【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力通信領域，涉及通信業務路由規劃，具體涉及一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法及系統。
技術介紹
1、隨著智能電網的迅速發展，越來越多的智能電力終端、傳感器和便攜式設備被部署在電力通信網絡中。這些設備為電網運營商和用戶提供了監測、控制、信息采集以及智能用電等多種服務，從而使得電力系統內不同子系統之間的協同通信變得更加頻繁。作為電力系統專用網絡，電力通信網主要承載與電力生產和運營相關的通信任務，包括繼電保護、穩定控制、調度自動化和視頻會議等業務。繼電保護業務的主要功能是在電網出現故障時，迅速斷開故障設備，以確保系統安全；穩定控制業務則負責對負載進行管理，以防止設備過載；而調度自動化則實現電網運行數據的自動采集，從而促進仿真和校驗的自動化。隨著智能電網建設的不斷深入，電力通信網所承載的業務日益增加，一旦出現故障，將直接影響電網的安全和穩定。由于故障具有隨機性，采用常規的最短路徑路由策略可能導致部分鏈路承載過重，從而形成高危鏈路。針對電力通信網絡的拓撲結構和當前通信業務的需求分布，必須在確保網絡資源有效利用的前提下，科學地調配和選擇路由路徑，以滿足通信業務的服務要求。這已成為提升網絡運維效率和水平的關鍵任務。因此，如何合理分配業務路由成為電力通信研究的重要課題。
2、目前，路徑規劃算法存在兩種主要問題：一種是依賴最短路徑策略的算法，這會導致部分路徑過載；另一種則是負載均衡策略的算法，雖然試圖通過帶寬控制來分配業務路徑，但依然難以避免重要業務集中于某些路徑的問題。
3、所以，需要一個新的技術方案
技術實現思路
1、專利技術目的：為了克服現有技術中存在的不足，提供一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法及系統，通過將電力通信網的業務特點與遺傳算法相結合，能夠在保證網絡資源有效利用的前提下，優化路由路徑的選擇，旨在實現更加合理的業務配置。
2、技術方案：為實現上述目的，本專利技術提供一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，包括如下步驟：
3、s1：對選取的數據進行數據處理并劃分訓練樣本和測試樣本，將清洗后的光路數據處理成圖數據；
4、s2：根據業務數據確定起始站點和終止站點，進而獲取業務對應的起始設備和終止設備，對樣本數據中的業務在圖數據中查找滿足條件的候選路由；
5、s3：計算出每條路由上的電壓等級、故障率、重載率、路由跳數、光纜長度的值和業務真實路由作為訓練樣本，使用梯度下降方法計算出電壓等級、故障率、重載率、路由跳數、光纜長度的最優權重組合；
6、s4：在測試樣本中，將最優權重組合在遺傳算法中用于適應度函數的計算，使用遺傳算法為通信業務查找最優路由并輸出結果。
7、進一步地，所述步驟s1中數據包括業務數據、光路數據、光纜段數據、纖芯數據、站點數據、網元數據、故障記錄數據等。其中業務數據包含字段：業務號、業務名稱、起始站點、終止站點、業務類型、速率、是否專用纖芯業務等；光路數據包含字段：光路號、光路名、起始設備、終止設備等；光纜段數據包含字段：光纜段號、光纜段名、起始站點、終止站點、電壓等級、光纜段長度等；纖芯數據包含的字段：纖芯號、所屬光纜段、纖芯編號、光路號等；站點數據包含字段：站點號、站點名稱、電壓等級等；網元數據包含的字段：網元號、網元名稱、所屬系統、所屬站點等。基于這些數據，為了實現電力通信業務路由的有效規劃，本專利技術采用遺傳算法進行系統性分析，旨在深入探討影響業務路由安全性和穩定性的關鍵指標。在規劃過程中，首先綜合考慮多個因素，包括路由跳數、電壓等級、設備故障率、設備重載率和光纜長度等，以全面評估每條路徑的優劣。這種多維度的評估方法確保所選路徑在安全性和可靠性方面能夠充分滿足業務需求。
8、進一步地，所述步驟s1中數據處理包括：
9、a1：異常數據清洗：刪除業務數據中業務號、起始站點、終止站點任一為空的行，刪除重復行，同理對其他的數據進行空值和重復值的處理；
10、a2：業務數據和網元數據：將處理后的業務數據與網元數據通過站點字段關聯獲取業務的起始設備和終止設備信息；
11、a3：網元數據和站點數據：將網元數據和站點數據通過站點號進行關聯，獲取設備的電壓等級等信息；
12、a4：網元數據和故障記錄數據：將網元數據和故障記錄數據根據網元號進行關聯獲取網元故障率、重載率等信息；
13、a5：光路數據和纖芯數據、光纜段數據：將光路數據和纖芯數據通過光路號進行關聯，獲取光路所屬光纜段，然后將前面關聯的數據與光纜段數據通過光纜段號光纜，獲取光路所屬光纜段、光纜段長度等信息；
14、a6：將步驟a5關聯后的數據與步驟a3、步驟a4獲取的數據通過網元號進行關聯，獲取光路號、起始設備、終止設備、光纜段長度、故障率、重載率、電壓等級等信息；
15、a7：以設備為節點，將設備之間的光路作為邊，構建一個復雜的光路拓撲圖；每個設備節點包含故障率、重載率和電壓等級等屬性；將光纜長度作為邊的屬性，使用歸一化公式對節點和邊的屬性進行歸一化處理；根據業務數據給定的起始設備和終止設備，在光路拓撲圖上為業務規劃topk條獨立路由，根據“三路由”原則，本專利技術中k＝3。
