火和小生境演化的思想，在這兩個(gè)思想的基礎(chǔ)上進(jìn)行算法的設(shè)計(jì)能夠在最大程度上保證算法的科學(xué)有效性。

在具體的計(jì)算過(guò)程中，首先需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行初始化，初始化的具體參數(shù)為待優(yōu)化的業(yè)務(wù)請(qǐng)求幾何，并且要設(shè)置最大迭代次數(shù)、個(gè)體適應(yīng)度的函數(shù)以及相關(guān)的計(jì)算因子。當(dāng)參數(shù)完成初始化以后，需要對(duì)樣本空間進(jìn)行初始化。通過(guò)采用某種路由求解的方法來(lái)對(duì)初代種群進(jìn)行計(jì)算，并且掌握其適應(yīng)度。相關(guān)工作人員還需要根據(jù)適應(yīng)度的大小對(duì)初代種群進(jìn)行排序，并且生成一個(gè)集合。在代種群中，將適應(yīng)度最大的個(gè)體直接放在候選種群中，對(duì)小生境中的個(gè)體要進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，需要進(jìn)行交叉以及變異一系列的操作，從而才能有效地生成下一代候選種群。雖然整個(gè)操作不具備太大的難度，但是需要注意的是，一定要充分考慮小生境有著隔離的含義，在對(duì)小生境中的個(gè)體進(jìn)行處理的過(guò)程中要做到互不影響。

2.3? 仿真實(shí)驗(yàn)分析

在對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析的過(guò)程中，首先需要做的是假設(shè)業(yè)務(wù)中的請(qǐng)求都是單向的業(yè)務(wù)，算法方正的業(yè)務(wù)請(qǐng)求都是通過(guò)業(yè)務(wù)生成程序隨機(jī)自動(dòng)生成的。在具體的操作過(guò)程中，為了更好地簡(jiǎn)化整個(gè)操作流程，并且提高操作的效率，需要對(duì)業(yè)務(wù)時(shí)延進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，一般情況下設(shè)置為10。業(yè)務(wù)重要度可以在1～5之間進(jìn)行隨機(jī)選擇。值得注意的是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械逆溌凤L(fēng)險(xiǎn)度也是隨機(jī)產(chǎn)生的，具體的數(shù)據(jù)會(huì)分布在0～0.3之間。

3? 結(jié)? 論

綜上所述，要促進(jìn)我國(guó)電力系統(tǒng)得到更好的發(fā)展，需要從多方面多角度進(jìn)行研究，對(duì)當(dāng)前的優(yōu)化方法進(jìn)行不斷的完善和更新，使優(yōu)化方法更加符合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的要求，從而促進(jìn)我國(guó)電力通信得到更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 廖哲麟.面向可靠性的電力通信OTN業(yè)務(wù)路由優(yōu)化方法 [D].北京：北京郵電大學(xué)，2018.

[2] 汪珍.面向電力通信網(wǎng)可靠性的業(yè)務(wù)路由優(yōu)化分配方案分析 [J].通訊世界，2017（15）：139-140.

作者簡(jiǎn)介：劉軍偉（1974.09-），男，漢族，安徽阜陽(yáng)人，高級(jí)工程師，學(xué)士學(xué)位，本科，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。