電力骨干光傳輸網業務路由規劃

賀恩歡　楊艷敏　梁雪松

摘 要：隨著智能電網建設的不斷深入，電力系統的通信業務將逐漸轉向大顆粒IP業務，而電力系統中存在多種業務，各個業務的傳輸要求也各不相同。因此在電力行業逐漸實現數字化、信息化、IP化的同時，也給電力骨干光傳輸網的業務傳輸提出了新的要求。文章通過分析網絡中的業務需求，提出在電力骨干光傳輸網中，對業務進行優先等級的傳輸，從而提高網絡的可靠性的路由規劃算法。

關鍵詞：電力光骨干傳輸網；路由規劃；業務；可靠性

引言

隨著電力通信及電力通信業務與電網之間聯系的日益緊密起來，電力骨干傳輸網應用的日益增多。電力骨干光傳輸網的安全可靠運行，在實際工作中對電力通信的相關生產業務、調度業務、經營管理等業務有著重大影響，而且電力骨干傳輸網扮演著重要的角色[1]。因此，研究電力骨干光傳輸網業務路由規劃對于提升電力業務的傳輸可靠性和網絡的運行有著重要的意義。

1 電力骨干網業務和傳輸網可靠性

面對多層次、多對象、多尺度的復雜大電網發展趨勢，電力通信網將面臨諸多挑戰，如何提高網絡的可靠性是大家重點關注的問題之一。現將業務按照以下幾個方面進行分類。

1.1 業務分類

電力系統基于業務屬性可以分為生產控制大區和管理信息大區。而電力系統又由四個安全區組成；在業務網絡層面，各類業務根據其特性承載于不同的網絡或數據通道。目前電力通信網業務的承載方式有五小類：專用通道、調度數據網、綜合數據網、調度交換網、行政交換網。

1.2 業務需求

不同業務及同種業務在不同的承載方式下的通信需求不盡相同，文章從帶寬、時延以及可靠性三個方面對現有的電力通信業務的需求進行分析。其中，將帶寬由低到高分為64Kb/s以下、64Kb/s、64Kb/s-2Mb/s、2Mb/s、2Mb/s以上等五個等級進行分類；將業務時延按照8ms、10ms、15ms、30ms、100ms、150ms、秒級、1min這八個等級進行分析；可靠性可由多種指標來表示，這里用誤碼率對各業務的可靠性需求進行說明，將誤碼率按照10-9～10-3七個等級劃分業務。

1.3 電力骨干光傳輸網可靠性

為了滿足電力通信網絡在復雜網絡環境下的發展需要，各種新業務應運而生。而且電力通信網的業務向著多元化、信息化、智能化方向發展，更加可靠、優質的通信服務才能保障電網安全可靠的運行，為了適應新業務接入給電網帶來的沖擊，需要提高通信可靠性，從通信層面減輕新業務接入產生的不穩定因素。

2 光網絡路由規劃方法

2.1 光網絡路由規劃的基本要求

路由規劃的目標是在優化網絡資源的同時，尋找滿足業務QOS要求的最佳可用路徑。服務質量是否滿足要求可以通過測量業務的多個測量參數來度量，測量參數的選擇與算法的計算復雜性有很大關系。若算法的計算復雜性簡單且對服務質量的判斷準確，則這種度量參數算法越實用，所以參數問題選擇的合理性對路由規劃有著重要意義。在光網絡路由規劃時主要將帶寬、時延和丟包率作為主要的度量參數[2]。

2.2 路由規劃方法分類

路由規劃方法從總的來說可以分為兩大類：集中式路由方法和分布式路由方法。而集中式路由規劃方法需要控制每個信道的請求這一點可以保證給路由規劃提供更加全面的選擇，但是在實際情況中很難做到對完整的網絡狀態信息并將其進行集中控制，從而導致集中式選擇算法的實用性差；分布式路由規劃方法具有不錯的可靠性和拓展能力，在源節點和目的節點間可能存在大量可用路徑，因此，實時業務在進行路由規劃時選擇一條最佳的路徑并不簡單。現今有幾種經典的啟發式算法比較受相關學者的關注。

2.3 電力光骨干傳輸網可靠路由規劃典型算法

為了滿足電力通信業務的需求、加速算法收斂速度等，針對多約束路由問題的求解，經常采用啟發式算法，如基于快速分類的非支配排序遺傳算法、遺傳算法、蟻群算法和粒子群算法等。但是有些算法本身存在一些缺點：遺傳算法是在次優解的基礎上得到的最優解，因此獲得最優解的時間會變長；然而由于蟻群算法有收斂速度慢的問題，可能造成算法迭代過程中出現早熟收斂或停滯現象。

因為現有的遺傳算法還存在一些需要改進的空間，而混合整數線性規劃方法也可以解決復雜的組合優化。它不僅可以將目標和數值約束條件相結合并應用到路由規劃中，達到數值條件的全局約束；而且在最優解無法求出時，也可以在短時間內獲得次優解[3]。

3 電力骨干光傳輸網可靠路由規劃方案

路由規劃的目的是找到一條同時滿足多個路由規劃的約束條件，從而使網絡資源的利用率最高。因此，該路由規劃問題是可以轉化為一個NP完全問題處理。本文采用混合整數線性規劃算法，提出了一種基于電力骨干網業務的可靠路由規劃方案，下面給出具體分析。

（1）首先，根據章節1中的業務分類分析和需求分析，根據路由規劃方法中需要考慮的度量參數帶寬、時延和丟包率，并根據層次分析法得到這三個參數在路由規劃過程中的重要程度分配權值，下式（1）是將電力骨干光傳輸網中業務進行歸一化，其中x對應著某種業務，Dmax、Lmax、Bmax分別為所有業務中能占用的時延、丟包率和帶寬的最大值，Bmax為所有業務中占用帶寬的最小值；D（x）、B（x）、L（x）為電力骨干傳輸網對該業務的時延、帶寬和丟包率的要求；Dg（x），Bg（x），Lg（x）為該業務對應的時延、帶寬和丟包率的歸一化值：

4 結束語

為了提高電力骨干光網絡的業務路由的可靠性，首先保證高優先級業務的QOS，其次是低優先級業務重新選擇路徑，從而保證低優先級業務的QOS。充分考慮在電力骨干傳輸網中業務可靠性的重要性，為電力骨干光傳輸網業務路由規劃可靠性的提升提供了良好的方案參考。

參考文獻

[1]蔡偉，楊洪，熊飛，等.考慮電力通信網可靠性的業務路由優化分配方法[J].電網技術，2013，37（12）：3541-3545.

[2]李蔚.電力通信業務路由分析與應用[D].北京郵電大學，2009.

[3]于戰科，黃華軍，倪明放，等.求QOS路由的整數線性規劃方法[J].系統工程理論與實踐，2013，33（4）.

作者簡介：賀恩歡（1971，7-），男，民族：漢，籍貫：河北省任丘市，單位：國網冀北電力公司廊坊供電公司，研究方向：電力系統規劃與設計。