电力通信网络管理优化模型研究

电网素，建立了模糊最小生成树模型，具有简单、实用、实时性强等特点，在电力通信网络建设中有很强的适用性。关键词通信网络；图论；模糊集合；最小生成树；KRUSKAL算法中图分类号TM73文献标识码A文章编号10099492201112005205RESEARCHONOPTIMIZATIONMODELOFELECTRICPOWERCOMMUNICATIONSNETWORKMANAGEMENTWANGSHAOFENGGUANGDONGPOWERGRIDCORP，SHENZHENPOWERSUPPLYBUREAU，SHENZHEN518001，CHINAABSTRACTBASEDONTHEGRAPHANDFUZZYSETSTHEORY，ANOPTIMIZATIONMODELONTHEGOALOFMINIMIZINGTHEFUZZYLOGICALDISTANCEISESTABLISHEDFORTHEECCCOMMUNICATIONSUBNETWORKDIVISIONTHENETWORKCONNECTIVITY，RADIALRUNANDOTHERCONSTRAINTSARECONSIDEREDDURINGMODELINGANDAPPROXIMATEOPTIMALSOLUTIONSAREACHIEVEDTHEFUZZYMINIMUMSPANNINGTREEMODELWHICHISSIMPLE，PRACTICAL，STRONGREALTIMEANDSTRONGLYAPPLICABLEINTHECONSTRUCTIONOFCOMMUNICATIONNETWORKISPROPOSEDTORESEARCHFUZZYBOUNDARIESINNETWORKCONSTRUCTIONKEYWORDSCOMMUNICATIONNETWORK；GRAPHTHEORY；FUZZYSET；MINIMUMSPANNINGTREE；KMSKALALGORITHM1引言传输网络ECC的优化主要目的是为了避免ECC风暴的产生以及提升ECC网络的响应速度。ECC风暴是指ECC网络中节点太多或者线路质量问题，使ECC网络中存在大量的广播和重传信息或者频繁的重路由，导致部分或全部网元脱管的情况。避免ECC风暴需要合理规划网关，控制同一个ECC网络中的节点个数，以及保证线路传输质量。ECC网络管理优化问题可以转化为图论问题求得优化解。此类问题国内很少有人研究，国外则一般将其与模糊理论结合起来，研究的过程及其成果主要有模糊图的定义、模糊图一般问题的优化方法、模糊图流的定义21等。本文从基于模糊逻辑距离的最短路径规划角度，对传输网络的ECC路由进行合理的规划，优化子网划分收稿13期20111017方式以及子网主备网关配置实施后可达到提高网络性能和保证网络安全的目的。2问题描述ECC路由规划是指一个网关网元所辖的网元数应该在一个比较合理的范围内。网络通过ECC或扩展ECC互相连接时，网络中网元越多，ECC路由越复杂，如果ECC路由规划不合理，当网络出现异常时。就会出现ECC通信困难。ECC通道的建立是采用发端站并发收端站选择建立路由的方式。其选择原则是根据最短路径建立路由。需要注意的是，这里的最短路径不是指地理上的实际距离，而是指路由表中的逻辑距离，即间隔站点的数量。ECC路由的建立、更新和维护都是通过定期广播的方式来实现的，网络越大，则数据量越大，实现方式和路由器的OSPF协议相似，每个路由数据项只有三个数据目的网元、电力电转发网元和逻辑距离。ECC路由规划分网络分析和网络配置两个步骤。1网络分析根据组网拓扑图。合理划分子网确定网关之后确定每个网关的子网及其子网号扩展ID号。划分子网和确定网关往往是相伴的，网关确定之后，子网在拓扑上也就确定了。一般这一步可以分为两步网关点的选取和子网的划分。网关应当选取网络的“关键点”，如中心节点、交叉点、镶嵌点等；存在主干网和分支网的，一般分支网接入到主干的NE，该NE存在于主干网中这种NE设为网关网关点应是子网之间唯一连接的点。即去掉所有网关，各个子网相互不能互通。子网号从1255，最多可以有255个，其中必须包含一个网关子网；与网关相邻的子网不是网关的附属子网就应该是网关子网；网关除了应该是网络拓扑上的关键点。还应该是对于全网相对重要而ECC通信繁忙的NE，否则没有必要。2网络配置确定出网关和子网后，就可以开始逐项配置。