專利名稱：電力ict網絡區(qū)分可靠性的路由建立方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力信息與通信技術領域，更具體地說涉及一種電力ICT網絡區(qū)分可 靠性的路由建立方法和系統(tǒng)。
背景技術：
電力信息與通信技術(ICT，Information and communication technology)網絡 是電力系統(tǒng)運營的重要支撐網絡之一，是電網運營智能化、電網管理手段信息化和保障電 力調度自動化方面的重要基礎。隨著電網多業(yè)務形式的發(fā)展，電網運營與管理出現(xiàn)了多樣 化的業(yè)務形式，在行政管理、電能計量采集、會議電視和圖像監(jiān)控等形成了包括語音業(yè)務、 數(shù)據業(yè)務和視頻業(yè)務形式。與此同時，電力ICT網絡的網絡結構也越來越復雜，對電力ICT 網絡的傳輸容量、速率、帶寬和可靠性等方面都提出了更高的要求。共享路徑保護算法(SPPA，Shared-pathprotection algorithm)研究了單鏈路失 效模型下，電力ICT網絡有可靠性約束時的動態(tài)路由連接保護問題。但該算法沒有考慮怎 樣在滿足可靠性條件下使得路由代價最小，因此導致路由耗費的網絡資源高，使得網絡資 源利用率降低。
發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電力ICT網絡區(qū)分可靠性的路由建立方法 和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中網絡資源利用率低的問題。技術方案如下一種電力ICT網絡區(qū)分可靠性的路由建立方法，包括對原網絡拓撲圖進行分層，其中一層為物理層，另一層為最短路徑對層，所述物理 層與原網絡拓撲圖相同，所述最短路徑對層包含原網絡拓撲圖中的所有能夠建立的最短路 徑對；在滿足連接請求所允許的最大失效概率前提下，在分層模型中尋找從源節(jié)點到目 的節(jié)點代價最小的路由；將所述代價最小的路由與原網絡拓撲圖進行匹配，找到原網絡拓撲圖中，滿足連 接請求所允許的最大失效概率條件下代價最小的路由。優(yōu)選的，上述方法中，所述對原網絡拓撲圖進行分層包括將原網絡拓撲圖中每一個節(jié)點分成物理層節(jié)點和最短路徑對層節(jié)點；構造物理層，使物理層每條邊的代價和失效概率與原網絡拓撲圖的代價和失效概 率相同；將原始網絡拓撲圖中的鏈路按照鏈路代價大小進行排序，選擇除該條鏈路外總代價最小的鏈路，與該條鏈路一起構成最短路徑對，找出原網絡拓撲圖中所有能夠建立的最 短路徑對，構造最短路徑對層；連接所述物理層和最短路徑對層。一種電力ICT網絡區(qū)分可靠性的路由建立系統(tǒng)，包括
網絡分層單元，用于對原網絡拓撲圖進行分層，其中一層為物理層，另一層為最短路徑對層，所述物理層與原網絡拓撲圖相同，所述最短路徑對層包含原網絡拓撲圖中的所 有能夠建立的最短路徑對；路由尋找單元，用于在滿足連接請求所允許的最大失效概率前提下，在分層模型 中尋找從源節(jié)點到目的節(jié)點代價最小的路由；路由匹配單元，用于將所述代價最小的路由與原網絡拓撲圖進行匹配，找到原網 絡拓撲圖中，滿足連接請求所允許的最大失效概率條件下代價最小的路由。優(yōu)選的，上述系統(tǒng)中，所述網絡分層單元包括節(jié)點拆分子單元，用于將原網絡拓撲圖中每一個節(jié)點分成物理層節(jié)點和最短路徑 對層節(jié)點；物理層構造子單元，用于構造物理層，使物理層每條邊的代價和失效概率與原網 絡拓撲圖的代價和失效概率相同；最短路徑對層構造子單元，用于將原始網絡拓撲圖中的鏈路按照鏈路代價大小進 行排序，選擇除該條鏈路外總代價最小的鏈路，與該條鏈路一起構成最短路徑對，并找出原 網絡拓撲圖中所有能夠建立的最短路徑對，構造最短路徑對層；連接子單元，用于連接所述物理層和最短路徑對層。通過上述技術方案可知，本發(fā)明通過在構造分層網絡模型時，使最短路徑對層包 含原網絡拓撲圖中的所有能夠建立的最短路徑對，從而能夠在滿足可靠性的前提下找到代 價最小的路由，降低了路由耗費的網絡資源，提高了網絡資源的利用率。
