一种电力通信网业务路由规划方法及装置

技术领域

本发明涉及电力通信网技术领域，特别是涉及一种电力通信网业务路由规划方法及装置。

背景技术

电力通信网络是智能电网的重要组成部分，也是电力系统的专用通信网络，其可以承载多种类型的业务，包括语音业务、数据业务、多媒体业务和视频业务等；不同种类的业务在不同的指标上有不同的服务要求，例如，一些业务需要更高的实时性能，而其他业务需要更大的实时性能，业务类型的差异以及对可靠性和安全性等指标的需求反映了电力通信网络的行业特征。

目前，大多电力通信网的路由规划都较为简单，在电力通信网络承载业务较多时，容易因电力通信网的路由规划不够合理，导致电力通信网络的负载平衡度较低，服务拒绝率较高，难以较好地支持承载业务，影响用户体验，且浪费了电力通信网络的资源。

发明内容

本发明的目的是：提供一种电力通信网业务路由规划方法、装置、计算机设备及存储介质，结合了电力通信网络拓扑的重要度及业务的重要度，对业务路由进行规划，可以大大地提高电力通信网络的负载平衡度，有效地降低服务拒绝率，更好地支持承载业务，提升用户体验，且较好地节省了电力通信网络的资源。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种电力通信网业务路由规划方法，包括：

获得电力通信网络拓扑的重要度，所述网络拓扑的重要度为所述网络拓扑的组成元素的重要度；

获得电力通信网业务的重要度；

根据所述网络拓扑的重要度及所述业务的重要度，规划得到业务路由路径。

在本发明较佳的实施方式中，所述网络拓扑的重要度包括所述网络拓扑的节点重要度及所述网络拓扑的链路重要度。

在本发明较佳的实施方式中，所述获得电力通信网络拓扑的重要度，包括：

根据电力通信网络拓扑结构，获得所述网络拓扑的节点重要度；

根据电力通信网络拓扑结构及所述网络拓扑的节点重要度，获得所述网络拓扑的链路重要度。

在本发明较佳的实施方式中，所述根据电力通信网络拓扑结构，获得所述网络拓扑的节点重要度，包括：

根据电力通信网络拓扑结构，利用PageRank算法获得所述网络拓扑的节点重要度。

在本发明较佳的实施方式中，所述根据电力通信网络拓扑结构及所述网络拓扑的节点重要度，获得所述网络拓扑的链路重要度，包括：

根据电力通信网络拓扑结构及所述网络拓扑的节点重要度，利用复杂网络理论获得所述网络拓扑的链路重要度。

在本发明较佳的实施方式中，所述获得电力通信网业务的重要度，包括：

利用主成分分析法，获得电力通信网业务的重要度。

在本发明较佳的实施方式中，所述根据所述网络拓扑的重要度及所述业务的重要度，规划得到业务路由路径，包括：

根据所述网络拓扑的重要度，规划得到初始路由路径；

根据所述初始路由路径及所述业务的重要度，规划得到业务路由路径。

第二方面，本发明提供了一种电力通信网业务路由规划装置，包括：

拓扑重要度获取模块，用于获得电力通信网络拓扑的重要度，所述网络拓扑的重要度为所述网络拓扑的组成元素的重要度；

业务重要度获取模块，用于获得电力通信网业务的重要度；

业务路由规划模块，用于根据所述网络拓扑的重要度及所述业务的重要度，规划得到业务路由路径。

第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述计算机设备执行上述的电力通信网业务路由规划方法。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的电力通信网业务路由规划方法。

本发明实施例一种电力通信网业务路由规划方法、装置、计算机设备及存储介质，与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明电力通信网业务路由规划方法、装置、计算机设备及存储介质，结合了获得的电力通信网络拓扑的重要度及业务的重要度，对业务路由进行规划，较为合理、充分地利用了电力通信网络的拓扑特性及业务的重要度，可以大大地提高电力通信网络的负载平衡度，有效地降低服务拒绝率，更好地支持承载业务，提升用户体验，且较好地节省了电力通信网络的资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的电力通信网业务路由规划方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的四个节点的有向图；

图3是本发明实施例提供的路由规划算法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的不同网络拓扑的负载不均衡度的对比图；

