一种智能电网数据可靠传输方法与流程

本发明涉及通信，具体涉及一种智能电网数据可靠传输方法。

背景技术：

1、近年来，随着大数据、人工智能等无线通信技术的大力发展，电力工业正朝着以物理电网为基础的智能电网发展。智能电网是将信息通信、传感测量、自动化等技术与电网基础设施相融合，具有一定自动化水平和高度自愈能力的清洁、友好、安全、高效的新型电网，主要负责电能生产过程中的测量、调节、控制、保护、调度等信息的可靠传输。在智能电网电力通信网中，调度中心站结合电网状态信息与所辖站点定期信息交互，进行综合分析并做出相应决策，包括下发调度、保护及控制等命令至各通信子站或终端站点，进而实现电网的智能化调度及管理。然而为了实现对电网的智能管理和实时调度目标，就必须在智能电网的发电、输电、变电、配电和用电五大环节安装大量信息采集设备，这必将在智能电网中产生大量的数据，数据量呈指数级增长，此外，电网运行过程中会产生各种各样的业务数据。因此，对高度依赖通信系统调度、保护、控制及监测等功能实施的智能电网来说，设计高效、可靠的路由算法对确保端到端业务传输极其稳定运行具有重要意义。

2、此外，通信网络故障是不可避免的，在智能电网遭受人为或自然灾害破坏后，所承载的电力业务传输中断时，需要根据其差异化性能指标需求设计高效的重路由算法，以确保业务持续传输，通信网络故障前的保护倒换和故障发生后的动态恢复是两种常见的故障处理方法，也是实现业务可靠传输的关键。硬件增强和可靠的双路由算法设计是两种重要的保护实现技术，高效可靠的双路由算法可以在不改变现有网络拓扑的结构下，在通过主备路由切换实现业务快速恢复，保证业务性能并降低网络运维成本。因此，为满足不同电力业务的时延敏感要求与可靠要求，同时确保系统故障快速处理，本发明提出一种基于业务优先级的双路由算法及路由恢复方法。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种智能电网数据可靠传输方法，包括以下步骤：

2、s1.构建空天地一体化智能电网系统，其包括多个节点，每一节点定期广播数据包，且每一节点根据所有节点广播的数据包更新自身邻居列表；节点类型包括卫星节点、地面节点；

3、s2.当源节点接收到电力业务时，若该电力业务为有保护业务，则执行步骤s3，若该电力业务为无保护业务，则执行步骤s4；

4、s3.采用多路径选择方法确定该电力业务的路由路径；

5、s4.采用基于贪婪转发的路由算法确定该电力业务的路由路径。

6、进一步的，所述空天地一体化智能电网系统包括卫星网络和智能电网，所述卫星网络包括多个卫星节点，所述智能电网包括多个地面节点；将任意两个卫星节点间的直接通信链路称作一条isl链路，任意两个地面节点间的直接通信链路称作一条itl链路，一个卫星节点与一个地面节点间的直接通信链路称作一条tsl链路；每个卫星节点处设有5个端口，采用其中1个端口连接地面节点，其余4个端口连接邻居卫星节点。

7、进一步的，所述空天地一体化智能电网系统还包括节点风险模型和通信时延模型，其中：

8、节点风险系数模型表示为：

9、

10、其中，表示节点j的风险系数；表示节点j在时间周期t内的故障次数；

11、通信时延模型包括：

12、isl链路排队时延：

13、

14、其中，表示卫星节点m到卫星节点n的isl链路排队时延，表示卫星节点m用于连接卫星节点n的端口在当前时刻t接收到的数据包数量，表示卫星节点m用于连接卫星节点n的端口在当前时刻t发出的数据包数量；pmn表示卫星节点m用于连接卫星节点n端口在时刻t-δ到时刻t的接收和发送的数据包数量总和的平均值，表示卫星节点m和卫星节点n之间的isl链路的链路容量；δ表示路由更新周期；

15、tsl链路排队时延：

16、

17、其中，表示卫星节点m与地面节点r间的tsl链路排队时延，表示卫星节点m用于连接地面节点r的端口在当前时刻t接收到的数据包数量，表示卫星节点m用于连接地面节点r的端口在当前时刻t发出的数据包数量；pmr表示卫星节点m用于连接地面节点r的端口在时刻t-δ到当前时刻t接收和发送的数据包数量总和的平均值，表示卫星节点m和地面节点r之间的tsl链路的链路容量；

