面向可靠性的電力通信OTN業務路由優化方法

劉軍偉 徐艷紅

摘? 要：隨著時代的不斷發展，我國科學技術也在不斷進步，當前智能電網技術已經進入了人們的日常生活，智能電網技術的出現不僅給人們的日常生活帶來了極大的便利，同時還引出了各種電力通信業務，使我國的電力通信業務朝著大容量和高速率的方向發展。但是在發展的過程中，電力通信網中業務分布不均衡的現象十分突出。當前相關部門應該解決的已經不僅是業務分布不均衡的問題，而是要解決一些突發性的堵塞問題。只有保證網絡的可靠性和運行的高效性才能促進電力通信得到更好的發展。

關鍵詞：電力通信;OTN業務;路由優化方法

中圖分類號：TM732;TN929.1? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：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

在電力通信的發展過程中，OTN業務是十分重要的內容，光線噪比是物理層的關鍵參數之一，它直接決定光路的可能性，因此對于信號傳輸的誤比特率有著很大的影響。在開展業務前需要對OSNR的數值進行科學合理的計算和評估，并且根據當前得到的結論進行進一步的分析和研究。在具體的發展過程中選擇OSNR業務路由方法能夠有效地均衡發展目標。

1? 電力通信OTN概述

電力系統在具體的運行過程中涉及很多方面的內容，其中電力通信網是電力系統的二級網絡，它與電網中的繼電保護及安全穩定控制系統協調分工，從而保證整個電力系統的正常運行。電力通信網絡在具體運行過程中涉及到的環節非常多，它的出現能夠讓電力系統呈現出智能化和自動化的管理發展趨勢，并且能夠帶來更加高效的運營手段。電力通信網其實并不屬于一個單獨的存在，而是電力和通信兩大行業結合所產生的。電力通信網可以充分地應用在電力場景中，電力通信網主要連接的是一些電壓在220kV以上的發電廠和變電站。電力通信網在發展的過程中與通信技術有著十分緊密的聯系。如今我國電力通信網的發展呈現出高速發展的態勢，目前已經完成了三個階段的發展目標，我國當前的電力通信網已經不是最初的電力線載波技術，當前更多采用微波技術。這樣才能夠讓電力通信技術得到更加廣泛的應用。

1.1? 電力通信OTN網絡結構

電力通信OTN網絡結構與SDH結構十分相似，二者都對網絡的層次進行了劃分，在劃分的過程中，根據不同類型的信號傳輸方式可以將OTN網絡具體劃分為三個層次，分別是光通道層、光傳送段層以及光復用段層。除了可以根據不同類型的信號傳輸方式進行劃分，還可以以客戶信號的數字監視問題為標準進行劃分，根據這一情況可以分為光通路凈荷單元、光通道傳送單元以及光通道數據單元三個層次。這三個層次的劃分與SDH的劃分十分相似。從當前的發展情況來看，OTN技術已經發展得較為成熟，并且在一定程度上超過了傳統的SDH和WDM技術，更貼切地講，是完美地繼承了SDH和WDM技術的優勢，OTN技術的出現有效地擴大了組網的功能，如果從網絡設備的角度進行分析，OTN技術則是將SDH和WDM技術的設備進行了有效的融合，從而形成了一種全新的設備。該設備既具有傳統設備的功能，同時也具有全新的功能，因此在應用過程中更具優勢。

1.2? 電力通信OTN設備

OTN技術之所以能夠得到十分廣泛的應用，其中最為主要的原因是OTN具有很多不同類型的設備。如果根據設備的接口適配和線路接口類型進行劃分，則可以將OTN終端設備具體分為三種不同的類型，分別是電交叉設備、光交叉設備以及OTN終端復用設備。目前這些設備在具體的應用過程中都是最常見和最經常使用的設備。

深入研究OTN終端復用設備不難發現，OTN終端復用設備其實是WDM傳輸設備，在支持電層和光層終端復用的基礎上，能夠有效拓展G709幀接口。OTN技術在具體的應用過程中只能實現不同類型幀接口的復用功能，在這一過程中無法實現電層和光層的交叉連接功能，因此在一定程度上來說，OTN技術存在一定的局限性。在具體的發展過程中很容易出現傳輸設備兼容性方面的問題，但是科學合理地使用OTN技術則能夠很好地解決這個問題，OTN設備在運行過程中能夠將傳統的傳送設備SDH和以太網客戶業務接口進行有效替換，成功替換為OTUK接口，通過這樣的方式就能夠有效地解決設備之間兼容性的問題。同時OTN設備在具體的應用過程中還能夠實現故障檢測。OTN技術在使用的過程中能夠給客戶提供透明的功能，信息透明的傳輸能夠更好地對信息數據進行監測。

1.3? 電力通信OTN業務分析

電力通信網在具體的發展過程中有著各種各樣的業務，每個業務都會對電力通信網產生十分重要的影響。要促進電力系統更好的運行，就需要處理好相關業務方面的問題。對當前存在的問題進行深入的分析和研究，從而制定科學合理的解決策略。從應用角度來看，可以將電力通信業務分為兩個方面，分別是控制電力生產調度和管理信息。