图5是本发明实施例提供的电力通信网业务路由规划装置的结构框图；

图6是本发明实施例提供的计算机设备的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

目前，大多电力通信网的路由规划都较为简单，在电力通信网络承载业务较多时，容易因电力通信网的路由规划不够合理，导致电力通信网络的负载平衡度较低，服务拒绝率较高，难以较好地支持承载业务，影响用户体验，且浪费了电力通信网络的资源。

针对上述现有技术中的问题，本发明实施例提供了一种电力通信网业务路由规划方法、装置、计算机设备及存储介质，结合了电力通信网络拓扑的重要度及业务的重要度，对业务路由进行规划，可以大大地提高电力通信网络的负载平衡度，有效地降低服务拒绝率，更好地支持承载业务，提升用户体验，且较好地节省了电力通信网络的资源。

参见图1，图1是本发明实施例提供的电力通信网业务路由规划方法的流程示意图。

本发明实施例中下述的电力通信网业务路由规划方法可应用于服务器等计算机设备。

在一个实施例中，本发明提供一种电力通信网业务路由规划方法，包括如下步骤：

步骤S110，获得电力通信网络拓扑的重要度。

在一个实施例中，网络拓扑的重要度为网络拓扑的组成元素的重要度，网络拓扑的组成元素包括节点和链路，也即网络拓扑的重要度可以为网络拓扑的节点重要度和/或网络拓扑的链路重要度，可以理解地，网络拓扑的节点重要度即为网络拓扑的不同节点的重要度，网络拓扑的链路重要度即为网络拓扑的不同链路的重要度。

在本实施例中，网络拓扑的重要度可包括网络拓扑的节点重要度及网络拓扑的链路重要度。

在本实施例中，计算机设备获得电力通信网络拓扑的重要度时，可根据电力通信网络拓扑结构，获得网络拓扑的节点重要度；根据电力通信网络拓扑结构及网络拓扑的节点重要度，获得网络拓扑的链路重要度。

在本实施例中，网络拓扑的重要度由网络拓扑的节点重要度及网络拓扑的链路重要度组成，可以更好地对业务路由进行规划，得到更为合理的业务路由路径，进而更好地提高电力通信网络的负载平衡度，有效地降低服务拒绝率，更好地支持承载业务。

在本实施例中，通过上述的方式获得电力通信网络拓扑的重要度，可以较为准确地得到网络拓扑的节点重要度及网络拓扑的链路重要度，进而可以有利于业务路由的规划。

可选地，计算机设备根据电力通信网络拓扑结构，获得网络拓扑的节点重要度时，可根据电力通信网络拓扑结构，利用PageRank算法获得网络拓扑的节点重要度。

具体而言，PageRank算法可用来识别网络拓扑中的关键节点；PageRank算法用于对网站进行排序，是一种衡量网站重要性的方法；本实施例将比较电力通信网络链接和网站之间的链接，通过测量网站的重要性来发现网络拓扑中更重要的节点，也即关键节点；

本实施例定义了随机游走模型，其被描述为一阶马尔可夫链；电力通信网络拓扑中的节点可以看作是状态，节点之间的直接联系可以看作是状态的转换；为了便于描述该过程，引入了概率转移矩阵M：

M＝[m

其中，概率转移矩阵内的元素m

m

马尔可夫性质的体现是，在随机游走的过程中，在某个时刻位于的状态与下一个时刻将要到达的状态与过去的所有状态没有联系；

以图2的四个节点的有向图为例，如图2所示，在四个节点的有向图中，其上的随机游走情况描述如下表：

在利用PageRank算法获得网络拓扑的节点重要度时，对于给定的一个包含n个节点的有向图G(图G为强连通图且没有周期性)，在这个图上定义随机游走模型，在各个离散时刻0，1，2，…，t，…，节点访问的概率分布容易得到，其中，对于构造的概率转移矩阵M，有

若马尔可夫链存在平稳分布，则有

MR＝R

依据上述两式计算平稳分布R作为该有向图G的PageRank，R的各个分量为电力通信网内各个节点的PageRank值，

对于PageRank(v

通过以下的迭代方式：

其中，M(v

对于PageRank迭代算法，可参考如下：

在本实施例中，通过上述的方式能更为准确地获得网络拓扑的节点重要度，进而可以提升得到的网络拓扑的链路重要度的准确性，从而可以使得本发明规划得到的业务路由路径更为准确、合理。

可选地，计算机设备根据电力通信网络拓扑结构及网络拓扑的节点重要度，获得网络拓扑的链路重要度时，可根据电力通信网络拓扑结构及网络拓扑的节点重要度，利用复杂网络理论获得网络拓扑的链路重要度。

