基于貝葉斯網的電力通信業務可靠性優化算法

曾瑛　吳贊紅　施展

摘 要：隨著智能電網的快速發展，電力通信網的可靠性對于電力公司越來越重要。但是，已有研究主要通過優化網絡協議和提升網絡設備可靠性來提升電力通信網的可靠性。較少的關注優化電力通信業務對于提升網絡可靠性的重要性，導致電力通信業務可靠性較低。為解決此問題，基于電力業務與電力通信網的關系，構建了電力業務與電力通信網模型，提出了基于貝葉斯網的電力通信業務可靠性優化算法。基于業務與網絡故障的關聯關系，挖掘關聯業務較少的網絡資源，將網絡分為多個集合，對擁塞歷史性能較低的節點資源進行備份。通過與已有算法進行比較，驗證了該算法在網絡可靠性、業務可靠性兩個方面取得了較好的結果。

關鍵詞： 電力通信網; 電力業務; 貝葉斯網; 可靠性

中圖分類號： TP 311

文獻標志碼： 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

隨著電力通信網的規模越來越大，網絡正常運行面臨著越來越大的挑戰，網絡的可靠性已成為電力通信網的一個核心研究方向[1-2]。文獻[3]基于電力通信網數據的特點，挖掘了業務數據的特征，提出了采用業務特征提升電力通信網可靠性的算法。文獻[4]研究了網絡管理系統的狀態信息，提出了基于網管特征的電力通信網可靠性提升算法。文獻[5]在分析網絡監控系統數據特征的基礎上，基于動態貝葉斯理論，對網絡的配置和故障管理機制進行了優化，從而提升了網絡的可靠性。文獻[6]將信息技術和物理環境因素進行融合，從而提升了網絡的可靠性水平。文獻[7]基于精細化建模的思路，對電力通信網物理數據信息進行融合，提出了網絡設備故障時的路由優化策略，從而提升了網絡的可靠性。為進一步提升已有算法性能，SDN技術[8]、新型多層協作控制優化技術[9]、區塊鏈技術[10]等新技術，也逐漸被應用到電力通信網，從而進一步提升電力設備可靠性。

通過對已有研究分析可知，在電力通信網可靠性提升方面已經取得了較好的研究成果。但是，已有研究主要通過優化網絡協議和網絡設備技術，來提升網絡的可靠性。較少的關注網絡業務在網絡可靠性方面的重要性，導致電力通信網業務可靠性較低。為解決此問題，本文提出基于貝葉斯網的電力通信業務可靠性優化算法。通過與已有算法進行比較，驗證了算法的性能。

1 問題描述

在電力通信網環境下，電力通信網G=（N，E）包括網絡節點集合N和網絡鏈路集合E兩種資源。其中，網絡節點集合N是由n個網絡節點n1，n2，n3，…，nn構成的節點集合，即，N={n1，n2，n3，…，nn}。網絡鏈路集合E是由m條網絡鏈路e1，e2，e3，…，em構成的鏈路集合，即，E={e1，e2，e3，…，em}。電力業務如果要在電力通信網絡上進行運營，需要由網絡給其分配資源，主要包括業務節點資源和業務鏈路資源兩種。使用GS=（NS，ES）表示電力業務需要的資源，NS表示業務使用的節點資源集合，ES表示業務使用的鏈路資源集合。