為了更清楚地說明本發(fā)明的技術方案，下面將對本發(fā)明描述中所需要使用的附圖 作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普 通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例提供的一種電力ICT網絡區(qū)分可靠性的路由建立方法流程 圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的一種對原網絡拓撲圖進行分層的方法流程圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的分層網絡模型構造示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的一種電力ICT網絡區(qū)分可靠性的路由建立系統(tǒng)結構示意圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的網絡分層單元結構示意圖。
具體實施例方式首先對本發(fā)明公開的一種電力ICT網絡區(qū)分可靠性的路由建立方法進行說明，包 括對原網絡拓撲圖進行分層，其中一層為物理層，另一層為最短路徑對層，所述物理層與 原網絡拓撲圖相同，所述最短路徑對層包含原網絡拓撲圖中的所有能夠建立的最短路徑 對；在滿足連接請求所允許的最大失效概率前提下，在分層模型中尋找從源節(jié)點到目的節(jié) 點代價最小的路由；將所述代價最小的路由與原網絡拓撲圖進行匹配，找到原網絡拓撲圖 中，滿足連接請求所允許的最大失效概率條件下代價最小的路由。
本發(fā)明通過在構造分層網絡模型時，使最短路徑對層包含原網絡拓撲圖中的所有 能夠建立的最短路徑對，從而能夠在滿足可靠性的前提下找到代價最小的路由，降低了路 由耗費的網絡資源，提高了網絡資源的利用率。下面將結合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述。 為了便于更好的理解本發(fā)明，首先對本發(fā)明所針對的網絡模型進行說明。在目前 的技術條件下，電力ICT網絡是光纖網狀網絡，每個網絡節(jié)點都具有全波長變化能力，并且 網絡中的每條鏈路都是可以雙向傳輸?shù)墓饫w。因此任何一條鏈路失效意味著該鏈路上任何 一個方向的傳輸都會中斷。假定光纖網狀網的物理拓撲為G = (V, E)，其中V為節(jié)點集，E為鏈路集。每條鏈 路(i，j)都有兩個鏈路參數(shù)鏈路代價c (i，j)和鏈路失效概率f(i，j)。鏈路代價c(i，j) 代表單位帶寬(如一個波長)上數(shù)據信息從該鏈路的一端i傳送到另一端j所消耗的代價。 給定一條通路P，該通路的代價就是該通路上所有鏈路的代價之和。鏈路失效概率f(i，j) 是指在網絡中只有一條鏈路失效的條件下鏈路(i，j)失效的條件概率。令τ表示網絡中 平均每條鏈路的單位長度失效時間，令length (i，j)表示鏈路(i，j)的長度并令SFP表示 網絡G中單個失效的概率SFP = Σ (ijJ) eElength(i, j) ‘ τ (1)鏈路(i，j)的失效概率f (i, j) = τ · length (i，j)/SFP(2)給定一條通路P，在單鏈路失效的假設下，該通路的失效概率為該通路上所有鏈路 的失效概率之和。令P表示通路P上所有的鏈路集合，則這條通路P的失效概率r為
(3)當網絡中只有單個鏈路失效，對于一條給定的通路P，如果P上的某條鏈路1被與 之分離的一個保護路段BP1保護了起來，那么當鏈路1失效之后，連接請求仍然可以利用通 路P上那些沒有失效的鏈路以及保護路段BP1來建立路由。在單鏈路失效的假設下，因為 同一時間網絡中只有一條鏈路失效，因此當某條鏈路被一條保護鏈路保護起來后，我們認 為該條被保護的鏈路的失效概率為0。令ap表示通路AP上所有未被保護的鏈路集合，這條 通路AP的實際失效概率&為