具体而言，在复杂网络理论中，介数是复杂网络中重要的参量，分为边介数与节点介数，其中，节点介数定义为网络中所有最短路径中经过该节点的路径的数目占最短路径总数的比例，边介数定义为网络中所有最短路径中经过该边的路径的数目占最短路径总数的比例；介数反映了相应的节点或者边在整个网络中的作用和影响力，是一个重要的全局几何量，具有很强的现实意义；本实施例中的边介数被用作网络拓扑中关键链路的识别，边介数越大的链路，证明通过该链路的最短路径越多，在通信传输的环境中有越重要的地位，其表达式如下：

其中，V代表节点集合，分母σ(s,t)代表节点s到节点t之间最短路径的个数，分子σ(s,t|e)代表节点s到节点t之间通过边e的最短路径的个数；

本实施例中，可以求出电力通信网络中所有链路的边介数c

其中，flag

利用上述两式及边介数的表达式，计算链路重要度，如下：

cap

其中，v

在本实施例中，通过上述的方式能更为准确地获得网络拓扑的链路重要度，进而可以使得本发明规划得到的业务路由路径更为准确、合理。

步骤S120，获得电力通信网业务的重要度。

在一个实施例中，通常，电力通信网不同的业务有不同的重要度，电力通信网业务的重要度即为电力通信网不同的业务的重要度。

在一个实施例中，计算机设备获得电力通信网业务的重要度时，可利用主成分分析法，获得电力通信网业务的重要度。

具体而言，为了更清晰地计算下文的目标函数，对电力通信网络中的不同业务进行评估；同时，这也符合电力通信网络的实际运行：电力通信网络中总是有一些更重要的业务，需要以更高的优先级来保证它们的顺利运行；

本实施例中，使用主成分分析法来评估不同业务的重要度，其目的是使用较少的变量来解释原始评估矩阵中的更多变量，其起到了降维的作用；原始评估矩阵中可能有许多变量具有高度相关性，主成分分析法可以将原始变量映射到其他维度，削弱相关性，并获得几个能够解释大多数数据的变量；在电力通信网络服务中，可以利用主成分分析法对原有的业务的复杂评价指标进行重组，得到满足需要的评价指标，并得到一组业务重要度的评价值；

主成分分析法是将原始回归自变量转换为另一组变量，即主成分，选择一些重要的主成分作为新的自变量(丢弃一些对自变量影响较小的因素，实际达到降维的目的)，然后在最小二乘法中选取主成分对模型参数进行估计，最后将其转换回原始模型，得到参数估计值；

本实施例中，构造了一个评估矩阵：

其中，x

在利用主成分分析法，获得电力通信网业务的重要度时，可执行以下步骤：

各指标值的归一化；

根据上述评价矩阵计算出相应的相关系数矩阵；

根据相关系数矩阵计算特征值λ

计算各主成分的累计贡献率，计算业务重要度并输出；

计算各主成分的累计贡献率，采用下式：

上述两个公式的含义分别是每个主成分的个人贡献和累积贡献，其中，λ

电力通信网业务重要度综合评价输出为：

其中，p是所选主成分的数量，通过此公式输出业务重要度。

在一个实施例中，通过上述的方式能更为准确地获得业务的重要度，进而可以使得本发明规划得到的业务路由路径更为准确、合理。

步骤S130，根据网络拓扑的重要度及业务的重要度，规划得到业务路由路径。

在一个实施例中，计算机设备根据网络拓扑的重要度及业务的重要度，规划得到业务路由路径时，可根据网络拓扑的重要度，规划得到初始路由路径；根据初始路由路径及业务的重要度，规划得到业务路由路径。

具体而言，本实施例定义了对于单链路的目标函数，表达式如下：

该表达式由若干项F函数的乘积组成，其中，F函数可以自行定义，结合节点重要度和链路重要度可以有不同的定义方式，例如链路重要度或节点的重要度等，本实施例的算法将根据该目标函数进行电力通信网的路由规划；

考虑链路上的时延约束，对于某一业务d，时延约束为：

T

其中，T

对于路由规划的迭代算法，可参见如图3所示的流程示意图，并可参考如下：

在该路由规划的迭代算法中，cost函数是节点重要度或链路重要度的乘积，包含了链路重要度以及节点重要度，是规划获得初始路由路径的重要选取依据；在获得初始路由路径后，进而结合业务的重要度，部署规划得到业务路由路径。