電力系統需要將發電、供電以及用電進行充分的平衡，為了更好地保證平衡，需要實現不同程度的快速發電。而要更好地實現快速發現，則需要不斷完善電力業務，電力業務能夠有效地保證發電、供電以及用電。電力生產調度業務涉及到的內容十分廣泛，包括調度、繼電保護、電能質量檢測等業務，調度業務能夠很好地處理設備在運行過程中出現的事故，并且能夠實現科學有效的管理;繼電業務簡單來說就是深入地研究異常發生的根源，從而對問題進行及時的處理，保證整個電網系統能夠更加安全可靠地運行。電能檢測指的是對數據信息的采集和分析，穩定管理是指對整個裝備進行穩控，通過這樣的方式能夠保證電網的安全高效運行。

信息管理業務涉及的內容更加廣泛，包括數據采集、電話視頻會議以及企業信息數據管理等。通過對采集到的信息數據進行科學合理的分析能夠有效提高電網運行的安全性，并且能夠在一定程度上改善服務水平，從而保證我國電力系統得到更加穩定安全的發展。信息管理業務在發展的過程中對延時并沒有太高的要求，但是對于傳輸性能則有著較高的要求。

2? 面向可靠性的電力通信OTN業務路由優化算法

電力OTN網絡架構其實建立在通信網的網架構建基礎之上，因此OTN拓撲具有相對穩定性。電力OTN從本質上來說屬于一種靜態網絡，當整個構架搭建完成以后，數據流能夠基本保持不變。網絡業務在發展的過程中呈現出一些問題，傳統的問題為一些突發性的擁塞問題，但是目前問題已經發生變化，問題已經由傳統的擁塞問題轉變為傳輸鏈路上過度集中分布的問題。當前這一問題嚴重影響了網絡業務的發展，因此需要對問題進行及時的處理。傳統的解決方法已經無法滿足當前的具體需求，因此需要根據具體情況采用全新的解決方法。可靠性較高的電力通信OTN業務路由優化算法能夠有效地解決這一問題。

2.1? 問題模型

要更好地進行路由優化，首先應該定義電力光傳輸網拓撲，通過這樣的方式為無向帶權圖G，其中V=V1，V2，V3…，VN，該數據表示的是網絡中節點的集合，E=e1，e2，e3…，en，該數據表示的是網絡中的無向邊集合。P表示鏈路的風險度，L表示鏈路的長度，通過相應的計算能夠得出光纖段的傳輸時延以及信號的功率衰減情況，最后需要重新定義一個請求集合，可以用S來表示。

在傳輸信號的過程中，由于傳輸的距離較長，通道的媒介種類眾多，因此外界因素的影響會對信號的傳輸造成延時方面的影響。如果節點v到節點j之間經過網絡跳數為m，整個傳輸的路徑總長度為l，節點交換設備的交換延時為TV，信號總時延為Ti，公式中的c為信號在通道中的傳輸速度，△t為隨機延時抖動。那么整個優化算法公式可以具體表示為：

2.2? 算法設計

算法設計的過程一定要采用科學合理的思想，本文具體研究的是面向可靠性的電力OTN路由優化算法，該算法以遺傳算法為基礎，并且在遺傳算法的基礎上進行了優化和升級，因此具備遺傳算法的優勢，但同時也存在一些不足之處。在進行算法設計的過程中可以采用模擬退火和小生境演化的思想，在這兩個思想的基礎上進行算法的設計能夠在最大程度上保證算法的科學有效性。

在具體的計算過程中，首先需要對參數進行初始化，初始化的具體參數為待優化的業務請求幾何，并且要設置最大迭代次數、個體適應度的函數以及相關的計算因子。當參數完成初始化以后，需要對樣本空間進行初始化。通過采用某種路由求解的方法來對初代種群進行計算，并且掌握其適應度。相關工作人員還需要根據適應度的大小對初代種群進行排序，并且生成一個集合。在代種群中，將適應度最大的個體直接放在候選種群中，對小生境中的個體要進行科學合理的選擇，需要進行交叉以及變異一系列的操作，從而才能有效地生成下一代候選種群。雖然整個操作不具備太大的難度，但是需要注意的是，一定要充分考慮小生境有著隔離的含義，在對小生境中的個體進行處理的過程中要做到互不影響。

2.3? 仿真實驗分析

在對仿真實驗進行分析的過程中，首先需要做的是假設業務中的請求都是單向的業務，算法方正的業務請求都是通過業務生成程序隨機自動生成的。在具體的操作過程中，為了更好地簡化整個操作流程，并且提高操作的效率，需要對業務時延進行科學合理的設置，一般情況下設置為10。業務重要度可以在1～5之間進行隨機選擇。值得注意的是網絡拓撲中的鏈路風險度也是隨機產生的，具體的數據會分布在0～0.3之間。

3? 結? 論

綜上所述，要促進我國電力系統得到更好的發展，需要從多方面多角度進行研究，對當前的優化方法進行不斷的完善和更新，使優化方法更加符合當前社會發展的要求，從而促進我國電力通信得到更好的發展。

參考文獻：

[1] 廖哲麟.面向可靠性的電力通信OTN業務路由優化方法 [D].北京：北京郵電大學，2018.

[2] 汪珍.面向電力通信網可靠性的業務路由優化分配方案分析 [J].通訊世界，2017（15）：139-140.

作者簡介：劉軍偉（1974.09-），男，漢族，安徽阜陽人，高級工程師，學士學位，本科，研究方向：電力系統及其自動化。