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電力光纖通信網(wǎng)絡(luò )多環(huán)組網(wǎng)如何優(yōu)化論文
【摘要】本文以電力系統在通信業(yè)務(wù)當面的特點(diǎn)為主要依據，對電力光纖通信網(wǎng)絡(luò )的多環(huán)組網(wǎng)進(jìn)一步優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)研究，希望能夠促進(jìn)電力光纖網(wǎng)絡(luò )的穩定可持續發(fā)展，更好的提高人們的生活質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】電力；光纖通信網(wǎng)絡(luò )；多環(huán)組網(wǎng)；優(yōu)化
1引言
最近幾年時(shí)間里，我國的電力系統光纖通信網(wǎng)絡(luò )在電網(wǎng)發(fā)展迅速的形式背景下也在不斷發(fā)展，并且現階段已經(jīng)成為了電網(wǎng)生產(chǎn)調度的重要支持方式。但是，通常情況下電力通信網(wǎng)是隨著(zhù)電網(wǎng)分批分期建設而成的，電網(wǎng)結構會(huì )影響網(wǎng)絡(luò )的路徑以及網(wǎng)絡(luò )的結構等，并且與電力光纖通信網(wǎng)絡(luò )結構的合理性以及可靠性有著(zhù)十分密切的聯(lián)系，也就是說(shuō)，在光纖通信網(wǎng)絡(luò )發(fā)展到一定水平后，必須通過(guò)先進(jìn)網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化算法改進(jìn)傳統的通信網(wǎng)絡(luò )，只有這樣才能夠在提高通信網(wǎng)絡(luò )整體性能以及水平的同時(shí)，滿(mǎn)足當前時(shí)代下人們對于電網(wǎng)的規模以及管理等方面的需求。為此，本文對電力光纖通信網(wǎng)絡(luò )的多環(huán)組網(wǎng)優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)研究與分析，具有深遠的現實(shí)意義。
2SDH組網(wǎng)相關(guān)優(yōu)化算法
2.1組網(wǎng)有關(guān)優(yōu)化問(wèn)題
在電力通信網(wǎng)當中一般會(huì )存在諸如地調在內的大型節點(diǎn)，這些節點(diǎn)的存在使得對帶寬有著(zhù)大量的需求。比如，有可能會(huì )需要一條或者很多條STM-16的線(xiàn)路。而以下節點(diǎn)之間的部分對于網(wǎng)絡(luò )連接的請求僅僅是需要該帶寬的其中一小段：①相鄰的節點(diǎn)；②集控所和下屬站點(diǎn)；③地調和其余節點(diǎn)之間，也就是說(shuō)，光纖傳送網(wǎng)還需要具備能夠滿(mǎn)足這方面需求的能力。光纖通道通常具有比較大的容量，帶寬雖然不大但是大量節點(diǎn)對帶寬卻有很大的需求量，解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵在于能夠有效的安排節點(diǎn)數據流可以實(shí)現共享的高速光纖通道。本文中將這類(lèi)問(wèn)題統稱(chēng)為是組網(wǎng)優(yōu)化問(wèn)題，其是從業(yè)務(wù)疏導相關(guān)問(wèn)題引申而來(lái)。以業(yè)務(wù)疏導的相關(guān)定義為根據，組網(wǎng)優(yōu)化的含義是：在高效的光纖通道中有效實(shí)現對于節點(diǎn)間低速數據流的復用，并將位于高速光纖通道的數據流通過(guò)解復用變成低速的數據流，此外，還可以在不同高速光纖通道之間實(shí)現低速數據流的合理交換。對于組網(wǎng)優(yōu)化問(wèn)題來(lái)說(shuō)，其主要包含以下兩個(gè)子問(wèn)題：①要完成對邏輯拓撲的確定；②在這一邏輯拓撲上路由低速業(yè)務(wù)流。在第一個(gè)子問(wèn)題當中，需要明確需要組建光纖通道環(huán)的數量，以及每一個(gè)光纖通道環(huán)的線(xiàn)速和通過(guò)了那些節點(diǎn)。如果在某些節點(diǎn)處必須滿(mǎn)足大量業(yè)務(wù)容量，就可以將這些節點(diǎn)形成一個(gè)高線(xiàn)速的環(huán)，讓業(yè)務(wù)在環(huán)上傳送。除此之外，如果節點(diǎn)之間具有比較小的業(yè)務(wù)量，那么就可以將他們傳送在線(xiàn)速比較低的環(huán)上，從而達到減少ADM使用成本的目的。