(4)因此，實際失效概率就是通路P上所有未被保護鏈路的失效概率之和。參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供的電力ICT網絡區(qū)分可靠性的路由建立方法可 以包括以下步驟S101，對原網絡拓撲圖進行分層，其中一層為物理層，另一層為最短路徑對層，所 述物理層與原網絡拓撲圖相同，所述最短路徑對層包含原網絡拓撲圖中的所有能夠建立的 最短路徑對。在尋找最優(yōu)路由之前，首先要在原網絡拓撲圖的基礎上構造一個分層網絡模型。 其中一層為物理層，物理層與原網絡拓撲圖相同，即物理層每條邊的代價和失效概率與原 網絡拓撲圖的代價和失效概率相同。另外一層稱之為最短路徑對層，它包含了原網絡拓撲圖中的所有能夠建立的最短路徑對。參見圖2所示，具體可以包括以下步驟SlOla，將原網絡拓撲圖中每一個節(jié)點分成物理層節(jié)點和最短路徑對層節(jié)點。為了便于理解，以下將結合一個具體實例來說明分層模型的構造過程。如圖3所示，在該模型中，各條邊旁邊的數(shù)字分別代表該邊的代價和該邊的失效概率。將如圖3(a)中的原網絡拓撲圖的節(jié)點A、B、C、D、E、F和G分成物理層的節(jié)點 A’ . . . G’以及最短路徑對層節(jié)點k” ... G”。SlOlb，構造物理層，使物理層每條邊的代價和失效概率與原網絡拓撲圖的代價和 失效概率相同。如圖3(b)所示，將物理層的節(jié)點A’. . . G’連接起來，就構造成了物理層，該層每條 邊的代價和失效概率與原網絡拓撲圖的代價和失效概率相同。SlOlc，將原始網絡拓撲圖中的鏈路按照鏈路代價大小進行排序，選擇除該條鏈路 外總代價最小的鏈路，與該條鏈路一起構成最短路徑對，找出原網絡拓撲圖中所有能夠建 立的最短路徑對，構造最短路徑對層。構造最短路徑對層時，先按照鏈路的代價大小進行排序，從中選出鏈路代價最小 的鏈路，然后判斷這條代價最小鏈路的節(jié)點對之間是否存在另外一條路徑。如果存在另外 一條路徑或多條路徑，那么選擇除該條鏈路外總代價最小的那條鏈路，與該條條鏈路一起 構成這兩個節(jié)點之間的最短路徑對，在最短路徑對層的相應節(jié)點間標示出該鏈路和另外一 條路徑，這樣在這個最小代價鏈路的節(jié)點之間將會形成一個環(huán)，這個環(huán)的每條鏈路的代價 為這個環(huán)的總代價之和，但每條邊的失效概率為0。然后將原始拓撲圖中與這個環(huán)上的所 有鏈路相對應的鏈路全部截斷，形成新的拓撲，以便在下一次查找中不再重復查找這些已 經形成環(huán)路的鏈路。如果沒有另外的路徑，那么將原始拓撲圖的這條鏈路截斷，形成新的拓 撲，以便在下一次查找中不再重復查這條鏈路。如圖3(b)所示，先對每條鏈路進行排序，由于每條鏈路的代價都為1，所以取邊 AB。由于節(jié)點A到B除了 A-B外還存在其它路徑，并且A-C-D-B這條路徑的代價最小，此時 A、B、C和D四點所形成的環(huán)的總代價為4，因此在該分層模型中邊(A”，C”)、(A”，B”)、(B”， D”)和(C”，D”)的代價為4，這四條邊的失效概率為分別0。同理，邊(D”，F(xiàn)”)、(D”，E”)、 (E”，G” )和(F”，G” )的代價為4，失效概率為0。SlOld,連接所述物理層和最短路徑對層。在物理層和最短路徑對層構造完成后，在每一個節(jié)點對之間加一條無向邊，這些 邊為連接邊，該邊的失效概率為0，代價設置為0。S102，在滿足連接請求所允許的最大失效概率前提下，在分層模型中尋找從源節(jié)點到目的節(jié)點代價最小的路由。仍然以SlOl中所構建的網絡模型為基礎，以下將結合一個尋找最優(yōu)路由的實例 來說明本步驟。假定要為連接請求計算一條路由，如圖3(a)所示，計算一條從節(jié)點A到節(jié)點G的 滿足最大失效概率為0.2的代價最小的路由。從圖3(a)中可以得出從節(jié)點A直接到節(jié)點 G沒有滿足最大失效概率為0. 2的路由，但是如果有幾條鏈路組成最短路徑對，由于在這個 路徑對里的邊的失效概率為0，這樣可以降低失效概率，從而可以滿足連接請求所允許的最 大失效概率。
