本發(fā)明涉及通信，具體涉及一種智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)可靠傳輸方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等無線通信技術(shù)的大力發(fā)展，電力工業(yè)正朝著以物理電網(wǎng)為基礎的智能電網(wǎng)發(fā)展。智能電網(wǎng)是將信息通信、傳感測量、自動化等技術(shù)與電網(wǎng)基礎設施相融合，具有一定自動化水平和高度自愈能力的清潔、友好、安全、高效的新型電網(wǎng)，主要負責電能生產(chǎn)過程中的測量、調(diào)節(jié)、控制、保護、調(diào)度等信息的可靠傳輸。在智能電網(wǎng)電力通信網(wǎng)中，調(diào)度中心站結(jié)合電網(wǎng)狀態(tài)信息與所轄站點定期信息交互，進行綜合分析并做出相應決策，包括下發(fā)調(diào)度、保護及控制等命令至各通信子站或終端站點，進而實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化調(diào)度及管理。然而為了實現(xiàn)對電網(wǎng)的智能管理和實時調(diào)度目標，就必須在智能電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、變電、配電和用電五大環(huán)節(jié)安裝大量信息采集設備，這必將在智能電網(wǎng)中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長，此外，電網(wǎng)運行過程中會產(chǎn)生各種各樣的業(yè)務數(shù)據(jù)。因此，對高度依賴通信系統(tǒng)調(diào)度、保護、控制及監(jiān)測等功能實施的智能電網(wǎng)來說，設計高效、可靠的路由算法對確保端到端業(yè)務傳輸極其穩(wěn)定運行具有重要意義。

2、此外，通信網(wǎng)絡故障是不可避免的，在智能電網(wǎng)遭受人為或自然災害破壞后，所承載的電力業(yè)務傳輸中斷時，需要根據(jù)其差異化性能指標需求設計高效的重路由算法，以確保業(yè)務持續(xù)傳輸，通信網(wǎng)絡故障前的保護倒換和故障發(fā)生后的動態(tài)恢復是兩種常見的故障處理方法，也是實現(xiàn)業(yè)務可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵。硬件增強和可靠的雙路由算法設計是兩種重要的保護實現(xiàn)技術(shù)，高效可靠的雙路由算法可以在不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡拓撲的結(jié)構(gòu)下，在通過主備路由切換實現(xiàn)業(yè)務快速恢復，保證業(yè)務性能并降低網(wǎng)絡運維成本。因此，為滿足不同電力業(yè)務的時延敏感要求與可靠要求，同時確保系統(tǒng)故障快速處理，本發(fā)明提出一種基于業(yè)務優(yōu)先級的雙路由算法及路由恢復方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)可靠傳輸方法，包括以下步驟：

2、s1.構(gòu)建空天地一體化智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其包括多個節(jié)點，每一節(jié)點定期廣播數(shù)據(jù)包，且每一節(jié)點根據(jù)所有節(jié)點廣播的數(shù)據(jù)包更新自身鄰居列表；節(jié)點類型包括衛(wèi)星節(jié)點、地面節(jié)點；

3、s2.當源節(jié)點接收到電力業(yè)務時，若該電力業(yè)務為有保護業(yè)務，則執(zhí)行步驟s3，若該電力業(yè)務為無保護業(yè)務，則執(zhí)行步驟s4；

4、s3.采用多路徑選擇方法確定該電力業(yè)務的路由路徑；

5、s4.采用基于貪婪轉(zhuǎn)發(fā)的路由算法確定該電力業(yè)務的路由路徑。

6、進一步的，所述空天地一體化智能電網(wǎng)系統(tǒng)包括衛(wèi)星網(wǎng)絡和智能電網(wǎng)，所述衛(wèi)星網(wǎng)絡包括多個衛(wèi)星節(jié)點，所述智能電網(wǎng)包括多個地面節(jié)點；將任意兩個衛(wèi)星節(jié)點間的直接通信鏈路稱作一條isl鏈路，任意兩個地面節(jié)點間的直接通信鏈路稱作一條itl鏈路，一個衛(wèi)星節(jié)點與一個地面節(jié)點間的直接通信鏈路稱作一條tsl鏈路；每個衛(wèi)星節(jié)點處設有5個端口，采用其中1個端口連接地面節(jié)點，其余4個端口連接鄰居衛(wèi)星節(jié)點。

