[发明专利]一种电力通信网络可靠性分析方法

摘要

本发明提供一种电力通信网络可靠性分析方法，所述方法包括：运用矩阵法描述电力通信网络业务拓扑；当网络业务拓扑发生失效时，生成链路失效矩阵；通过判断业务通道是否存在，分析失效链路的影响范围；确定系统的关键部件，获取关键部件失效集合；对所述关键部件失效集合进行优化，获取最小负载业务通道；为电力通信网络可靠性评价提供了一种新的思维方法，其过程仅需要表示网络矩阵的存储空间，简单有效地解决了电力通信网络拓扑复杂度高，所需存储空间大，计算不便等问题。

主权项

1.一种电力通信网络可靠性分析方法，其特征在于，所述方法包括：(1)运用矩阵法描述电力通信网络业务拓扑；(2)当网络业务拓扑发生失效时，生成链路失效矩阵；(3)通过判断业务通道是否存在，分析失效链路的影响范围；(4)确定系统的关键部件，获取关键部件失效集合；(5)对所述关键部件失效集合进行优化，获取最小负载业务通道；所述步骤(1)运用矩阵法描述电力通信网络业务拓扑包括：利用整数分解理论表示节点承载业务情况，即a₀*2⁰+a₁*2¹+…+a_n*2ⁿ；每个业务用表征业务类型的数字表示；其中,节点承载的第n个业务的第i个备份对应的数值为2ⁿⁱ；a₀,a₁…a_n为节点承载n+1条不同的业务链路，a_n＝0、1分别表示链路是否连通；针对包含n个通信设备的网络拓扑，建立业务拓扑矩阵N＝n×n包括：设i∈[1,n],j∈[1,n]分别表示任意通信设备，e_ij为该矩阵中的元素；若i≠j，e_ij＝1表示通信设备i和j之间存在链路，则e_ij＝0表示所述i和j之间不存在链路或者链路失效；若i＝j，e_ij＝a₀*2⁰+a₁*2¹+…+a_n*2ⁿ表示通信设备i所承载的链路；则a_n＝0表示i不承载n链路，a_n＝1表示i承载n链路，e_ij＞0表示i正常运行，e_ij＝0表示i发生故障；其中，节点的关键程度与其发生故障的频率和所承载的业务量有关，当a_n＝1的数量越多，则通过节点的链路越多，发生故障的影响范围则越大；所述步骤(2)生成链路失效矩阵包括：当通信设备i和j之间不存在链路或者链路失效时，矩阵中的元素e_ij＝e_ji＝0；依据业务拓扑矩阵N,更新生成链路失效矩阵N’；其中，若N’中的元素e'_ij＝e'_ji＝0，则N’中其它元素值与所述N中对应元素值一致；若i＝j，N’中的元素e'_ii＝e_ii；则n≠i；e’_in＝0，e’_ni＝0，N’中其它元素值与矩阵N中对应元素值一致；若存在多个失效，循环执行步骤(2)，生成链路失效矩阵；所述步骤(3)具体包括，3‑1判断始节点a与终节点b之间是否存在业务通道；3‑2判断业务是否正常运行；3‑3生成检验集合；所述步骤(4)确定系统的关键部件包括：根据业务的重要程度，将业务分为高、中、低三个指标，其对应的权重分别为W_h>W_m>W_l；定义任意失效集合为A，当所述失效集合A影响业务集合T_v使其无法正常运行时，其重要度为受影响业务集合的权重之和，其表达式为：所述步骤(4)获取关键部件失效集合包括：选择指标值最高的失效集合作为关键部件失效集合，具体为：4‑1输入业务拓扑矩阵N；4‑2根据所述矩阵N，为失效集合添加约束条件：1)若节点i已失效，则生成失效集合不包含元素i‑p、p‑i，其中，p为任意值；2)若e_ij＝1，i‑j为候选元素；3)采用组合方法以候选元素为基础数据构建满足条件1)且数量不大于U的失效集合A，其中，U为失效模式的覆盖数量；4‑3根据式(1)计算失效集合A的重要度C(A)；4‑4生成关键部件失效集合；将A中元素根据C(A)值由大到小排序，选取前k个失效部件，k＜C(A)；其中，k为预设阈值；所述步骤(5)对所述关键部件失效集合进行优化包括：根据业务拓扑矩阵N＝[e_ij]和失效集合A，构建辅助网络矩阵N”＝[e”_ij]；若e_ij＝1，e_ii与e_jj分解为2的幂函数后具有相同非零幂次的个数为m，则e”_ij＝m；若e_ij＝0，则e”_ij＝∞；根据失效集合A和受影响业务集合T_v，构建辅助网络矩阵N”’＝[e”’_ij]；其中，若e_ij∈A，则e”’_ij＝∞；对于e_ij＝1在T_v中出现n次，则e”’_ij＝e”_ij‑n；针对受影响业务集合T_v，采用Dijkstra算法获取最小负载业务通道包括：输入辅助网络矩阵N’和受影响的业务集合T_v，获取所述T_v的业务通道；设业务的端点集合为X和D，将业务拆分成1对多的通信模式的并，其表达式为：t_x1—D1∪t_x2—D2∪…∪t_xp—Dp；其中，x_i∈[x₁,x_p]为单端点、D_i∈[D₁,D_p]为端点集合；依次利用Dijkstra算法获得t_xi—Di的业务通道：1.2.1当i<p时，利用Dijkstra算法获取t_xi—Di的业务通道，并根据所述t_xi—Di的业务通道更新辅助网络矩阵N’，令i＝i+1，迭代步骤1.2.1，直到i＝p时进入步骤1.2.2；1.2.2当i＝p时利用Dijkstra算法获取t_xp—Dp的业务通道，并生成相应矩阵和受影响业务的优化策略。