18、isl链路传播时延：

19、

20、其中，表示卫星节点m和卫星节点n之间的isl链路传播时延，dmn表示卫星节点m和卫星节点n之间的距离，c表示无线传输速度；

21、tsl链路传播时延：

22、

23、其中，表示卫星节点m和地面节点r之间的tsl链路传播时延，dmr表示卫星节点m和地面节点r之间的距离，c表示无线传输速度；

24、isl链路通信时延：

25、

26、其中，表示卫星节点m到卫星节点n的isl链路通信时延。

27、进一步的，步骤s3采用双路由路径选择方法确定该电力业务的路由路径，包括：

28、s31.确定电力业务的目的节点，以源节点为当前节点执行步骤s32；

29、s32.当前节点计算自身邻居列表中每一节点的风险系数，并根据风险系数大小升序排列；记录当前节点与其邻居列表中每一节点间的直接通信链路，并计算当前节点与其邻居列表中每一节点间的链路通信时延；通过风险系数和链路通信时延计算当前节点与其邻居列表中每一节点间的选择系数；

30、s33.将邻居列表中每一节点作为当前节点并返回步骤s32，直至到达目的节点后进入步骤s34；

31、s34.将所有直接通信链路进行组合得到多条从源节点到目节点的组合路由路径，计算每一条组合路由路径的选择系数总和，将所有组合路由路径根据选择系数总和大小升序排列得到选择列表；

32、s35.将选择列表中的第一个组合路由路径作为主路由路径，第二个组合路由路径作为备份路由路径。

33、进一步的，步骤s4采用基于贪婪转发的路由算法该电力业务的路由路径，包括：

34、s41.确定电力业务的目的节点，以源节点为当前节点执行步骤s42；

35、s42.根据当前节点的邻居列表获取当前节点与其邻居节点的最远距离，判断满足最远距离的邻居节点数量是否大于1，若是，则进入步骤s43，若不是，则选取该邻居节点进行转发，然后执行步骤s44；

36、s43.判断是否存在类型为地面节点的邻居节点，若是，则选取一个类型为地面节点的邻居节点进行转发，然后执行步骤s44；若不是，则随机选取一个邻居节点进行转发，然后执行步骤s44；

37、s44.判断选取的邻居节点是否为目的节点，若是，则结束循环得到该电力业务的路由路径，若不是，则将该邻居节点作为当前节点，并返回步骤s42。

38、进一步的，当无保护业务通过路由路径进行数据传输的过程中出现故障时，查找确定该路由路径的故障路段和非故障路段，针对故障路段采用业务恢复路由算法进行链路重选，具体包括：

39、s51.确定故障路段中的故障源节点和故障目的节点；统计除故障路段外，系统中其余所有从故障源节点到故障目的节点的候选路段，组成候选集合；

40、s52.遍历候选集合中每一条候选路段，将不满足三项约束的候选路段踢出候选集合；

41、s53.计算候选集合中每一条候选路段的带宽可用度，选取最大带宽可用度对应的候选路段进行传输。

42、进一步的，三项约束包括：

43、流守恒约束：

44、其中，表示电力业务k的第q条候选路段的第i个节点的流入业务量，表示电力业务k的第q条候选路段的第i个节点的流出业务量；sumkq表示电力业务k的第q条候选路段上的节点数量；

45、带宽约束：

46、

47、其中，lk,q表示电力业务k的第q条重选路由路径，该重选路由路径由电力业务k原本路由路径的非故障路段和第q条候选路段组成；表示电力业务k的第q条重选路由路径中第i个节点到第j个节点的链路，表示电力业务k在链路传输的需求带宽，表示链路的最小可用带宽；

48、通信时延约束：

49、

50、其中，t(lk,q)表示电力业务k的第q条重选路由路径的通信时延，表示电力业务k原本路由路径的非故障路段的通信时延，表示电力业务k的第q条候选路段的通信时延，φ表示业务通信时延阈值。

51、进一步的，带宽可用度的计算公式为：

52、

53、其中，表示第q条候选路段的带宽可用度，表示第q条候选路段的空闲带宽，表示第q条候选路段的总带宽。

54、本发明的有益效果：

55、本发明针对智能电网业务设置不同业务类型，能更好的针对不同通信需求的业务制定不同通信方式，保证数据安全可靠传输；

56、本发明设计一种双路径路由方法，同时设置一种重路由机制，能够保证数据的可靠传输，防止数据丢失。