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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(tǒng)在通信業(yè)務(wù)當(dāng)面的特點(diǎn)為主要依據(jù)，對(duì)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(wěn)定可持續(xù)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(tǒng)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(xiàn)階段已經(jīng)成為了電網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度的重要支持方式。但是，通常情況下電力通信網(wǎng)是隨著電網(wǎng)分批分期建設(shè)而成的，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的路徑以及網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)等，并且與電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理性以及可靠性有著十分密切的聯(lián)系，也就是說，在光纖通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到一定水平后，必須通過先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法改進(jìn)傳統(tǒng)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)，滿足當(dāng)前時(shí)代下人們對(duì)于電網(wǎng)的規(guī)模以及管理等方面的需求。為此，本文對(duì)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(yuǎn)的現(xiàn)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)化問題
在電力通信網(wǎng)當(dāng)中一般會(huì)存在諸如地調(diào)在內(nèi)的大型節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)的存在使得對(duì)帶寬有著大量的需求。比如，有可能會(huì)需要一條或者很多條STM-16的線路。而以下節(jié)點(diǎn)之間的部分對(duì)于網(wǎng)絡(luò)連接的請(qǐng)求僅僅是需要該帶寬的其中一小段：①相鄰的節(jié)點(diǎn)；②集控所和下屬站點(diǎn)；③地調(diào)和其余節(jié)點(diǎn)之間，也就是說，光纖傳送網(wǎng)還需要具備能夠滿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(jié)點(diǎn)對(duì)帶寬卻有很大的需求量，解決這類問題的關(guān)鍵在于能夠有效的安排節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)流可以實(shí)現(xiàn)共享的高速光纖通道。本文中將這類問題統(tǒng)稱為是組網(wǎng)優(yōu)化問題，其是從業(yè)務(wù)疏導(dǎo)相關(guān)問題引申而來。以業(yè)務(wù)疏導(dǎo)的相關(guān)定義為根據(jù)，組網(wǎng)優(yōu)化的含義是：在高效的光纖通道中有效實(shí)現(xiàn)對(duì)于節(jié)點(diǎn)間低速數(shù)據(jù)流的復(fù)用，并將位于高速光纖通道的數(shù)據(jù)流通過解復(fù)用變成低速的數(shù)據(jù)流，此外，還可以在不同高速光纖通道之間實(shí)現(xiàn)低速數(shù)據(jù)流的合理交換。對(duì)于組網(wǎng)優(yōu)化問題來說，其主要包含以下兩個(gè)子問題：①要完成對(duì)邏輯拓?fù)涞拇_定；②在這一邏輯拓?fù)渖下酚傻退贅I(yè)務(wù)流。在第一個(gè)子問題當(dāng)中，需要明確需要組建光纖通道環(huán)的數(shù)量，以及每一個(gè)光纖通道環(huán)的線速和通過了那些節(jié)點(diǎn)。如果在某些節(jié)點(diǎn)處必須滿足大量業(yè)務(wù)容量，就可以將這些節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)高線速的環(huán)，讓業(yè)務(wù)在環(huán)上傳送。除此之外，如果節(jié)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速比較低的環(huán)上，從而達(dá)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(dāng)中一直使用的是單線速的光纖通道環(huán)，其優(yōu)點(diǎn)是可以在很大程度上減小設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，缺點(diǎn)是會(huì)在成本上帶來不經(jīng)濟(jì)性。為了能夠更好的降低計(jì)算的復(fù)雜程度并節(jié)約時(shí)間，可以通過業(yè)務(wù)容量的有關(guān)需要來估算環(huán)網(wǎng)線速的范圍，然后再通過優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)程序來明確是否可以找到優(yōu)化解。在本文中，將組網(wǎng)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成一個(gè)整數(shù)的線性規(guī)劃類問題，并采取商業(yè)整數(shù)有關(guān)規(guī)劃軟件來進(jìn)行求解。
2.2優(yōu)化算法中的有關(guān)輸入?yún)?shù)以及優(yōu)化變量
首先是要確定給出組網(wǎng)優(yōu)化問題中的相關(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(jié)點(diǎn)總數(shù)，可以將這些節(jié)點(diǎn)之間組成光纖通道環(huán)；NRmax指的是環(huán)最大的可能數(shù)量，這個(gè)數(shù)值比要組建環(huán)的個(gè)數(shù)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(shù)值；Nmax指的是在環(huán)上可能出現(xiàn)的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)，其可以通過對(duì)環(huán)規(guī)模的限制來制約環(huán)上業(yè)務(wù)傳輸?shù)淖畲髸r(shí)延等；G：G={gr}指的是環(huán)的線速，gr指的是第r個(gè)環(huán)擬采用的線速；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(shè)備的成本，通常情況下環(huán)的線速確定之后，環(huán)的使用設(shè)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(duì)稱類型矩陣。輸出的結(jié)果或者說是需要得到的目標(biāo)變量主要有以下幾種：δr代表的為是否要組建線速為gr的環(huán)；yri表示gr線速所有環(huán)中第r個(gè)環(huán)是否經(jīng)過節(jié)點(diǎn)i；xsi+（r）指的是源節(jié)點(diǎn)為s的業(yè)務(wù)當(dāng)中，離開節(jié)點(diǎn)i并且在線速達(dá)到gr的第r個(gè)環(huán)上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)量大小，i有兩種可能，第一種是節(jié)點(diǎn)s，另一種則是某個(gè)中間的節(jié)點(diǎn)；xsi－（r）代表的是源節(jié)點(diǎn)為s的業(yè)務(wù)當(dāng)中，環(huán)的節(jié)點(diǎn)從第r個(gè)到達(dá)第i個(gè)的業(yè)務(wù)量大�。