考虑电力通信网可靠性的业务路由优化分配方法论文

　　0引言

　　电力通信网是电力系统第2张实体网络，承担着电网公司生产调度、经营管理和企业信息化管理等业务需求。其安全可靠性直接影响电网的安全稳定运行。国内外学者在电力系统可靠性与通信网可靠性方面的研究取得了大量的成果。

　　目前电力通信网可靠性研究主要集中在通信网络拓扑优化和网络结构本身的可靠性等方面。文献提出了基于节点重要性的平衡度网络拓扑优化算法，文献提出考虑容量需求关系与光缆共享的光缆路由优化方法，文献提出了基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性评估方法。这些文献都没有从业务层面对电力通信网的可靠性进行评估。

　　考虑到电力通信网络及电力通信业务日益发展，与电网之间的联系也更加紧密，文献指出研究电力通信网整体业务可靠性对于指导电力通信运行部门日常业务规划设计、网络运行方式优化调整等方面具有重要的意义，并提出了业务重要度、全网业务平均风险度和业务风险均衡度等可靠性评价指标，建立了基于全网业务风险均衡度的电力通信网可靠性的评估测度指标、评估模型及求解方法。该文献是在给定业务通道(路由)情况下展开研究的，没有研究提高业务可靠性的方法。以文献提出的业务风险评价指标为基础，研究业务路由的优化分配方法。研究中发现，以网络业务风险均衡度为评价指标进行 路由优化分配具有局限性，网络业务风险均衡度最小的路由分配方法并不一定是实际情况下的最优路由分配方法。

　　本文以业务风险均衡度和业务平均风险度为电力通信网的可靠性评估指标，利用多目标遗传算法实现业务路由优化分配，从业务层面为电力通信业务可靠性评估和网络运行方式优化提供理论参考。

　　1问题的提出

　　1.1以业务风险均衡度为路由优化指标的局限性参考文献[10]，业务平均风险度RVg和业务风险均衡度BR计算方法分别为

　　式中：R为全网业务总的风险度，为所有通道的业务风险度总和；N为网络业务的总通道数；RE()为网络中第/个通道的风险度。

　　网络业务风险均衡度BR反应网络中各通道所承载的业务风险度均衡分布情况。该指标过高，则表示网络中业务通道上承载的业务分布不均；如果该指标趋近于0，则标志着全网业务安排风险均衡，网络运行风险较小。但以网络业务风险均衡度为评价指标进行路由优化分配可能具有局限性。

　　以图1所示电力通信网拓扑为例。网络某时刻只有风到风的调度数据网业务，若此时网络上有路径1(NrN2-N5)，路径2(NrN3-N6-N4-N5)这2条可选路径。根据文献中计算方法分别求出这2条路径下相关指标，如表1所示。

　　从表1可以看出，完成业务需求，路径1需要经过2个通道，路径2需要经过5个通道。路径1所承担的业务风险度要远小于路径2，而路径1的业务风险均衡度要高于路径2。我们更倾向于选择路径1完成业务需求，也就是说，单纯基于业务风

　　险均衡度进行路由优化不一定合适，实际中，应该结合业务的需求以不同的评价指标来选择路由。

　　1.2路由优化指标及方法的选择

　　从上述分析可看出，单独以业务风险均衡度为评估指标，很难准确描述网络通路上业务承载情况。同时，对电力通信网业务进行可靠性评估的过程中同样需要考虑网络业务平均风险度的大小。因此，我们同时考虑业务风险均衡度和业务平均风险度这2个指标，实现电力通信网路由的多目标优化分配。

　　多目标遗传算法的核心是调节各目标函数之间的关系，找出使各目标函数能尽量达到比较小(或比较大)的最优解集[1'NSGAII是最常用的多目标优化算法，其计算效率和鲁棒性较好。

　　2应用NSGAII的路由优化分配方法

　　2.1染色体的编码

　　应用遗传算法进行路由优化分配的关键是染色体的编码和解码，即确定可靠性指标与染色体之间的联系。本文采用基于优先权的间接编码方式。对网络中每个业务进行染色体独立编码，形成染色体编码段。每个染色体段中基因的位置表示节点，基因组值的大小对应于该节点的优先权大小。染色体个体共有N个独立的编码段，染色体长度L为