7、進一步的，所述空天地一體化智能電網(wǎng)系統(tǒng)還包括節(jié)點風險模型和通信時延模型，其中：

8、節(jié)點風險系數(shù)模型表示為：

9、

10、其中，表示節(jié)點j的風險系數(shù)；表示節(jié)點j在時間周期t內(nèi)的故障次數(shù)；

11、通信時延模型包括：

12、isl鏈路排隊時延：

13、

14、其中，表示衛(wèi)星節(jié)點m到衛(wèi)星節(jié)點n的isl鏈路排隊時延，表示衛(wèi)星節(jié)點m用于連接衛(wèi)星節(jié)點n的端口在當前時刻t接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量，表示衛(wèi)星節(jié)點m用于連接衛(wèi)星節(jié)點n的端口在當前時刻t發(fā)出的數(shù)據(jù)包數(shù)量；pmn表示衛(wèi)星節(jié)點m用于連接衛(wèi)星節(jié)點n端口在時刻t-δ到時刻t的接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量總和的平均值，表示衛(wèi)星節(jié)點m和衛(wèi)星節(jié)點n之間的isl鏈路的鏈路容量；δ表示路由更新周期；

15、tsl鏈路排隊時延：

16、

17、其中，表示衛(wèi)星節(jié)點m與地面節(jié)點r間的tsl鏈路排隊時延，表示衛(wèi)星節(jié)點m用于連接地面節(jié)點r的端口在當前時刻t接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量，表示衛(wèi)星節(jié)點m用于連接地面節(jié)點r的端口在當前時刻t發(fā)出的數(shù)據(jù)包數(shù)量；pmr表示衛(wèi)星節(jié)點m用于連接地面節(jié)點r的端口在時刻t-δ到當前時刻t接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量總和的平均值，表示衛(wèi)星節(jié)點m和地面節(jié)點r之間的tsl鏈路的鏈路容量；

18、isl鏈路傳播時延：

19、

20、其中，表示衛(wèi)星節(jié)點m和衛(wèi)星節(jié)點n之間的isl鏈路傳播時延，dmn表示衛(wèi)星節(jié)點m和衛(wèi)星節(jié)點n之間的距離，c表示無線傳輸速度；

21、tsl鏈路傳播時延：

22、

23、其中，表示衛(wèi)星節(jié)點m和地面節(jié)點r之間的tsl鏈路傳播時延，dmr表示衛(wèi)星節(jié)點m和地面節(jié)點r之間的距離，c表示無線傳輸速度；

24、isl鏈路通信時延：

25、

26、其中，表示衛(wèi)星節(jié)點m到衛(wèi)星節(jié)點n的isl鏈路通信時延。

27、進一步的，步驟s3采用雙路由路徑選擇方法確定該電力業(yè)務的路由路徑，包括：

28、s31.確定電力業(yè)務的目的節(jié)點，以源節(jié)點為當前節(jié)點執(zhí)行步驟s32；

29、s32.當前節(jié)點計算自身鄰居列表中每一節(jié)點的風險系數(shù)，并根據(jù)風險系數(shù)大小升序排列；記錄當前節(jié)點與其鄰居列表中每一節(jié)點間的直接通信鏈路，并計算當前節(jié)點與其鄰居列表中每一節(jié)點間的鏈路通信時延；通過風險系數(shù)和鏈路通信時延計算當前節(jié)點與其鄰居列表中每一節(jié)點間的選擇系數(shù)；

30、s33.將鄰居列表中每一節(jié)點作為當前節(jié)點并返回步驟s32，直至到達目的節(jié)點后進入步驟s34；

31、s34.將所有直接通信鏈路進行組合得到多條從源節(jié)點到目節(jié)點的組合路由路徑，計算每一條組合路由路徑的選擇系數(shù)總和，將所有組合路由路徑根據(jù)選擇系數(shù)總和大小升序排列得到選擇列表；

