本發(fā)明涉及一種電力通信網(wǎng)脆弱性評估及路由優(yōu)化方法，屬于電力通信
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：電力通信網(wǎng)是電力系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，是電網(wǎng)調(diào)度自動化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營市場化和管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。電力通信網(wǎng)承載的繼電保護(hù)、穩(wěn)定控制、配電自動化等業(yè)務(wù)電力通信業(yè)務(wù)，與電力生產(chǎn)密切相關(guān)，一旦發(fā)生故障將對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅，因此開展電力通信網(wǎng)脆弱性相關(guān)研究具有重要的意義。與可靠性等指標(biāo)的定義角度不同，脆弱性是指存在于一個系統(tǒng)內(nèi)的弱點(diǎn)或缺陷，系統(tǒng)對一個特定的威脅攻擊或危險事件的敏感性，或進(jìn)行攻擊的威脅作用的可能性。而在電力通信網(wǎng)中，脆弱性一般定義為移除節(jié)點(diǎn)或邊之后，網(wǎng)絡(luò)性能的下降程度。該指標(biāo)可以指明網(wǎng)絡(luò)中的薄弱環(huán)節(jié)，同時為網(wǎng)絡(luò)管理和優(yōu)化提供判別依據(jù)。通過建立合理的電力通信網(wǎng)脆弱性評估指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性評估，評估后的網(wǎng)絡(luò)得到其脆弱點(diǎn)：脆弱性較高的某些節(jié)點(diǎn)和邊，該節(jié)點(diǎn)和邊上承載的業(yè)務(wù)故障風(fēng)險大，因此依據(jù)評估結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的業(yè)務(wù)路由調(diào)整與優(yōu)化具有實(shí)際意義。目前對電力通信網(wǎng)的脆弱性評估主要基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論來進(jìn)行的，進(jìn)一步，主流的研究方法分為三種。第一種是基于經(jīng)典復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的電力通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性評估方法。該方法突破了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的限制，但只能給出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔旧淼慕Y(jié)構(gòu)脆弱性，也尚未考慮電力通信網(wǎng)不同等級的業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的影響；第二種是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論與傳統(tǒng)可靠性計算相結(jié)合的方法，但仍沒有區(qū)分承載業(yè)務(wù)的等級；第三種是業(yè)務(wù)影響與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論相結(jié)合的脆弱性評估方法，并沒有給出合理的優(yōu)化方法。在脆弱性優(yōu)化方面，目前有高度數(shù)節(jié)點(diǎn)保護(hù)策略和低度數(shù)節(jié)點(diǎn)加邊策略來降低網(wǎng)絡(luò)脆弱性，但這兩種策略需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級，會帶來額外的人工和資本投入；還有基于信息熵的業(yè)務(wù)路由優(yōu)化方法，但算法相對簡單，未考慮脆弱性的動態(tài)更新過程?，F(xiàn)有電力通信網(wǎng)中路由配置方法主要有以下四種。技術(shù)方案1：專利公開號為CN105306364A的《基于業(yè)務(wù)重要度的電力通信業(yè)務(wù)路由分配方法》專利，公開了一種基于業(yè)務(wù)重要度的電力通信業(yè)務(wù)路由分配方法。首先，對電力通信路由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化，設(shè)置源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)不同電路傳輸路徑尋找K條路徑，對每條路徑設(shè)置對應(yīng)的重要度，其中K≥1；然后根據(jù)電力通信路由網(wǎng)絡(luò)可靠性分析模型得到邏輯映射矩陣G，以及閾值TH，并根據(jù)邏輯映射矩陣G和閾值TH，尋找完備集合CS和尋找聯(lián)系集合TS；最后，利用業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)風(fēng)險度代替節(jié)點(diǎn)可靠性，同時利用業(yè)務(wù)路徑風(fēng)險度代替邊可靠性，最終計算可靠性數(shù)值，從而獲取電力通信路由網(wǎng)絡(luò)最佳路徑。