对于非网关NE，只需要根据网络分析划分的子网来建立子网号，对于网关NE需要以下设置1设置本NE为网关模式，通常应设为支持ECC网关协议模式；2为本NE设置特殊的网关子网号，建议保持缺省设置255；3添加网关的附属子网。根据网络分析确定ECC组网优化目标优化子网划定方式，合理配置主备网关最大化ECC组网能力。约束条件如下。1ECC组网能力限制ECC的组网能力是指在网络中需要通过ECC或扩展ECC互相连接的网元的最大个数。它实际上指的是网管计算机通过一个网关网元所能管辖的最大网元数。建议每一网关网元所带的网元数不超过64个，但子网数以128个为上限。一个网管可以对多个ECC子网同时进行管理，同一网管可以管理不超过16个的网关网元。当ECC网络过大，超出ECC组网能力的情况时，需要将一个大的ECC网络划分为多个小的ECC子网。划分ECC子网需要根据情况采取多个网关可用HUB，或者将远端网元以远程网管组网的方案接人2该方案需要增加网关网元的数量，每个子网通过网关网元与网管实现通信；网关通过DCN数据通信网直接和中心网管通信。3每个子网尽量配置主备网关，网关网元的选择要方便数据的传输可考虑选交叉节点。3模型建立本节讨论如何根据最短路径优化算法建立子网划分模型。对于此类网络规划问题，通常采用星型、环型或总线型网络拓扑结构，能够较好地解决网络建设过程中的连接和通信问题。但仅仅是基于网络拓扑结构的网络构架，往往达不到逻辑距离最小的要求。因此，在网络拓扑结构的优化中引入图论的方法，以获得实际应用中较理想的子网划分方案F1。对于逻辑距离的设定，通常都是采用精确数学的方法去解决口。然而，在实际情况中，还需考虑实际距离、架设费用、数据量、线损等因素，无法用精确数字表达，所以，模型引入模糊距离作为逻辑距离的度量。模糊距离完全由隶属函数所刻画。在实际应用中，它的确定方法主要有模糊统计法、德尔菲法、对比排序法、综合加权法等等，当然也可以直接使用常见规则的隶属度函数，但必须知道变量的测度和意义。按照表1所列出的各种比较关系，根据语义规则，可以得到一个不同程度对应模糊隶属度的集合。表1模糊隶属度语义规则程度模糊隶属度完全是可认为是差不多是非常接近十分接近相当接近很接近比较接近大致接近通过以上讨论，可将ECC网管优化问题转化为以ECC子网划分最合理为优化目标求解最优子网的问题。在逻辑距离函数未知的情况下可先考虑其他因素地理、环境的影响，设计网络的初始布局，即将这些顶点用边联结起来用9J石OO00电网两顶点间的逻辑距离作为边的权，使总的权值最小。可用图论中求无向连通图GV，E，W的最小生成树法求解。最小生成树法将通信网络看作无向连通图，求该图的最小生成树，常用经典算法有PRIM算法、KRUSKAL算法I5_。初始网络拓扑结构如图1所示。图1初始网络拓扑结构下面将介绍以KRUSKAL算法解决上述问题的思路每次添加权尽量小的边，使新的图无圈，直到生成1棵树为止，便得最小生成树，算法流程如图2所示。图2KRUSKAL算法流程图算法步骤如下1将赋权图G中的边按权的非减次序排列；2按1排列的次序检查G中的每一条边，如果这条边与已得到的边不产生圈，就取这一条边为解的一部分；3若已取到NL条边，算法终止，此时以V为顶点集，以取到的一1条边为边集的图即为最小生成树。KRUSKAL算法流程如表2所示。表2KRUSKAL求解最小生成树算法步骤步骤S0S1S2S3S4S5S6算法初始化赋权的连通图GV，E，W，其中M为边数，N为节点数对E中各边的权值排序，设W，WIW初始化WO，R一空集，K一1，TO若TN一1则转S6，否则转S4若TUEK有环，NKL，转S4，否则转S5RRU，WWWK，TF1，KKL，转S3输出R及W，其中R为最小树，W为的权，算法结束按照KRUSKAL法的规则建立通信网络的图论模型即以7个相邻的路由节点为图的顶点如图1，两顶点之间的网络线路为图的边，其定义如下GV，E，VR1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，ER1，R2，RL，R3，R1，R4，RL，R5，R1，R6，RL，R7，R2，R3，R2，R4，R2，R5，R2，R6，R2，R7，R3，R4，R3，R5，R3，R6，R3，R7，R4，R5，R4，R6，R4，R7，R5，R6，R5，R7，R6，R7。则优化结果如图3所示，显然优化之后R5节点光支路最多，可以考虑在R5节点设置备用网关。图3优化网络拓扑结构电力电4实例分析深圳供电局通信网分泰科、华为、中兴三张网络。泰科网ECC子网划分为三个，共142个网元华为网ECC子网划分为三个，共135个网元中兴网ECC子网划分为四个，共223个节点。