基于贝叶斯网的电力通信业务可靠性优化算法

曾瑛　吴赞红　施展

摘 要：随着智能电网的快速发展，电力通信网的可靠性对于电力公司越来越重要。但是，已有研究主要通过优化网络协议和提升网络设备可靠性来提升电力通信网的可靠性。较少的关注优化电力通信业务对于提升网络可靠性的重要性，导致电力通信业务可靠性较低。为解决此问题，基于电力业务与电力通信网的关系，构建了电力业务与电力通信网模型，提出了基于贝叶斯网的电力通信业务可靠性优化算法。基于业务与网络故障的关联关系，挖掘关联业务较少的网络资源，将网络分为多个集合，对拥塞历史性能较低的节点资源进行备份。通过与已有算法进行比较，验证了该算法在网络可靠性、业务可靠性两个方面取得了较好的结果。

关键词： 电力通信网; 电力业务; 贝叶斯网; 可靠性

中图分类号： TP 311

文献标志码： A

Abstract： With the rapid development of smart grids， the reliability of power communication networks is becoming more and more important for power companies. Therefore， research has been done to improve the reliability of power communication networks by optimizing network protocols and improving network equipment reliability. Less attention is paid to optimizing the importance of power communication services for improving network reliability， resulting in lower reliability of power communication services. In order to solve this problem， this paper builds a power service and power communication network model based on the relationship between power service and power communication network， and proposes a reliability optimization algorithm for power communication based on Bayesian network. The algorithm is based on the relationship between the service and the network fault， and mines the network resources with less associated services， and divides the network into multiple sets. The node resources with lower congestion history performance are backed up. Compared with the existing algorithms， the proposed algorithm achieves good results in both network reliability and service reliability.

Key words： power communication network; power business; Bayesian network; reliability

0 引言

隨着电力通信网的规模越来越大，网络正常运行面临着越来越大的挑战，网络的可靠性已成为电力通信网的一个核心研究方向[1-2]。文献[3]基于电力通信网数据的特点，挖掘了业务数据的特征，提出了采用业务特征提升电力通信网可靠性的算法。文献[4]研究了网络管理系统的状态信息，提出了基于网管特征的电力通信网可靠性提升算法。文献[5]在分析网络监控系统数据特征的基础上，基于动态贝叶斯理论，对网络的配置和故障管理机制进行了优化，从而提升了网络的可靠性。文献[6]将信息技术和物理环境因素进行融合，从而提升了网络的可靠性水平。文献[7]基于精细化建模的思路，对电力通信网物理数据信息进行融合，提出了网络设备故障时的路由优化策略，从而提升了网络的可靠性。为进一步提升已有算法性能，SDN技术[8]、新型多层协作控制优化技术[9]、区块链技术[10]等新技术，也逐渐被应用到电力通信网，从而进一步提升电力设备可靠性。

通过对已有研究分析可知，在电力通信网可靠性提升方面已经取得了较好的研究成果。但是，已有研究主要通过优化网络协议和网络设备技术，来提升网络的可靠性。较少的关注网络业务在网络可靠性方面的重要性，导致电力通信网业务可靠性较低。为解决此问题，本文提出基于贝叶斯网的电力通信业务可靠性优化算法。通过与已有算法进行比较，验证了算法的性能。

1 问题描述

在电力通信网环境下，电力通信网G=（N，E）包括网络节点集合N和网络链路集合E两种资源。其中，网络节点集合N是由n个网络节点n1，n2，n3，…，nn构成的节点集合，即，N={n1，n2，n3，…，nn}。网络链路集合E是由m条网络链路e1，e2，e3，…，em构成的链路集合，即，E={e1，e2，e3，…，em}。电力业务如果要在电力通信网络上进行运营，需要由网络给其分配资源，主要包括业务节点资源和业务链路资源两种。使用GS=（NS，ES）表示电力业务需要的资源，NS表示业务使用的节点资源集合，ES表示业务使用的链路资源集合。