該方案基于業(yè)務(wù)重要度合理規(guī)劃業(yè)務(wù)路由，將系統(tǒng)集中風(fēng)險變?yōu)榉稚L(fēng)險，對業(yè)務(wù)過度集中導(dǎo)致的風(fēng)險防控具有重要意義，但該方法沒有考慮節(jié)點(diǎn)設(shè)備和鏈路的權(quán)重。技術(shù)方案2：專利公開號為CN104468355A的《一種基于電力通信交互影響的電力系統(tǒng)脆弱性的檢測方法》專利，公開了一種基于電力通信交互影響的電力系統(tǒng)脆弱性的檢測方法，該檢測方法包括以下步驟：步驟10)：建立電力-通信復(fù)合系統(tǒng)關(guān)聯(lián)矩陣；步驟20)：測算電力系統(tǒng)脆弱性，得到電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)脆弱性指標(biāo)和電力網(wǎng)絡(luò)支路脆弱性指標(biāo)；步驟30)：測算通信業(yè)務(wù)脆弱性，包括通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)脆弱性指標(biāo)和通信網(wǎng)絡(luò)支路脆弱性指標(biāo)；步驟40)：計算電力通信信息交互通道脆弱性；步驟50)：將步驟20)、步驟30)和步驟40)得到的脆弱性指標(biāo)代入電力-通信復(fù)合系統(tǒng)關(guān)聯(lián)矩陣，得到電力-通信復(fù)合系統(tǒng)脆弱性矩陣，并針對復(fù)合系統(tǒng)脆弱性數(shù)值進(jìn)行從大到小的排序。該檢測方法可以結(jié)合通信系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的影響因素，更準(zhǔn)確的檢測電力系統(tǒng)的脆弱性，但是該方法在通信網(wǎng)絡(luò)的脆弱性評估并不是很全面。技術(shù)方案3：專利公開號為CN101667972的《電力通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)路由方法及設(shè)備》專利，公開了一種電力通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)路由方法及裝置，所述方法包括：A.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目標(biāo)生成目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)；B.確定業(yè)務(wù)的起始節(jié)點(diǎn)，并將其作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)；C.利用蟻群算法計算與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)相連的各條鏈路的轉(zhuǎn)移概率，所述轉(zhuǎn)移概率是根據(jù)當(dāng)前各條鏈路上的信息素計算得到的；D.依據(jù)所述轉(zhuǎn)移概率選擇下一跳節(jié)點(diǎn)；E.判斷選擇的下一跳節(jié)點(diǎn)是否為所述業(yè)務(wù)的目的節(jié)點(diǎn)；如果是，則將選擇的下一跳節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)所述目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)確定當(dāng)前各條鏈路上的信息素，然后重復(fù)執(zhí)行步驟C至步驟E；否則，根據(jù)業(yè)務(wù)的起始節(jié)點(diǎn)、以及選擇的所有下一跳節(jié)點(diǎn)生成對應(yīng)所述業(yè)務(wù)的路由，該方案可以保證電力通信網(wǎng)絡(luò)中多業(yè)務(wù)路由的性能最優(yōu)，但是未考慮電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)的時延特征，對于業(yè)務(wù)風(fēng)險的考慮也不夠完備。技術(shù)方案4：專利公開號為CN103873363A的《一種電力光纖通信網(wǎng)業(yè)務(wù)的雙路由配置方法》，公開了一種電力光纖通信網(wǎng)業(yè)務(wù)的雙路由配置方法。該方法包括：依據(jù)實(shí)際工程，建立合理有效的電力光纖通信網(wǎng)業(yè)務(wù)傳輸模型；將業(yè)務(wù)按照重要度進(jìn)行排序，并通過改進(jìn)Bhandari算法，配置兩條完全不相交的路由。新算法根據(jù)實(shí)際情況處理雙邊網(wǎng)絡(luò)圖，且允許設(shè)定每條光纜的最大承載業(yè)務(wù)量。該方案能夠滿足所有應(yīng)當(dāng)配置兩條完全分離路徑的電力業(yè)務(wù)的需求，保證在斷纜等故障情況下業(yè)務(wù)仍然安全可靠；但是忽略了電力通信業(yè)務(wù)的時延特征，對于業(yè)務(wù)風(fēng)險的考慮也不夠完備。