基于路径及节点热度的电力通信网络路由方法

技术领域

本发明属于电力通信网络领域。

背景技术

电力通信网络作为智能电网的支撑网络，其可靠性已成为智能电网智能化和经济、安全运行的先决条件。电力通信业务的种类越来越多样化，业务量呈现爆炸性的增长趋势，其主要用于电力业务数据的高效、准确的传输。电力通信网络作为电力系统的稳定运行和通信业务发展的有力保障，仅靠静态路由算法很难保证电力通信业务的传输可靠、安全。为了优化网络资源控制的灵活性，保证电力业务数据的高效、准确的传输，现有技术中有借助外部控制器选择最小路径的方式来提高传输效率，但是最小路径的确定对外部控制器的依赖程度较高，且并未考虑在所选择的最小路径中对各节点自身性能的优化，也并未考虑到各节点的转发消息的流量对该所选择的路径传输速度的影响，造成流量的拥堵的情况。因此，以上问题亟需解决。

发明内容

本发明目的是为了解决现有通过选择最小路径的方式进行电力通信时，存在路径选择时对外部控制器的依赖程度高、以及并未考虑所选择的路径中对各节点自身性能进行优化和各节点的转发消息的流量对所选路径传输速度造成影响的问题。本发明提供了基于路径及节点热度的电力通信网络路由方法。

基于路径及节点热度的电力通信网络路由方法，所述电力通信网络包括多个节点，该方法包括如下步骤：

S1、历遍寻找每条消息由起始节点到目的节点的所有路径；

S2、判断所有路径中的最小路径的热度是否大于阈值一，结果为是，执行步骤S3，结果为否，执行步骤S4；

S3、将最小路径中各节点的热度小于阈值二的节点作为候选节点，执行步骤S5；

S4、将最小路径中的所有节点作为候选节点，执行步骤S5；

S5、将所有路径中的次小路径中各节点的热度小于阈值二的节点作为候选节点，执行步骤S6；

S6、将最小路径中的候选节点与次小路径中的候选节点合并成候选节点集，根据候选节点集中节点的疏密程度构建从起始节点到目的节点的多条初选路径，执行步骤S7；

S7、基于节点自身综合性能对多条初选路径进行筛选，获得最优路径，执行步骤S8；

S8、起始节点上所携带的消息按照最优路径进行传递至目的节点完成消息传递。

原理分析：为避免每条消息所对应的最小路径热度及路径中各节点的热度过大造成通信流量拥堵，先通过阈值一对最小路径的热度进行一次筛选，选择最小路径热度低于阈值一时，最小路径中的所有节点作为候选节点；再通过阈值二对最小路径热度高于阈值一时的路径中各节点的热度进行筛选，又选定一部分候选节点；再选定从次小路径中选定一部分候选节点，根据候选节点的疏密程度构建多条初选路径，再基于节点自身综合性能对多条初选路径进行筛选，最后选定最优路径，实现消息传递。

本发明的优点：本发明所述的基于路径及节点热度的电力通信网络路由方法，流程简单，且在确定最优路径的过程中不以选择最小路径为目的，而是以选择最优路径为目的，其最优路径的传输宗旨是高效、准确的对消息进行传输，避免所选择的路径对电力通信网络通信流量造成拥堵，提升电力通信网络性能。具体从最小路径热度和路径中各节点热度两方面对候选节点进行确定，根据候选节点的疏密程度构建多条初选路径，再基于节点自身综合性能对多条初选路径进行筛选，最后选定最优路径，实现消息传递。并且在整个消息传递的过程中考虑各节点自身性能及节点疏密程度对最优路径选择的影响，且在路径选择上不依赖于外部控制器，其通过节点自身性能及节点疏密程度确定是否可作为最优路径中的节点，保证最优路径中各节点最优。

附图说明

图1是本发明所述基于路径及节点热度的电力通信网络路由方法的流程图。

图2是候选节点集中所有节点所构成的区域被划分后的原理示意图；其中，L

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1说明书本实施方式，本实施方式所述的基于路径及节点热度的电力通信网络路由方法，所述电力通信网络包括多个节点，该方法包括如下步骤：

S1、历遍寻找起始节点到目的节点的所有路径；

S2、判断所有路径中的最小路径的热度是否大于阈值一，结果为是，执行步骤S3，结果为否，执行步骤S4；

S3、将最小路径中各节点的热度小于阈值二的节点作为候选节点，执行步骤S5；

S4、将最小路径中的所有节点作为候选节点，执行步骤S5；

S5、将所有路径中的次小路径中各节点的热度小于阈值二的节点作为候选节点，执行步骤S6；

S6、将最小路径中的候选节点与次小路径中的候选节点合并成候选节点集，根据候选节点集中节点的疏密程度构建从起始节点到目的节点的多条初选路径，执行步骤S7；

S7、基于节点自身综合性能对多条初选路径进行筛选，获得最优路径，执行步骤S8；

S8、起始节点上所携带的消息按照最优路径进行传递至目的节点完成消息传递。

本实施方式中，最小路径指的是传输距离最小的路径；次小路径为传输距离小于最小路径传输距离的路径，应用时，当起始节点上携带多条消息时，为避免每条消息所对应的最小路径热度及路径中各节点的热度过大造成通信流量拥堵，先通过阈值一对最小路径的热度进行一次筛选，选择最小路径热度低于阈值一时，最小路径中的所有节点作为候选节点；再通过阈值二对最小路径热度高于阈值一时的路径中各节点的热度进行筛选，又选定一批候选节点；再选定一批次小路径中的候选节点，利用所有候选节点构建多条初选路径，再对多条初选路径进行筛选，最后选定最优路径，实现消息传递。在确定最优路径的过程中不以选择最小路径传输距离最短为目的，而是以选择最优路径为目的，克服路径拥堵，并结合节点的稀疏程度及节点的自身综合性能为条件对最优路径进行选定，最终实现消息的高效、准确传输。