32、s35.將選擇列表中的第一個組合路由路徑作為主路由路徑，第二個組合路由路徑作為備份路由路徑。

33、進一步的，步驟s4采用基于貪婪轉(zhuǎn)發(fā)的路由算法該電力業(yè)務的路由路徑，包括：

34、s41.確定電力業(yè)務的目的節(jié)點，以源節(jié)點為當前節(jié)點執(zhí)行步驟s42；

35、s42.根據(jù)當前節(jié)點的鄰居列表獲取當前節(jié)點與其鄰居節(jié)點的最遠距離，判斷滿足最遠距離的鄰居節(jié)點數(shù)量是否大于1，若是，則進入步驟s43，若不是，則選取該鄰居節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)，然后執(zhí)行步驟s44；

36、s43.判斷是否存在類型為地面節(jié)點的鄰居節(jié)點，若是，則選取一個類型為地面節(jié)點的鄰居節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)，然后執(zhí)行步驟s44；若不是，則隨機選取一個鄰居節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)，然后執(zhí)行步驟s44；

37、s44.判斷選取的鄰居節(jié)點是否為目的節(jié)點，若是，則結(jié)束循環(huán)得到該電力業(yè)務的路由路徑，若不是，則將該鄰居節(jié)點作為當前節(jié)點，并返回步驟s42。

38、進一步的，當無保護業(yè)務通過路由路徑進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)故障時，查找確定該路由路徑的故障路段和非故障路段，針對故障路段采用業(yè)務恢復路由算法進行鏈路重選，具體包括：

39、s51.確定故障路段中的故障源節(jié)點和故障目的節(jié)點；統(tǒng)計除故障路段外，系統(tǒng)中其余所有從故障源節(jié)點到故障目的節(jié)點的候選路段，組成候選集合；

40、s52.遍歷候選集合中每一條候選路段，將不滿足三項約束的候選路段踢出候選集合；

41、s53.計算候選集合中每一條候選路段的帶寬可用度，選取最大帶寬可用度對應的候選路段進行傳輸。

42、進一步的，三項約束包括：

43、流守恒約束：

44、其中，表示電力業(yè)務k的第q條候選路段的第i個節(jié)點的流入業(yè)務量，表示電力業(yè)務k的第q條候選路段的第i個節(jié)點的流出業(yè)務量；sumkq表示電力業(yè)務k的第q條候選路段上的節(jié)點數(shù)量；

45、帶寬約束：

46、

47、其中，lk,q表示電力業(yè)務k的第q條重選路由路徑，該重選路由路徑由電力業(yè)務k原本路由路徑的非故障路段和第q條候選路段組成；表示電力業(yè)務k的第q條重選路由路徑中第i個節(jié)點到第j個節(jié)點的鏈路，表示電力業(yè)務k在鏈路傳輸?shù)男枨髱?，表示鏈路的最小可用帶寬?/p>

48、通信時延約束：

49、

50、其中，t(lk,q)表示電力業(yè)務k的第q條重選路由路徑的通信時延，表示電力業(yè)務k原本路由路徑的非故障路段的通信時延，表示電力業(yè)務k的第q條候選路段的通信時延，φ表示業(yè)務通信時延閾值。

51、進一步的，帶寬可用度的計算公式為：

52、

53、其中，表示第q條候選路段的帶寬可用度，表示第q條候選路段的空閑帶寬，表示第q條候選路段的總帶寬。

54、本發(fā)明的有益效果：

55、本發(fā)明針對智能電網(wǎng)業(yè)務設置不同業(yè)務類型，能更好的針對不同通信需求的業(yè)務制定不同通信方式，保證數(shù)據(jù)安全可靠傳輸；

56、本發(fā)明設計一種雙路徑路由方法，同時設置一種重路由機制，能夠保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，防止數(shù)據(jù)丟失。