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種電力通信網(wǎng)脆弱性評估方法，以解決目前對電力通信脆弱性評估不夠準(zhǔn)確的問題；同時，本發(fā)明還提供了一種電力通信網(wǎng)路由優(yōu)化方法，解決目前電力通信網(wǎng)脆弱性不均衡的問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種電力通信網(wǎng)脆弱性評估方法，該評估方法包括以下步驟：1)對電力通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行建模，將電力通信網(wǎng)定義成為一個有權(quán)無向網(wǎng)絡(luò)G＝(V,E)，其中V＝{v1,v2,…,vN}表示網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集，E＝{eij}表示網(wǎng)絡(luò)的邊集；2)根據(jù)影響節(jié)點(diǎn)和邊脆弱性的拓?fù)浯嗳跣砸蛩兀瑯I(yè)務(wù)脆弱性因素以及設(shè)備脆弱性因素建立節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性評估模型，并根據(jù)所述脆弱性評估模型對電力通信網(wǎng)的脆弱性進(jìn)行評估，NV(vi)＝(B(vi)+NI(vi))×NP(vi)EV(eij)＝(B(eij)+EI(eij))×EP(eij)其中，NV(vi)為節(jié)點(diǎn)的綜合脆弱性，EV(eij)為邊的綜合脆弱性；B(vi)為節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浯嗳跣裕珺(eij)為邊的拓?fù)浯嗳跣?；NP(vi)為節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)脆弱性，EP(eij)為邊的業(yè)務(wù)脆弱性；NI(vi)為節(jié)點(diǎn)的設(shè)備脆弱性，EI(eij)為邊的設(shè)備脆弱性。進(jìn)一步地，所述的節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浯嗳跣訠(vi)為經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)的最短路徑在網(wǎng)絡(luò)中所有最短路徑中所占的比例；邊的拓?fù)浯嗳跣訠(eij)為經(jīng)過該鏈路的最短路徑在網(wǎng)絡(luò)中所有最短路徑中所占的比例。進(jìn)一步地，所述節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)脆弱性NP(vi)和邊的業(yè)務(wù)脆弱性EP(eij)分別為:其中k為業(yè)務(wù)類型，Q為業(yè)務(wù)的種類，k的取值為從1到Q；nk(vi)為節(jié)點(diǎn)vi上業(yè)務(wù)類型為k的業(yè)務(wù)數(shù)量；nk(eij)為邊eij承載的業(yè)務(wù)類型為k的業(yè)務(wù)數(shù)量；Ck為業(yè)務(wù)類型為k的業(yè)務(wù)重要度。進(jìn)一步地，所述節(jié)點(diǎn)的設(shè)備脆弱性NI(vi)采用節(jié)點(diǎn)重要度來表示，所述邊的設(shè)備脆弱性EI(eij)采用鏈路重要度來表示。進(jìn)一步地，所述步驟1)中建立的有權(quán)無向網(wǎng)絡(luò)中每條邊的權(quán)重由該條鏈路上的傳輸時延決定，時延包括設(shè)備時延和傳輸時延。本發(fā)明還提供了一種電力通信網(wǎng)路由優(yōu)化方法，該優(yōu)化方法包括以下步驟：1)對電力通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行建模，將電力通信網(wǎng)定義成為一個有權(quán)無向網(wǎng)絡(luò)G＝(V,E)，其中V＝{v1,v2,…,vN}表示網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集，E＝{eij}表示網(wǎng)絡(luò)的邊集；2)根據(jù)影響節(jié)點(diǎn)和邊脆弱性的拓?fù)浯嗳跣砸蛩?，業(yè)務(wù)脆弱性因素以及設(shè)備脆弱性因素建立節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性評估模型，NV(vi)＝(B(vi)+NI(vi))×NP(vi)EV(eij)＝(B(eij)+EI(eij))×EP(eij)其中，NV(vi)為節(jié)點(diǎn)的綜合脆弱性，EV(eij)為邊的綜合脆弱性；B(vi)為節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浯嗳跣?，B(eij)為邊的拓?fù)浯嗳跣?；NP(vi)為節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)脆弱性，EP(eij)為邊的業(yè)務(wù)脆弱性；NI(vi)為節(jié)點(diǎn)的設(shè)備脆弱性，EI(eij)為邊的設(shè)備脆弱性；3)根據(jù)步驟2)中所建立的評估模型，以將全網(wǎng)脆弱性最大的邊的脆弱性值降到最低為優(yōu)化目標(biāo)對路由進(jìn)行優(yōu)化。進(jìn)一步地，所述步驟3)包括以下過程：A.根據(jù)根據(jù)步驟2)中所建立的評估模型建立脆弱性權(quán)值矩陣VM＝{mij}，其中mij＝EV(eij)+NV(vj)，并建立最大邊脆弱性值數(shù)組Vmax＝{vmx}，其中vm1為優(yōu)化前的初始最大脆弱性值；B.選擇最大EV對應(yīng)的邊eab，令mab＝mba＝∞，并將eab對應(yīng)的邊在拓?fù)渲袆h除；C.將業(yè)務(wù)路徑經(jīng)過邊eab的業(yè)務(wù)存儲進(jìn)待規(guī)劃業(yè)務(wù)集合B＝{By}，從B中隨機(jī)選取一個業(yè)務(wù)B1，提取業(yè)務(wù)B1的起點(diǎn)start和終點(diǎn)end；D.以累計脆弱性最小為優(yōu)化目標(biāo)，對業(yè)務(wù)B1進(jìn)行路由調(diào)整，依據(jù)脆弱性權(quán)值矩陣VM得到B1新路由；E.