现网只有泰科网有主备网关网元，而华为网和中兴网均没有考虑主备网关网元。下面以中兴网来说明ECC优化方案。中兴网ECC子网现状划分如图4所示。图中深供A、深供B、深供C、深供D分别为四个子网的网关网元。各网元节点下带光支路见表3所示。图4中兴网ECC子网现状表3中兴网各网元节点下光支路一览网元节点光支路网元节点光支路网元节点光支路网元节点光支路深供A7深供B6深供C7深供D5水贝8梧桐7龙塘C6鹏城8平湖8骏康8西乡C5公明1L龙塘6白杨5祥和7象山10坪山9梅林6平安6简龙9皇岗4西乡D8深圳5滨河4由图4可知。子网A、子网C、子网D网元数量均不大于64个，而子网B网元数量虽说大于64个但远小于极限值128个，只是网关网元必须与其他网关ECC子网隔离，即要求对任一网关网元，至少将一个方向的与其他网关连接的光口的D字节设置为“使能”，以使网关在出现DCN故障时，能快速通过网管打开与其他网关网元间的DCC通道，实现网络管理的恢复。但是所有子网中均没有备用网关网元，当任一网关网元故障时都将导致该子网网元脱管。因此在这四个子网中需要新增备份网关网元。网关网元一般选择设定在网络中星形业务的中心节点上，以避免大量的管理信息需要通过基于DCC这种窄带宽信道的管理DCN进行传送，减少DCN再发生拥塞的可能性或者设置在子网中入路光纤最多的设备。以减少子网中基于DCC的管理DCN再发生拥塞的可能性。深供A、深供B、深供C、深供D分别属于星形业务的中心节点，而且还属于子网边缘处的网元必须设置为网关网元。当子网上任意一条ECC通路失效时，都不会影响网元至网关网元的信号传输，因此，可以继续作为主用网关网元。子网A中，水贝和平湖光节点支路最多，可考虑设置为备用网关网元；子网B中，简龙和坪山节点光支路最多，可考虑设置为备用网关网元子网C中，祥和节点光支路最多，可考虑设置为备用网关网元；子网D中，公明节点光支路最多，可考虑设置为备用网关网元。在这些可作为备用网关网元中四个子网各选取一个，一般以子网内距离最近的另一网关网元作为备用网关。这是因为当主用网关网元故障时，倒换信息可以最快地传递至备用网关网元；其次，备用网关网元至网管系统的逻辑距离最短，最节省通路资源。因此，子网A中选取水贝作为备用网关网元子网B中选取简龙作为备用网关网元，子网C中选取祥和为备用网关网元，子网D中选取公明作为备用网关网元。优化后的ECC子网图如图5所示。5结语本文根据图论的相关理论和模糊集合的原理对电力通信网络ECC子网划分方式进行优化以逻辑距离最短为目标，并且保证网络连通性、辐电网图5优化后的ECC子网射状运行、子网主备网关配置等约束条件，建立了模糊最小生成树模型，它具有简单、实用、实。时性强等特点在电力通信网络建设中有很强的适用性为通信网络管理的理论研究与工程应用提供了借鉴。参考文献1刘健，杨文宇，余健明，等一种基于改进最小生成树算法的配电网架优化规划U中国电机工程学报，2004，24101031082颉栋栋，李方豫，盖宇仙，等一类有损耗网络最大流问题的模型与算法J兰州交通大学学报自然科学版，200721321343梁西陈最小生成树与构造造价最低通迅网J宿州教育学院学报，2000458594陈小娟最小生成树问题J福建电脑，2005111475刘洋，杨素华最小生成树问题的KRUSKAL算法的一种实现方法J赣南师范学院学报，200136366”一1一一一”“卜一一一一卜“作者简介王少锋，男，1967年生，海南定安人，硕士，工程师。研究领域电力通信管理及规划。已发表论文6篇。编辑向飞”。”“”“低内阻超级电容器极片研制成功T具有完全自主知识产权的超级电容器核心元件超级电容器极片在湖南研制成功其“低内阻超级电容器极片制备新技术”近日在长沙通过湖南省科技厅组织的科技成果鉴定。利用该项新技术研制的超级电容器极片制作的3000F超级电容器。经国家权威机构检测，性能达到并部分超过国际知名企业同类产品，静电容量32241F，内阻0256M1“，达到国际先进水平。超级电容器是近年来随着材料科学的突破而出现的一种介于传统电容器与电池之间的新型绿色环保物理储能器件是物理储能中最具发展前景的一种技术装置。是对其他电化学储能技术的良好补充。其最大优点是。可短时间大功率输出，功率密度远高于锂电池，充放电循环次数可达50万次以上，寿命可达10年以上，充电时间短，可大电流充放电。广泛应用于新能源汽车、新能源发电、工程机械、轨道交通、升降设备和军事装备等领域。超级电容器极片是超级电容器的核心元