通常情況下，如果在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )當中一直使用的是單線(xiàn)速的光纖通道環(huán)，其優(yōu)點(diǎn)是可以在很大程度上減小設計的復雜程度，缺點(diǎn)是會(huì )在成本上帶來(lái)不經(jīng)濟性。為了能夠更好的降低計算的復雜程度并節約時(shí)間，可以通過(guò)業(yè)務(wù)容量的有關(guān)需要來(lái)估算環(huán)網(wǎng)線(xiàn)速的范圍，然后再通過(guò)優(yōu)化設計相關(guān)程序來(lái)明確是否可以找到優(yōu)化解。在本文中，將組網(wǎng)優(yōu)化問(wèn)題轉化成一個(gè)整數的線(xiàn)性規劃類(lèi)問(wèn)題，并采取商業(yè)整數有關(guān)規劃軟件來(lái)進(jìn)行求解。
2.2優(yōu)化算法中的有關(guān)輸入參數以及優(yōu)化變量
首先是要確定給出組網(wǎng)優(yōu)化問(wèn)題中的相關(guān)輸入條件，主要包括以下幾種：N指的是低速業(yè)務(wù)流需要傳送的節點(diǎn)總數，可以將這些節點(diǎn)之間組成光纖通道環(huán)；NRmax指的是環(huán)最大的可能數量，這個(gè)數值比要組建環(huán)的個(gè)數大一點(diǎn)，可以保證在這些環(huán)中一定能路由業(yè)務(wù)；M指的是一個(gè)很大的整數值；Nmax指的是在環(huán)上可能出現的最大節點(diǎn)數，其可以通過(guò)對環(huán)規模的限制來(lái)制約環(huán)上業(yè)務(wù)傳輸的最大時(shí)延等；G：G={gr}指的是環(huán)的線(xiàn)速，gr指的是第r個(gè)環(huán)擬采用的線(xiàn)速；C：C={Cr}指的是環(huán)的ADM成本，Cr表示的則是第r個(gè)環(huán)中所采用ADM設備的成本，通常情況下環(huán)的線(xiàn)速確定之后，環(huán)的使用設備成本也就隨之確定了；字母T指的是需要優(yōu)化的低速業(yè)務(wù)流對稱(chēng)類(lèi)型矩陣。輸出的結果或者說(shuō)是需要得到的目標變量主要有以下幾種：δr代表的為是否要組建線(xiàn)速為gr的環(huán)；yri表示gr線(xiàn)速所有環(huán)中第r個(gè)環(huán)是否經(jīng)過(guò)節點(diǎn)i；xsi+（r）指的是源節點(diǎn)為s的業(yè)務(wù)當中，離開(kāi)節點(diǎn)i并且在線(xiàn)速達到gr的第r個(gè)環(huán)上傳輸的業(yè)務(wù)量大小，i有兩種可能，第一種是節點(diǎn)s，另一種則是某個(gè)中間的節點(diǎn)；xsi－（r）代表的是源節點(diǎn)為s的業(yè)務(wù)當中，環(huán)的節點(diǎn)從第r個(gè)到達第i個(gè)的業(yè)務(wù)量大��；CADM指的是環(huán)上所有ADM的成本。從輸出變量來(lái)分析，我們可以發(fā)現要進(jìn)行優(yōu)化就需要確定一下幾方面因素：①組成環(huán)的數量；②各個(gè)環(huán)的線(xiàn)速；③每個(gè)環(huán)的組成節點(diǎn)；④如何在這些環(huán)上路由；⑤推算出需要在環(huán)之間進(jìn)行交換的業(yè)務(wù)以及其路由等。因為已經(jīng)鋪設好了大量的光纜，因此網(wǎng)絡(luò )的總費用主要是體現在網(wǎng)絡(luò )的相關(guān)設備上，在SDH環(huán)網(wǎng)中，其使用到的主要設備是SDH的分插設備ADM，所以說(shuō)，最小化的ADM成本就可以在一定程度上降低網(wǎng)絡(luò )的建設成本。
3組網(wǎng)優(yōu)化軟件的實(shí)現以及有關(guān)數值的結果
以上述所提到的整數線(xiàn)形規劃算法為依據，編制網(wǎng)組優(yōu)化軟件，并以中國某地的電力光纖網(wǎng)絡(luò )為例，其網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)主要有：節點(diǎn)30個(gè)；光纖鏈接38根；選取其中16個(gè)節點(diǎn)作為樣品進(jìn)行組網(wǎng)的相關(guān)優(yōu)化，即N=16。假設NRmax=5，M=1000000。
3.1組網(wǎng)的優(yōu)化軟件