重新計算全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性NV′與EV′，并將EV′的最大值存進(jìn)vmx；F.比較vmx的變化，若vmx≤vmx-1，則說明該次業(yè)務(wù)路由優(yōu)化成功，全網(wǎng)最大邊脆弱性下降，并重復(fù)步驟A至步驟F，更改脆弱性權(quán)值矩陣VM，選擇脆弱性最大的邊以及該邊上的一條業(yè)務(wù)完成重選路；若vmx＞vmx-1，說明該次業(yè)務(wù)路由優(yōu)化失敗，該優(yōu)化路徑不采納，路由優(yōu)化終止。進(jìn)一步地，所述節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)脆弱性NP(vi)和邊的業(yè)務(wù)脆弱性EP(eij)分別為:其中k為業(yè)務(wù)類型，Q為業(yè)務(wù)的種類，k的取值為從1到Q；nk(vi)為節(jié)點(diǎn)vi上業(yè)務(wù)類型為k的業(yè)務(wù)數(shù)量；nk(eij)為邊eij承載的業(yè)務(wù)類型為k的業(yè)務(wù)數(shù)量；Ck為業(yè)務(wù)類型為k的業(yè)務(wù)重要度。進(jìn)一步地，網(wǎng)絡(luò)初始時采用基于時延權(quán)重的Floyd最短路徑選路方法來完成路由配置。進(jìn)一步地，所述的節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浯嗳跣訠(vi)為經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)的最短路徑在網(wǎng)絡(luò)中所有最短路徑中所占的比例；邊的拓?fù)浯嗳跣訠(eij)為經(jīng)過該鏈路的最短路徑在網(wǎng)絡(luò)中所有最短路徑中所占的比例。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明對電力通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行建模，將電力通信網(wǎng)定義成為一個有權(quán)無向網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)影響節(jié)點(diǎn)和邊脆弱性的拓?fù)浯嗳跣砸蛩?、業(yè)務(wù)脆弱性因素以及設(shè)備脆弱性因素建立節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性評估模型，并根據(jù)所述脆弱性評估模型對電力通信網(wǎng)的脆弱性進(jìn)行評估。本發(fā)明將影響節(jié)點(diǎn)和邊脆弱性的因素總結(jié)為拓?fù)浯嗳跣?，業(yè)務(wù)脆弱性以及設(shè)備脆弱性三種因素，并根據(jù)三者關(guān)系得到綜合脆弱性指標(biāo)，能夠全面表現(xiàn)節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性大小，提高對電力通信網(wǎng)脆弱性評估的準(zhǔn)確性。此外本發(fā)明還針對脆弱性分布不均衡的特點(diǎn)，提出了基于Min-Max原則的動態(tài)的業(yè)務(wù)路由優(yōu)化方法，該方法采用上述節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性評估模型得到節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性值，并以得到的節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性值作為業(yè)務(wù)路由優(yōu)化的依據(jù)，將全網(wǎng)最大邊脆弱性值降到最低，使網(wǎng)絡(luò)脆弱性也達(dá)到均衡，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的健壯性。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例中電力通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明電力通信網(wǎng)脆弱性評估方法的實(shí)施例本發(fā)明在脆弱性評估方面，分析了拓?fù)?，業(yè)務(wù)，設(shè)備重要度三種影響因素，并結(jié)合這些因素提出了一個綜合脆弱性指標(biāo)來評價網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性，之后選擇不同的攻擊模型對指標(biāo)的合理性進(jìn)行評估。該方法的具體步驟如下。1.對電力通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行建模，將電力通信網(wǎng)定義成為一個有權(quán)無向網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對電力通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行建模，將電力通信網(wǎng)定義成為一個有權(quán)無向網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備不考慮配線架等無源設(shè)備。每條邊的權(quán)重由該條鏈路上的傳輸時延決定，時延包括設(shè)備時延和傳輸時延。