籆ADM指的是環(huán)上所有ADM的成本。從輸出變量來分析，我們可以發(fā)現(xiàn)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(shù)量；②各個(gè)環(huán)的線速；③每個(gè)環(huán)的組成節(jié)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?yàn)橐呀?jīng)鋪設(shè)好了大量的光纜，因此網(wǎng)絡(luò)的總費(fèi)用主要是體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)設(shè)備上，在SDH環(huán)網(wǎng)中，其使用到的主要設(shè)備是SDH的分插設(shè)備ADM，所以說，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(shè)成本。
3組網(wǎng)優(yōu)化軟件的實(shí)現(xiàn)以及有關(guān)數(shù)值的結(jié)果
以上述所提到的整數(shù)線形規(guī)劃算法為依據(jù)，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(jié)點(diǎn)30個(gè)；光纖鏈接38根；選取其中16個(gè)節(jié)點(diǎn)作為樣品進(jìn)行組網(wǎng)的相關(guān)優(yōu)化，即N=16。假設(shè)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(jié)點(diǎn)：需要錄入的16個(gè)節(jié)點(diǎn)以及編號(hào)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)化過程中組網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作是以各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間業(yè)務(wù)量的多少作為依據(jù)進(jìn)行。在電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，一般在以下部位之間存在業(yè)務(wù)直接上下：①各節(jié)點(diǎn)和地調(diào)之間；②相鄰節(jié)點(diǎn)之間。對(duì)于線速以及成本的相關(guān)設(shè)置：對(duì)于每個(gè)環(huán)中所使用的線速以及對(duì)應(yīng)的SDM成本的設(shè)置主要如表2所示。是否采用該線速的環(huán)的決定性因素是δr。而在每個(gè)環(huán)上面使用ADM的數(shù)量也是不確定的，其決定性因素是變量yri。而對(duì)于δr以及yri這兩個(gè)參數(shù)來說，它們的數(shù)值都需要通過求解來確定。
3.2組網(wǎng)優(yōu)化之后的數(shù)值結(jié)果
�。�1）組建的環(huán)數(shù)組建的環(huán)數(shù)可以通過δr來得到，求解結(jié)果中δr的數(shù)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(shù)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(jié)點(diǎn)Δr只能夠告訴我們要組建環(huán)的個(gè)數(shù)，但是具體的每一個(gè)環(huán)當(dāng)中所包含的節(jié)點(diǎn)有哪些則是目標(biāo)變量yri確定的。在本研究中，環(huán)1經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)有：東臺(tái)、松下、江田、沙嶺、邊蘭以及營前。環(huán)2需要經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)則有：東臺(tái)、梧店、上井、縣調(diào)以及江田。環(huán)3需要經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)有：地調(diào)、南郊、長坪、東臺(tái)、林中、城頭、昆石以及旗山。它符合相關(guān)環(huán)節(jié)點(diǎn)的關(guān)系指定以及在同一個(gè)環(huán)當(dāng)中不能超過8的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)的要求，具體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙绾竺娴膱D2所示。（3）SDH拓?fù)鋬?yōu)化前后的區(qū)別比較上述16個(gè)節(jié)點(diǎn)所組成的網(wǎng)絡(luò)，在沒有優(yōu)化之前，其SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。上述16個(gè)節(jié)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?fù)淙鐖D2所示。從組網(wǎng)在優(yōu)化之前與優(yōu)化之后SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D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(diào)整。根據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)路由中的結(jié)果分析，可以知道優(yōu)化的結(jié)果與輸入業(yè)務(wù)量之間是相互一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，也就是說，組網(wǎng)優(yōu)化算法對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整策略是正確且合理的。此外，通過對(duì)組網(wǎng)的優(yōu)化，還可以在很大程度上降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
4結(jié)束語
本文通過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(shè)計(jì)方案。主要是在給定節(jié)點(diǎn)以及低速業(yè)務(wù)流傳輸?shù)臈l件下，設(shè)計(jì)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(dá)到降低ADM設(shè)備成本的目的。為此，本文給出了相應(yīng)的優(yōu)化組網(wǎng)計(jì)算方法，并給出了優(yōu)化數(shù)值結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化方案，為后續(xù)組網(wǎng)建設(shè)相關(guān)工作提供了參考和依據(jù)，具有很高的現(xiàn)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)而能更好的滿足我國居民在當(dāng)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(xiàn)
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