錄入需要組網(wǎng)的有關(guān)節點(diǎn)：需要錄入的16個(gè)節點(diǎn)以及編號主要如表1所示。錄入需要進(jìn)行路由的業(yè)務(wù)：將需要進(jìn)行組網(wǎng)優(yōu)化的低速業(yè)務(wù)矩陣錄入，并且其中組網(wǎng)優(yōu)化過(guò)程中組網(wǎng)的設計工作是以各個(gè)節點(diǎn)之間業(yè)務(wù)量的多少作為依據進(jìn)行。在電力光纖通信網(wǎng)絡(luò )當中，一般在以下部位之間存在業(yè)務(wù)直接上下：①各節點(diǎn)和地調之間；②相鄰節點(diǎn)之間。對于線(xiàn)速以及成本的相關(guān)設置：對于每個(gè)環(huán)中所使用的線(xiàn)速以及對應的SDM成本的設置主要如表2所示。是否采用該線(xiàn)速的環(huán)的決定性因素是δr。而在每個(gè)環(huán)上面使用ADM的數量也是不確定的，其決定性因素是變量yri。而對于δr以及yri這兩個(gè)參數來(lái)說(shuō)，它們的數值都需要通過(guò)求解來(lái)確定。
3.2組網(wǎng)優(yōu)化之后的數值結果
�。�1）組建的環(huán)數組建的環(huán)數可以通過(guò)δr來(lái)得到，求解結果中δr的數值主要如表3所示。從表中可以很明顯的看出，需要組建環(huán)的個(gè)數是3個(gè)，即1環(huán)、2環(huán)以及3環(huán)，在聯(lián)系輸入條件中g(shù)r，可以知道要組建的環(huán)分別是OC-12，OC-12以及OC-48環(huán)。（2）環(huán)包含的節點(diǎn)Δr只能夠告訴我們要組建環(huán)的個(gè)數，但是具體的每一個(gè)環(huán)當中所包含的節點(diǎn)有哪些則是目標變量yri確定的。在本研究中，環(huán)1經(jīng)過(guò)的節點(diǎn)有：東臺、松下、江田、沙嶺、邊蘭以及營(yíng)前。環(huán)2需要經(jīng)過(guò)的節點(diǎn)則有：東臺、梧店、上井、縣調以及江田。環(huán)3需要經(jīng)過(guò)的節點(diǎn)有：地調、南郊、長(cháng)坪、東臺、林中、城頭、昆石以及旗山。它符合相關(guān)環(huán)節點(diǎn)的關(guān)系指定以及在同一個(gè)環(huán)當中不能超過(guò)8的最大節點(diǎn)數的要求，具體的網(wǎng)絡(luò )拓撲如后面的圖2所示。（3）SDH拓撲優(yōu)化前后的區別比較上述16個(gè)節點(diǎn)所組成的網(wǎng)絡(luò )，在沒(méi)有優(yōu)化之前，其SDH網(wǎng)絡(luò )拓撲如圖1所示。上述16個(gè)節點(diǎn)所組成的網(wǎng)絡(luò )，在進(jìn)行相關(guān)優(yōu)化之后，其SDH網(wǎng)絡(luò )拓撲如圖2所示。從組網(wǎng)在優(yōu)化之前與優(yōu)化之后SDH網(wǎng)絡(luò )拓撲圖的比較中可以看出，與優(yōu)化之前的網(wǎng)絡(luò )相比，優(yōu)化之后的網(wǎng)絡(luò )只是進(jìn)行了局部的調整。根據對業(yè)務(wù)路由中的結果分析，可以知道優(yōu)化的結果與輸入業(yè)務(wù)量之間是相互一一對應的關(guān)系，也就是說(shuō)，組網(wǎng)優(yōu)化算法對原有網(wǎng)絡(luò )的調整策略是正確且合理的。此外，通過(guò)對組網(wǎng)的優(yōu)化，還可以在很大程度上降低網(wǎng)絡(luò )建設的成本，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
4結束語(yǔ)
本文通過(guò)我國某地電力光纖通信網(wǎng)絡(luò )具體情況的研究，給出了相關(guān)的SDH/SONET環(huán)形網(wǎng)的優(yōu)化組網(wǎng)有關(guān)設計方案。主要是在給定節點(diǎn)以及低速業(yè)務(wù)流傳輸的條件下，設計出了一個(gè)多環(huán)的SDH網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行業(yè)務(wù)流的傳輸，從而達到降低ADM設備成本的目的。為此，本文給出了相應的優(yōu)化組網(wǎng)計算方法，并給出了優(yōu)化數值結構以及優(yōu)化方案，為后續組網(wǎng)建設相關(guān)工作提供了參考和依據，具有很高的現實(shí)意義，能夠更好的促進(jìn)我國在電力光纖通信網(wǎng)絡(luò )方面的發(fā)展與進(jìn)步，進(jìn)而能更好的滿(mǎn)足我國居民在當前時(shí)代下的有關(guān)需求，提高人們的生活質(zhì)量。
參考文獻
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