如圖3(b)所示，最短路徑對層包含了原網絡拓撲圖中所有能夠建立的最短路徑 對。我們從圖中可以找到Α’ -Α”-Β”-Β’ -Ε’ -G'這條鏈路是滿足失效概率為0. 2時代價最 小的鏈路，如圖3(b)中虛線部分所示，該條鏈路的代價為6。至此，我們在分層網絡模型中 找出了滿足最大失效概率0. 2的情況下，代價最小的路由。S103，將所述代價最小的路由與原網絡拓撲圖進行匹配，找到原網絡拓撲圖中，滿 足連接請求所允許的最大失效概率條件下代價最小的路由。在我們構造的分層網絡模型中找出滿足最大失效概率的情況下代價最小的路由 后，將該路由與原網絡拓撲圖相匹配，找到實際的滿足連接請求所允許的最大失效概率條 件下代價最小的路由。仍然以S102中的實例來說明，進行匹配后，我們找到的實際的滿足連接請求所允 許的最大失效概率條件下代價最小的路由為A-C-D-B-E-G。這條路由的代價為6，失效概率 為 0. 2。從上述實施例可以看出，本發(fā)明通過構造最短路徑對層，并且使最短路徑對層包 含原網絡拓撲圖中所有能夠建立的最短路徑對，使得原網絡拓撲圖中無法直接找到滿足最 大失效概率的路由時，可以在分層網絡模型中找到該路由，且該路由的代價最小，從而降低 了路由耗費的網絡資源，提高了網絡資源的利用率。通過以上的方法實施例的描述，所屬領域的技術人員可以清楚地了解到本發(fā)明可 借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)，當然也可以通過硬件，但很多情況下前者 是更佳的實施方式?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質上或者說對現(xiàn)有技術做出貢 獻的部分可以以軟件產品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包 括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執(zhí) 行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括只讀存儲器 (ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。相應于上面的方法實施例，本發(fā)明實施例還提供了一種電力ICT網絡區(qū)分可靠性 的路由建立系統(tǒng)，參見圖4所示，包括網絡分層單元401，用于對原網絡拓撲圖進行分層，其中一層為物理層，另一層為 最短路徑對層，所述物理層與原網絡拓撲圖相同，所述最短路徑對層包含原網絡拓撲圖中 的所有能夠建立的最短路徑對。路由尋找單元402，用于在滿足連接請求所允許的最大失效概率前提下，在分層模 型中尋找從源節(jié)點到目的節(jié)點代價最小的路由。路由匹配單元403，用于將所述代價最小的路由與原網絡拓撲圖進行匹配，找到原 網絡拓撲圖中，滿足連接請求所允許的最大失效概率條件下代價最小的路由。參見圖5所示，所述網絡分層單元401可以包括節(jié)點拆分子單元401a，用于將原網絡拓撲圖中每一個節(jié)點分成物理層節(jié)點和最短 路徑對層節(jié)點。物理層構造子單元401b，用于構造物理層，使物理層每條邊的代價和失效概率與 原網絡拓撲圖的代價和失效概率相同。最短路徑對層構造子單元401c，用于將原始網絡拓撲圖中的鏈路按照鏈路代價大小進行排序，選擇除該條鏈路外總代價最小的鏈路，與該條鏈路一起構成最短路徑對，并找出原網絡拓撲圖中所有能夠建立的最短路徑對，構造最短路徑對層。連接子單元401d，用于連接所述物理層和最短路徑對層。
對于系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相應于方法實施例，所以相關之處參見方法實 施例的部分說明即可。本領域技術人員應能理解，以上所描述的系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，其中所述 作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以 是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可 以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領域普通 技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統(tǒng)和方法，在沒有超過 本申請的精神和范圍內，可以通過其他的方式實現(xiàn)。當前的實施例只是一種示范性的例子， 不應該作為限制，所給出的具體內容不應該限制本申請的目的。例如，所述單元或子單元的 劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或多個 子單元結合一起。另外，多個單元可以或組件可以結合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些 特征可以忽略，或不執(zhí)行。以上所述僅是本發(fā)明的具體實施方式