16、步驟a7中光路拓撲圖的構建包括：將電力通信網中的設備抽象為節點，并將設備之間的光纖連接視為鏈路；因此網絡表示為一個無向加權圖g＝(v,e)，其中v＝{v1,v2,…vn}表示網絡中設備節點的集合，e＝{e12,e13,…e(n-1)n}表示網絡拓撲中的鏈路集合；|v|表示網絡中拓撲的節點數量，|e|表示網絡拓撲中鏈路的數量，eij∈e表示節點vi和vj之間存在鏈路，其中節點和鏈路包含屬性值，包括設備故障率、重載率、電壓等級、光纜長度等；對于網絡中任意節點組合pi,j＝{vi,vk,…vj}，其起始節點和終止節點分別為vi和vj，若集合pi,j中不存在重復的節點且子圖中不存在環路，則pi,j為vi和vj中的一條有效路由。
17、進一步地，所述步驟a7中由于計算上述度量指標的方式不同，導致計算的結果差距較大，故需要對指標值分別進行歸一化處理，歸一化處理公式如下：
18、
19、其中，xmax表示x中最大值，分別使用上面的公式對路由跳數、電壓等級光纜長度進行歸一化。
20、進一步地，在規劃過程中，首先綜合考慮多個因素，包括路由跳數、電壓等級、設備故障率、設備重載率和光纜長度等，以全面評估每條路徑的優劣。對于每個因素需要給與不同的權重，本專利技術中通過梯度下降算法來尋找最佳的權重組合。
21、在限制路由跳數的情況下，使用深度優先搜索法找出業務的所有候選路由，計算出每條路由上的路由跳數、電壓等級、故障率、重載率、光纜長度的值和該業務真實路由作為訓練樣本。
22、步驟s3中使用梯度下降方法計算最優權重組合的方法包括：
23、b1：初始化：
24、使用梯度下降方法求解下面模型中本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟S1中數據包括業務數據、光路數據、光纜段數據、纖芯數據、站點數據、網元數據、故障記錄數據。
3.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟S1中數據處理包括：
4.根據權利要求3所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟A7中光路拓撲圖的構建包括：將電力通信網中的設備抽象為節點，并將設備之間的光纖連接視為鏈路；因此網絡表示為一個無向加權圖G＝(V,E)，其中V＝{v1,v2,…vn}表示網絡中設備節點的集合，E＝{e12,e13,…e(n-1)n}表示網絡拓撲中的鏈路集合；|V|表示網絡中拓撲的節點數量，|E|表示網絡拓撲中鏈路的數量，eij∈E表示節點vi和vj之間存在鏈路，其中節點和鏈路包含屬性值；對于網絡中任意節點組合p(i,j)＝{vi,vk,…vj}，其起始節點和終止節點分別為vi和vj，若集合p(i,j)中不存在重復的
5.根據權利要求3所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟A7中歸一化處理公式如下：
6.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟S3中使用梯度下降方法計算最優權重組合的方法包括：
7.根據權利要求6所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟S4中使用遺傳算法為通信業務查找最優路由的過程包括：
8.根據權利要求7所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟C6中選擇操作具體為：
9.根據權利要求7所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟C6中交叉操作具體為：
10.一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃系統，其特征在于，系統包括網絡接口、存儲器和處理器；其中，
...【技術特征摘要】
1.一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟s1中數據包括業務數據、光路數據、光纜段數據、纖芯數據、站點數據、網元數據、故障記錄數據。
3.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟s1中數據處理包括：
4.根據權利要求3所述的一種基于遺傳算法的通信業務路由規劃方法，其特征在于，所述步驟a7中光路拓撲圖的構建包括：將電力通信網中的設備抽象為節點，并將設備之間的光纖連接視為鏈路；因此網絡表示為一個無向加權圖g＝(v,e)，其中v＝{v1,v2,…vn}表示網絡中設備節點的集合，e＝{e12,e13,…e(n-1)n}表示網絡拓撲中的鏈路集合；|v|表示網絡中拓撲的節點數量，|e|表示網絡拓撲中鏈路的數量，eij∈e表示節點vi和vj之間存在鏈路，其中節點和鏈路包含屬性值；對于網絡中任意節點組合p(i,j)＝{vi,vk,…v...
【專利技術屬性】
技術研發人員：尉蕊昕，楊有霞，黃生玲，祁生斌，李永鑫，唐玉萍，馬德俊，鄭積元，
申請(專利權)人：國網青海省電力公司信息通信公司，
類型：發明
國別省市：
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