[發明專利]考慮時延與流量均衡性的廣域保護通信迂回通道重構算法

有效

• 申請號: 201510223246.X
• 申請日: 2015-05-05
• 公開（公告）號: CN104901886B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 黃悅華;李振興;張騰飛;李振華;翁漢琍;袁兆強;黃景光;徐艷春;宋勱
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04L12/751;H04L12/727;H04L12/803
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本發明屬于電力系統中繼電保護領域，是一種考慮時延與流量均衡性的廣域保護通信迂回通道重構算法。

背景技術

電力系統光纖通信線路運行過程中，工程人員經常需要檢修和改造光纖線路，此時就必須停運待操作的線路。有時光纖線路也會因突發事件而意外中斷。在這些情況下，我們仍期望中斷光纖線路上原先承載的電力系統通信業務包括廣域保護通信業務能夠不間斷運行，實現電力系統持續正常工作。利用剩余健全網絡預先構建一條最優迂回通信通道用于傳輸需轉移的實時業務，可實現電力系統通信業務包括廣域保護通信業務持續、高效運行。

現有的一種構建最優迂回通信通道算法是將信道時延和帶寬利用率兩個參數用于蟻群算法中選擇最優迂回通信通道，但是只考慮了網絡正常時各信道的時延，未考慮需轉移的數據流量加入備選信道后對備選信道通信時延造成的影響，其所選最優路徑可能在加入轉移數據后變得堵塞(劉寶，尹項根，李振興，等.基于蟻群算法的廣域保護迂回通信通道重構技術研究[R].中國山東濟南：中國電工技術學會電力系統控制與保護專業委員會，2012.98-103)。另一種算法基于最短信道長度選擇最優迂回通信通道，但是信道長度只是影響通信時延的一部分因素，僅考慮信道長度不足以完整地反映出信道的時延特性(鮑曉慧.基于迂回方式的繼電保護信道重構技術[J].武漢理工大學學報，2010，23(4)：578-582)。還有觀點提出基于安全性選擇最優迂回通信通道，然而廣域保護對通信時延有著嚴格的要求，此方案不能滿足廣域保護快速性的要求(高會生，王慧芳.基于安全性的繼電保護光纖迂回通道路徑選擇[J].電力系統保護與控制，2014，42(14)：25-31)。

發明內容

本發明以選擇出時延最短和流量均衡的迂回通信通道為目標。選取影響發送時延的信道帶寬倒數，影響傳輸時延的信道長度，影響排隊時延的信道利用率三者之和作為權重指標，用于改進的Dijkstra算法中選擇最優迂回通信通道。在計算信道利用率時，考慮轉移數據流入備選信道對備選信道內數據排隊時延的影響，預算加入轉移數據后備選信道的信道利用率。在選擇最優路徑時，考慮轉移數據流入備選信道后可能使備選信道變得堵塞，提前篩選并剔除無法容納轉移數據流量和流入轉移流量后堵塞的信道。本發明考慮影響信道時延的因素較為全面，預先估計了轉移流量可能對備選信道的影響，使所選最優路徑時延最短，并且可以選擇出流入轉移數據后仍不堵塞的信道，達到使所選各信道上流量較為均衡的目的。

本發明采取的技術方案為：

考慮時延與流量均衡性的廣域保護通信迂回通道重構算法，包括以下步驟：

步驟一：基于通信網絡當前拓撲結構建立兩中斷節點間的預迂回路徑表；

步驟二：綜合影響信道時延的各種因素，選擇影響發送時延t_f的信道帶寬倒數1/B、影響傳輸時延t_s的信道長度d，影響排隊時延t_p的信道利用率u，作為重構最優路徑的影響因子；

步驟三：考慮轉移數據流入備選信道后，對備選信道內數據排隊時延t_p造成的影響，根據排隊時延t_p與信道利用率u成指數關系，預算包含轉移數據流量的備選信道的信道利用率u；

步驟四：對預迂回路徑表內所有信道的信道帶寬倒數和信道長度做歸一化處理，將歸一化處理的帶寬倒數、信道長度和預算的信道利用率三者加權得權重指標；

步驟五：檢查所有備選信道能否容納轉移數據流量T_t，剔除不能容納轉移流量的備選信道，考慮轉移數據流量T_t流入備選信道后，可能使備選信道時延過大，發生堵塞，剔除加入轉移流量后發生堵塞的備選信道，最終形成可用的預迂回路徑表；

步驟六：把可用的預迂回路徑表下路徑總權重最小作為改進Dijkstra算法尋優目標。將權重指標作為改進Dijkstra算法選擇最優路徑的條件，運用改進的Dijkstra算法選擇出最優迂回通信通道。

步驟一中，以中斷信道一端為起點，另一端為終點，根據通信網絡當前拓撲結構羅列由起點到終點的所有迂回路徑。

步驟二中，發送時延t_f＝l/B，l為數據幀長度，B為信道帶寬；傳輸時延t_s＝d/v，d為信道長度，v為電磁波在信道上的傳播速度；排隊時延t_p＝a^u(a>1)，u為信道利用率。