在一个实施例中，通过上述的方式可以较为快速、准确、合理地规划得到业务路由路径。

上述电力通信网业务路由规划方法，结合了获得的电力通信网络拓扑的重要度及业务的重要度，对业务路由进行规划，较为合理、充分地利用了电力通信网络的拓扑特性及业务的重要度，可以大大地提高电力通信网络的负载平衡度，有效地降低服务拒绝率，更好地支持承载业务，提升用户体验，且较好地节省了电力通信网络的资源；

同时，上述电力通信网业务路由规划方法，还可适用于不同的电力通信网络拓扑；

对此，可参见图4，图4为经过实验获得的不同网络拓扑的负载不均衡度的对比图，其中，第一种网络拓扑为25个节点的barbell graph，第二种网络拓扑为两部分均为10个节点的Complete Bipartite graph(完全二部图)，第三种网络拓扑为Watts Strogatz graph(小世界拓扑)；NodeImportanceMax表示最大化的节点重要度，NodeImportanceMin表示最小化的节点重要度，LinkImportanceMax表示最大化的链路重要度，LinkImportanceMin表示最小化的链路重要度；

从图4中，可以看出，在第一种网络拓扑上，最大化的节点与链路重要度的方案对于降低链路负载不均衡度作用明显，大约降低了50％；在第二种网络拓扑上，虽然作用并不明显，但这是由于第二种网络拓扑本身的性质决定的；在第三种网络拓扑上，最大化的节点与链路重要度的方案对于降低链路负载不均衡度作用较为明显，可以起到降低链路负载不均衡度的作用，由此说明了本发明电力通信网业务路由规划方法适用于不同的电力通信网络拓扑，具有一定可扩展性。

为了执行上述实施例对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种电力通信网业务路由规划装置。

参见图5，图5是本发明实施例提供的电力通信网业务路由规划装置的结构框图。

在一个实施例中，本发明的电力通信网业务路由规划装置，包括：

拓扑重要度获取模块210，用于获得电力通信网络拓扑的重要度；

业务重要度获取模块220，用于获得电力通信网业务的重要度；

业务路由规划模块230，用于根据网络拓扑的重要度及业务的重要度，规划得到业务路由路径。

上述电力通信网业务路由规划装置，结合了获得的电力通信网络拓扑的重要度及业务的重要度，对业务路由进行规划，较为合理、充分地利用了电力通信网络的拓扑特性及业务的重要度，可以大大地提高电力通信网络的负载平衡度，有效地降低服务拒绝率，更好地支持承载业务，提升用户体验，且较好地节省了电力通信网络的资源。

在一个实施例中，拓扑重要度获取模块210，可具体用于：

根据电力通信网络拓扑结构，获得网络拓扑的节点重要度；

根据电力通信网络拓扑结构及网络拓扑的节点重要度，获得网络拓扑的链路重要度。

在本实施例中，拓扑重要度获取模块210在根据电力通信网络拓扑结构，获得网络拓扑的节点重要度时，可：

根据电力通信网络拓扑结构，利用PageRank算法获得网络拓扑的节点重要度。

在本实施例中，拓扑重要度获取模块210在根据电力通信网络拓扑结构及网络拓扑的节点重要度，获得网络拓扑的链路重要度时，可：

根据电力通信网络拓扑结构及网络拓扑的节点重要度，利用复杂网络理论获得网络拓扑的链路重要度。

在一个实施例中，业务重要度获取模块220，可具体用于：

利用主成分分析法，获得电力通信网业务的重要度。

在一个实施例中，业务路由规划模块230，可具体用于：

根据网络拓扑的重要度，规划得到初始路由路径；

根据初始路由路径及业务的重要度，规划得到业务路由路径。

上述的电力通信网业务路由规划装置可实施上文中的电力通信网业务路由规划方法。上述的电力通信网业务路由规划装置实施例的具体限定及其余内容可参见上文中电力通信网业务路由规划方法的内容，实施例中不再进行赘述。

在一个实施例中，本发明提供一种计算机设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述计算机设备执行上述的电力通信网业务路由规划方法。

可选地，上述计算机设备可以是服务器。

在一个实施例中，本发明的计算机设备的内部结构可以如图6所示。

在一个实施例中，本发明提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的电力通信网业务路由规划方法。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。