面向可靠性的电力通信OTN业务路由优化方法

刘军伟 徐艳红

摘  要：随着时代的不断發展，我国科学技术也在不断进步，当前智能电网技术已经进入了人们的日常生活，智能电网技术的出现不仅给人们的日常生活带来了极大的便利，同时还引出了各种电力通信业务，使我国的电力通信业务朝着大容量和高速率的方向发展。但是在发展的过程中，电力通信网中业务分布不均衡的现象十分突出。当前相关部门应该解决的已经不仅是业务分布不均衡的问题，而是要解决一些突发性的堵塞问题。只有保证网络的可靠性和运行的高效性才能促进电力通信得到更好的发展。

关键词：电力通信;OTN业务;路由优化方法

中图分类号：TM732;TN929.1      文献标识码：A 文章编号：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

在电力通信的发展过程中，OTN业务是十分重要的内容，光线噪比是物理层的关键参数之一，它直接决定光路的可能性，因此对于信号传输的误比特率有着很大的影响。在开展业务前需要对OSNR的数值进行科学合理的计算和评估，并且根据当前得到的结论进行进一步的分析和研究。在具体的发展过程中选择OSNR业务路由方法能够有效地均衡发展目标。

1  电力通信OTN概述

电力系统在具体的运行过程中涉及很多方面的内容，其中电力通信网是电力系统的二级网络，它与电网中的继电保护及安全稳定控制系统协调分工，从而保证整个电力系统的正常运行。电力通信网络在具体运行过程中涉及到的环节非常多，它的出现能够让电力系统呈现出智能化和自动化的管理发展趋势，并且能够带来更加高效的运营手段。电力通信网其实并不属于一个单独的存在，而是电力和通信两大行业结合所产生的。电力通信网可以充分地应用在电力场景中，电力通信网主要连接的是一些电压在220kV以上的发电厂和变电站。电力通信网在发展的过程中与通信技术有着十分紧密的联系。如今我国电力通信网的发展呈现出高速发展的态势，目前已经完成了三个阶段的发展目标，我国当前的电力通信网已经不是最初的电力线载波技术，当前更多采用微波技术。这样才能够让电力通信技术得到更加广泛的应用。

1.1  电力通信OTN网络结构

电力通信OTN网络结构与SDH结构十分相似，二者都对网络的层次进行了划分，在划分的过程中，根据不同类型的信号传输方式可以将OTN网络具体划分为三个层次，分别是光通道层、光传送段层以及光复用段层。除了可以根据不同类型的信号传输方式进行划分，还可以以客户信号的数字监视问题为标准进行划分，根据这一情况可以分为光通路净荷单元、光通道传送单元以及光通道数据单元三个层次。这三个层次的划分与SDH的划分十分相似。从当前的发展情况来看，OTN技术已经发展得较为成熟，并且在一定程度上超过了传统的SDH和WDM技术，更贴切地讲，是完美地继承了SDH和WDM技术的优势，OTN技术的出现有效地扩大了组网的功能，如果从网络设备的角度进行分析，OTN技术则是将SDH和WDM技术的设备进行了有效的融合，从而形成了一种全新的设备。该设备既具有传统设备的功能，同时也具有全新的功能，因此在应用过程中更具优势。

1.2  电力通信OTN设备

OTN技术之所以能够得到十分广泛的应用，其中最为主要的原因是OTN具有很多不同类型的设备。如果根据设备的接口适配和线路接口类型进行划分，则可以将OTN终端设备具体分为三种不同的类型，分别是电交叉设备、光交叉设备以及OTN终端复用设备。目前这些设备在具体的应用过程中都是最常见和最经常使用的设备。

深入研究OTN终端复用设备不难发现，OTN终端复用设备其实是WDM传输设备，在支持电层和光层终端复用的基础上，能够有效拓展G709帧接口。OTN技术在具体的应用过程中只能实现不同类型帧接口的复用功能，在这一过程中无法实现电层和光层的交叉连接功能，因此在一定程度上来说，OTN技术存在一定的局限性。在具体的发展过程中很容易出现传输设备兼容性方面的问题，但是科学合理地使用OTN技术则能够很好地解决这个问题，OTN设备在运行过程中能够将传统的传送设备SDH和以太网客户业务接口进行有效替换，成功替换为OTUK接口，通过这样的方式就能够有效地解决设备之间兼容性的问题。同时OTN设备在具体的应用过程中还能够实现故障检测。OTN技术在使用的过程中能够给客户提供透明的功能，信息透明的传输能够更好地对信息数据进行监测。

1.3  电力通信OTN业务分析

电力通信网在具体的发展过程中有着各种各样的业务，每个业务都会对电力通信网产生十分重要的影响。要促进电力系统更好的运行，就需要处理好相关业务方面的问题。对当前存在的问题进行深入的分析和研究，从而制定科学合理的解决策略。从应用角度来看，可以将电力通信业务分为两个方面，分别是控制电力生产调度和管理信息。