进一步的，本实施方式中，每条路径的热度的确定方式为：

首先、确定当前时刻电力通信网络中所有节点的信息流量带宽占用率；

其次、计算每条路径中平均每个节点的信息流量带宽占用率的权重，并将该平均每个节点的信息流量带宽占用率的权重作为当前节点所在路径的热度。

此种确定每条路径热度的确定方式，可获得最小路径的热度，为后续节点的选定打好基础。

更进一步的，给出计算每条路径中平均每个节点的信息流量带宽占用率的权重的实现方式为：

求取当前路径中所有节点的信息流量带宽占用率之和，获得当前路径的总信息流量带宽占用率；再根据当前路径的总信息流量带宽占用率除以当前路径中节点的个数，获得当前路径中平均每个节点的信息流量带宽占用率的权重。

本优选方式中，利用当前路径的总信息流量带宽占用率与当前路径中节点的个数的比值，作为当前路径中平均每个节点的信息流量带宽占用率的权重，获得每条路径中平均每个节点的信息流量带宽占用率的权重，综合反映当前节点所在路径的热度。

更进一步的，每个节点的热度的确定方式为：将每个节点的信息流量带宽占用率作为该节点的热度。利用节点的信息流量带宽占用率作为节点的热度，综合反映节点当前时刻的工作状态及传递消息的通信流量，以及对未来传递消息的综合考量。

更进一步的，具体参见图2，S6、将最小路径中的候选节点与次小路径中的候选节点合并成候选节点集，根据候选节点集中节点的疏密程度构建从起始节点到目的节点的多条初选路径的实现方式为：

将候选节点集中所有节点所构成的区域进行划分，形成多个大小相同的分割单元，每个分割单元中性能最优的节点作为选定节点，两个及以上分割单元的选定节点自由组合，形成多条路径，该多条路径均作为从起始节点到目的节点的初选路径。

以图2中的任意两条路径作为示例，图2中的实线和虚线分别为两条不同的路径，其中，实线路径通过4个节点构成，分别为：节点11、节点23、节点51和节点91；虚线路径是通过5个节点构成，分别为：节点11、节点23、节点33、节点63和节点91；所述节点11为第一分割单元L

图2中这种将候选节点集中所有节点所构成的区域进行划分，形成多个分割单元，每个分割单元中性能最优的节点作为选定节点，再利用任意两个及以上分割单元的选定节点自由组合可形成多种不同的初选路径的方式，避免了消息传递的过程由于节点密集占用过多的节点，造成节点资源浪费，且降低节点与节点间过多的递交次数造成消息缺失的风险，保证消息传递的准确性。

更进一步的，S7、基于节点自身综合性能对多条初选路径进行筛选，获得最优路径的实现方式为：

S71、计算相同节点个数的初选路径中，每条初选路径中平均每个节点自身综合性能的权重；

S72、选定自身综合性能权重最大的节点所在的初选路径作为最优路径。

本优选方式中，从节点自身综合性能出发对初选路径进行筛选，保证最优路径中节点的性能最强，进一步提高消息传递的速度，提高电力通信网络整体性能。

更进一步给出，每个节点自身综合性能的权重的计算方式为：

其中，M

本优选方式中，综合考量节点i的剩余能量、剩余缓存和剩余带宽对综合性能的权重的影响，考量全面且能真实反映节点自身总体的综合性能。

更进一步的，S8、起始节点上所携带的消息按照最优路径进行传递至目的节点完成消息传递的实现方式为：

起始节点先将消息依次分割成N段消息片段，且相邻的两段消息片段中的一段消息片段的尾和另一段消息片段的首设有相同的配对标记，标记完成后起始节点根据当前剩余带宽对消息片段进行剩余带宽的全带宽发送；在传递消息的过程中，最优路径上的所有节点均根据当前剩余带宽对所接收到的消息片段进行剩余带宽的全带宽转发；当目的节点接收到所有消息片段后，根据相邻的两段消息片段间的相同的配对标记进行消息重组，完成消息传递。

本优选方式中，在传递消息的过程中，将一条消息分割成N段消息片段并在最优路径传递过程中，最优路径中每个节点全带宽转发消息片段，依据每个节点自身剩余带宽的不同，每个节点每次传递的消息片段的段数不同，待所有消息片段均发送至目的节点，依据相邻的两段消息片段间的相同的配对标记进行消息重组，获得完整的一条消息，完成消息的传递，此种传输方式更高效、且避免时延。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。