，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種電力ICT網絡區(qū)分可靠性的路由建立方法，其特征在于，包括對原網絡拓撲圖進行分層，其中一層為物理層，另一層為最短路徑對層，所述物理層與原網絡拓撲圖相同，所述最短路徑對層包含原網絡拓撲圖中的所有能夠建立的最短路徑對；在滿足連接請求所允許的最大失效概率前提下，在分層模型中尋找從源節(jié)點到目的節(jié)點代價最小的路由；將所述代價最小的路由與原網絡拓撲圖進行匹配，找到原網絡拓撲圖中，滿足連接請求所允許的最大失效概率條件下代價最小的路由。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對原網絡拓撲圖進行分層包括將原網絡拓撲圖中每一個節(jié)點分成物理層節(jié)點和最短路徑對層節(jié)點；構造物理層，使物理層每條邊的代價和失效概率與原網絡拓撲圖的代價和失效概率相同；將原始網絡拓撲圖中的鏈路按照鏈路代價大小進行排序，選擇除該條鏈路外總代價最 小的鏈路，與該條鏈路一起構成最短路徑對，找出原網絡拓撲圖中所有能夠建立的最短路 徑對，構造最短路徑對層；連接所述物理層和最短路徑對層。
3.一種電力ICT網絡區(qū)分可靠性的路由建立系統(tǒng)，其特征在于，包括網絡分層單元，用于對原網絡拓撲圖進行分層，其中一層為物理層，另一層為最短路徑 對層，所述物理層與原網絡拓撲圖相同，所述最短路徑對層包含原網絡拓撲圖中的所有能 夠建立的最短路徑對；路由尋找單元，用于在滿足連接請求所允許的最大失效概率前提下，在分層模型中尋 找從源節(jié)點到目的節(jié)點代價最小的路由；路由匹配單元，用于將所述代價最小的路由與原網絡拓撲圖進行匹配，找到原網絡拓 撲圖中，滿足連接請求所允許的最大失效概率條件下代價最小的路由。
4.根據權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述網絡分層單元包括節(jié)點拆分子單元，用于將原網絡拓撲圖中每一個節(jié)點分成物理層節(jié)點和最短路徑對層 節(jié)占.I— /、、、 物理層構造子單元，用于構造物理層，使物理層每條邊的代價和失效概率與原網絡拓 撲圖的代價和失效概率相同；最短路徑對層構造子單元，用于將原始網絡拓撲圖中的鏈路按照鏈路代價大小進行排 序，選擇除該條鏈路外總代價最小的鏈路，與該條鏈路一起構成最短路徑對，并找出原網絡 拓撲圖中所有能夠建立的最短路徑對，構造最短路徑對層；連接子單元，用于連接所述物理層和最短路徑對層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力ICT網絡區(qū)分可靠性的路由建立方法和系統(tǒng)，包括對原網絡拓撲圖進行分層，其中一層為物理層，另一層為最短路徑對層，物理層與原網絡拓撲圖相同，最短路徑對層包含原網絡拓撲圖中所有能夠建立的最短路徑對；在滿足連接請求所允許的最大失效概率前提下，在分層模型中尋找從源節(jié)點到目的節(jié)點代價最小的路由；將其與原網絡拓撲圖進行匹配，找到原網絡拓撲圖中，滿足連接請求所允許的最大失效概率條件下代價最小的路由。本發(fā)明通過在構造分層網絡模型時，使最短路徑對層包含原網絡拓撲圖中的所有能夠建立的最短路徑對，從而能夠在滿足可靠性的前提下找到代價最小的路由，降低了路由耗費的網絡資源，提高了網絡資源的利用率。
文檔編號H04L12/24GK101848153SQ20101017242
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權日2010年5月10日
發(fā)明者劉建明, 吳潤澤, 唐良瑞, 孫鳳杰, 王一蓉, 祁宏鵬 申請人:國網信息通信有限公司;華北電力大學