电力骨干光传输网业务路由规划

贺恩欢　杨艳敏　梁雪松

摘 要：随着智能电网建设的不断深入，电力系统的通信业务将逐渐转向大颗粒IP业务，而电力系统中存在多种业务，各个业务的传输要求也各不相同。因此在电力行业逐渐实现数字化、信息化、IP化的同时，也给电力骨干光传输网的业务传输提出了新的要求。文章通过分析网络中的业务需求，提出在电力骨干光传输网中，对业务进行优先等级的传输，从而提高网络的可靠性的路由规划算法。

关键词：电力光骨干传输网；路由规划；业务；可靠性

引言

随着电力通信及电力通信业务与电网之间联系的日益紧密起来，电力骨干传输网应用的日益增多。电力骨干光传输网的安全可靠运行，在实际工作中对电力通信的相关生产业务、调度业务、经营管理等业务有着重大影响，而且电力骨干传输网扮演着重要的角色[1]。因此，研究电力骨干光传输网业务路由规划对于提升电力业务的传输可靠性和网络的运行有着重要的意义。

1 电力骨干网业务和传输网可靠性

面对多层次、多对象、多尺度的复杂大电网发展趋势，电力通信网将面临诸多挑战，如何提高网络的可靠性是大家重点关注的问题之一。现将业务按照以下几个方面进行分类。

1.1 业务分类

电力系统基于业务属性可以分为生产控制大区和管理信息大区。而电力系统又由四个安全区组成；在业务网络层面，各类业务根据其特性承载于不同的网络或数据通道。目前电力通信网业务的承载方式有五小类：专用通道、调度数据网、综合数据网、调度交换网、行政交换网。

1.2 业务需求

不同业务及同种业务在不同的承载方式下的通信需求不尽相同，文章从带宽、时延以及可靠性三个方面对现有的电力通信业务的需求进行分析。其中，将带宽由低到高分为64Kb/s以下、64Kb/s、64Kb/s-2Mb/s、2Mb/s、2Mb/s以上等五个等级进行分类；将业务时延按照8ms、10ms、15ms、30ms、100ms、150ms、秒级、1min这八个等级进行分析；可靠性可由多种指标来表示，这里用误码率对各业务的可靠性需求进行说明，将误码率按照10-9～10-3七个等级划分业务。

1.3 电力骨干光传输网可靠性

为了满足电力通信网络在复杂网络环境下的发展需要，各种新业务应运而生。而且电力通信网的业务向着多元化、信息化、智能化方向發展，更加可靠、优质的通信服务才能保障电网安全可靠的运行，为了适应新业务接入给电网带来的冲击，需要提高通信可靠性，从通信层面减轻新业务接入产生的不稳定因素。

2 光网络路由规划方法

2.1 光网络路由规划的基本要求

路由规划的目标是在优化网络资源的同时，寻找满足业务QOS要求的最佳可用路径。服务质量是否满足要求可以通过测量业务的多个测量参数来度量，测量参数的选择与算法的计算复杂性有很大关系。若算法的计算复杂性简单且对服务质量的判断准确，则这种度量参数算法越实用，所以参数问题选择的合理性对路由规划有着重要意义。在光网络路由规划时主要将带宽、时延和丢包率作为主要的度量参数[2]。

2.2 路由规划方法分类

路由规划方法从总的来说可以分为两大类：集中式路由方法和分布式路由方法。而集中式路由规划方法需要控制每个信道的请求这一点可以保证给路由规划提供更加全面的选择，但是在实际情况中很难做到对完整的网络状态信息并将其进行集中控制，从而导致集中式选择算法的实用性差；分布式路由规划方法具有不错的可靠性和拓展能力，在源节点和目的节点间可能存在大量可用路径，因此，实时业务在进行路由规划时选择一条最佳的路径并不简单。现今有几种经典的启发式算法比较受相关学者的关注。

2.3 电力光骨干传输网可靠路由规划典型算法

为了满足电力通信业务的需求、加速算法收敛速度等，针对多约束路由问题的求解，经常采用启发式算法，如基于快速分类的非支配排序遗传算法、遗传算法、蚁群算法和粒子群算法等。但是有些算法本身存在一些缺点：遗传算法是在次优解的基础上得到的最优解，因此获得最优解的时间会变长；然而由于蚁群算法有收敛速度慢的问题，可能造成算法迭代过程中出现早熟收敛或停滞现象。

因为现有的遗传算法还存在一些需要改进的空间，而混合整数线性规划方法也可以解决复杂的组合优化。它不仅可以将目标和数值约束条件相结合并应用到路由规划中，达到数值条件的全局约束；而且在最优解无法求出时，也可以在短时间内获得次优解[3]。

3 电力骨干光传输网可靠路由规划方案

路由规划的目的是找到一条同时满足多个路由规划的约束条件，从而使网络资源的利用率最高。因此，该路由规划问题是可以转化为一个NP完全问题处理。本文采用混合整数线性规划算法，提出了一种基于电力骨干网业务的可靠路由规划方案，下面给出具体分析。

（1）首先，根据章节1中的业务分类分析和需求分析，根据路由规划方法中需要考虑的度量参数带宽、时延和丢包率，并根据层次分析法得到这三个参数在路由规划过程中的重要程度分配权值，下式（1）是将电力骨干光传输网中业务进行归一化，其中x对应着某种业务，Dmax、Lmax、Bmax分别为所有业务中能占用的时延、丢包率和带宽的最大值，Bmax为所有业务中占用带宽的最小值；D（x）、B（x）、L（x）为电力骨干传输网对该业务的时延、带宽和丢包率的要求；Dg（x），Bg（x），Lg（x）为该业务对应的时延、带宽和丢包率的归一化值：

4 结束语

为了提高电力骨干光网络的业务路由的可靠性，首先保证高优先级业务的QOS，其次是低优先级业务重新选择路径，从而保证低优先级业务的QOS。充分考虑在电力骨干传输网中业务可靠性的重要性，为电力骨干光传输网业务路由规划可靠性的提升提供了良好的方案参考。

参考文献

[1]蔡伟，杨洪，熊飞，等.考虑电力通信网可靠性的业务路由优化分配方法[J].电网技术，2013，37（12）：3541-3545.

[2]李蔚.电力通信业务路由分析与应用[D].北京邮电大学，2009.

[3]于战科，黄华军，倪明放，等.求QOS路由的整数线性规划方法[J].系统工程理论与实践，2013，33（4）.

作者简介：贺恩欢（1971，7-），男，民族：汉，籍贯：河北省任丘市，单位：国网冀北电力公司廊坊供电公司，研究方向：电力系统规划与设计。