电力系统需要将发电、供电以及用电进行充分的平衡，为了更好地保证平衡，需要实现不同程度的快速发电。而要更好地实现快速发现，则需要不断完善电力业务，电力业务能够有效地保证发电、供电以及用电。电力生产调度业务涉及到的内容十分广泛，包括调度、继电保护、电能质量检测等业务，调度业务能够很好地处理设备在运行过程中出现的事故，并且能够实现科学有效的管理;继电业务简单来说就是深入地研究异常发生的根源，从而对问题进行及时的处理，保证整个电网系统能够更加安全可靠地运行。电能检测指的是对数据信息的采集和分析，稳定管理是指对整个装备进行稳控，通过这样的方式能够保证电网的安全高效运行。

信息管理业务涉及的内容更加广泛，包括数据采集、电话视频会议以及企业信息数据管理等。通过对采集到的信息数据进行科学合理的分析能够有效提高电网运行的安全性，并且能够在一定程度上改善服务水平，从而保证我国电力系统得到更加稳定安全的发展。信息管理业务在发展的过程中对延时并没有太高的要求，但是对于传输性能则有着较高的要求。

2  面向可靠性的电力通信OTN业务路由优化算法

电力OTN网络架构其实建立在通信网的网架构建基础之上，因此OTN拓扑具有相对稳定性。电力OTN从本质上来说属于一种静态网络，当整个构架搭建完成以后，数据流能够基本保持不变。网络业务在发展的过程中呈现出一些问题，传统的问题为一些突发性的拥塞问题，但是目前问题已经发生变化，问题已经由传统的拥塞问题转变为传输链路上过度集中分布的问题。当前这一问题严重影响了网络业务的发展，因此需要对问题进行及时的处理。传统的解决方法已经无法满足当前的具体需求，因此需要根据具体情况采用全新的解决方法。可靠性较高的电力通信OTN业务路由优化算法能够有效地解决这一问题。

2.1  问题模型

要更好地进行路由优化，首先应该定义电力光传输网拓扑，通过这样的方式为无向带权图G，其中V=V1，V2，V3…，VN，该数据表示的是网络中节点的集合，E=e1，e2，e3…，en，该数据表示的是网络中的无向边集合。P表示链路的风险度，L表示链路的长度，通过相应的计算能够得出光纤段的传输时延以及信号的功率衰减情况，最后需要重新定义一个请求集合，可以用S来表示。

在传输信号的过程中，由于传输的距离较长，通道的媒介种类众多，因此外界因素的影响会对信号的传输造成延时方面的影响。如果节点v到节点j之间经过网络跳数为m，整个传输的路径总长度为l，节点交换设备的交换延时为TV，信号总时延为Ti，公式中的c为信号在通道中的传输速度，△t为随机延时抖动。那么整个优化算法公式可以具体表示为：

2.2  算法设计

算法设计的过程一定要采用科学合理的思想，本文具体研究的是面向可靠性的电力OTN路由优化算法，该算法以遗传算法为基础，并且在遗传算法的基础上进行了优化和升级，因此具备遗传算法的优势，但同時也存在一些不足之处。在进行算法设计的过程中可以采用模拟退火和小生境演化的思想，在这两个思想的基础上进行算法的设计能够在最大程度上保证算法的科学有效性。

在具体的计算过程中，首先需要对参数进行初始化，初始化的具体参数为待优化的业务请求几何，并且要设置最大迭代次数、个体适应度的函数以及相关的计算因子。当参数完成初始化以后，需要对样本空间进行初始化。通过采用某种路由求解的方法来对初代种群进行计算，并且掌握其适应度。相关工作人员还需要根据适应度的大小对初代种群进行排序，并且生成一个集合。在代种群中，将适应度最大的个体直接放在候选种群中，对小生境中的个体要进行科学合理的选择，需要进行交叉以及变异一系列的操作，从而才能有效地生成下一代候选种群。虽然整个操作不具备太大的难度，但是需要注意的是，一定要充分考虑小生境有着隔离的含义，在对小生境中的个体进行处理的过程中要做到互不影响。

2.3  仿真实验分析

在对仿真实验进行分析的过程中，首先需要做的是假设业务中的请求都是单向的业务，算法方正的业务请求都是通过业务生成程序随机自动生成的。在具体的操作过程中，为了更好地简化整个操作流程，并且提高操作的效率，需要对业务时延进行科学合理的设置，一般情况下设置为10。业务重要度可以在1～5之间进行随机选择。值得注意的是网络拓扑中的链路风险度也是随机产生的，具体的数据会分布在0～0.3之间。

3  结  论

综上所述，要促进我国电力系统得到更好的发展，需要从多方面多角度进行研究，对当前的优化方法进行不断的完善和更新，使优化方法更加符合当前社会发展的要求，从而促进我国电力通信得到更好的发展。

参考文献：

[1] 廖哲麟.面向可靠性的电力通信OTN业务路由优化方法 [D].北京：北京邮电大学，2018.

[2] 汪珍.面向电力通信网可靠性的业务路由优化分配方案分析 [J].通讯世界，2017（15）：139-140.

作者简介：刘军伟（1974.09-），男，汉族，安徽阜阳人，高级工程师，学士学位，本科，研究方向：电力系统及其自动化。