因此，電力通信網(wǎng)可以用含有N個節(jié)點(diǎn)，M條邊的無向有權(quán)網(wǎng)絡(luò)G＝(V,E)表示，其中V＝{v1,v2,…,vN}表示網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集，E＝{eij}表示網(wǎng)絡(luò)的邊集。為電力通信網(wǎng)的鄰接矩陣，若節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間存在光纜連接，則aij＝1，否則aij＝0。權(quán)重矩陣的元素wij表示邊eij的時延權(quán)重。2.根據(jù)影響節(jié)點(diǎn)和邊脆弱性的拓?fù)浯嗳跣砸蛩?，業(yè)務(wù)脆弱性因素以及設(shè)備脆弱性因素建立節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性評估模型，并根據(jù)所述脆弱性評估模型對電力通信網(wǎng)的脆弱性進(jìn)行評估。與電網(wǎng)的建模不同，電力通信網(wǎng)因其承載的業(yè)務(wù)種類，數(shù)量，重要度的不同，導(dǎo)致評估網(wǎng)絡(luò)的脆弱性時，必須考慮網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的影響，對業(yè)務(wù)建模如下：定義業(yè)務(wù)集合為S＝{sk}，單個業(yè)務(wù)類sk有四種屬性(start，end，route，Ck)，它們分別代表起點(diǎn)，終點(diǎn)，業(yè)務(wù)的傳輸路徑，業(yè)務(wù)重要度。1)拓?fù)浯嗳跣砸蛩貜?fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論定義了很多參量用于描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣?，其中一些參量與網(wǎng)絡(luò)脆弱性關(guān)系密切。節(jié)點(diǎn)vi的介數(shù)B(vi)定義為經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)的最短路徑在網(wǎng)絡(luò)中所有最短路徑中所占的比例，邊eij的介數(shù)B(eij)是經(jīng)過該鏈路的最短路徑在網(wǎng)絡(luò)中所有最短路徑中所占的比例。介數(shù)指標(biāo)可以衡量節(jié)點(diǎn)和邊在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度，因此本文使用介數(shù)來反映節(jié)點(diǎn)和邊的拓?fù)浯嗳跣浴?)業(yè)務(wù)脆弱性因素對實(shí)際電力通信網(wǎng)進(jìn)行脆弱性分析時，必須考慮業(yè)務(wù)帶來的影響。使用節(jié)點(diǎn)壓力(NodePressure，NP)和通道壓力(EdgePressure，EP)來表示節(jié)點(diǎn)和邊的業(yè)務(wù)脆弱性。其中，節(jié)點(diǎn)壓力是指電力通信網(wǎng)中某一節(jié)點(diǎn)所承載的業(yè)務(wù)數(shù)量和重要度的綜合體現(xiàn)。壓力指數(shù)越大的節(jié)點(diǎn)，其故障對電網(wǎng)運(yùn)行的潛在影響和威脅越大，其業(yè)務(wù)脆弱性越高。用節(jié)點(diǎn)壓力指數(shù)NP(vi)來表示節(jié)點(diǎn)vi壓力大小。其中NP(vi)表示為：其中k為業(yè)務(wù)類型，Q為業(yè)務(wù)的種類，k的取值為從1到Q；nk(vi)為節(jié)點(diǎn)vi上業(yè)務(wù)類型為k的業(yè)務(wù)數(shù)量；Ck為業(yè)務(wù)類型為k的業(yè)務(wù)重要度。通道壓力是指電力通信網(wǎng)中某一通道斷面(例如復(fù)用段或光纜段)所承載的業(yè)務(wù)數(shù)量和重要度的綜合體現(xiàn)。某一通道壓力指數(shù)越大，表明該通道故障對電網(wǎng)運(yùn)行的潛在影響和威脅越大，其業(yè)務(wù)脆弱性越高。EP(eij)為邊eij的通道壓力指數(shù)，其表達(dá)式如下所示：其中，nk(eij)為邊eij承載的業(yè)務(wù)類型為k的業(yè)務(wù)數(shù)量；Ck為業(yè)務(wù)類型為k的業(yè)務(wù)重要度。3)設(shè)備脆弱性因素不同級別的節(jié)點(diǎn)和鏈路其重要度不同，如變電站類節(jié)點(diǎn)的重要度隨站點(diǎn)電壓級別變化，調(diào)度中心類節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)、容災(zāi)中心類節(jié)點(diǎn)其重要度隨級別的增大而增大等等。攻擊的節(jié)點(diǎn)或鏈路的重要度越大，對網(wǎng)絡(luò)性能的影響程度越大，因此使用節(jié)點(diǎn)重要度(NodeImportance,NI)和鏈路重要度(LinkImportance,LI)來表示設(shè)備脆弱性因素。4)綜合脆弱性指標(biāo)綜合以上三種脆弱性因素，得到節(jié)點(diǎn)和邊的綜合脆弱性指標(biāo)，即節(jié)點(diǎn)和邊脆弱性評估模型。定義節(jié)點(diǎn)脆弱性(NodeVulnerability，NV)和邊脆弱性(EdgeVulnerability，EV)，所建模型如下NV(vi)＝(B(vi)+NI(vi))×NP(vi)(3)EV(eij)＝(B(eij)+EI(eij))×EP(eij)(4)其中，NV(vi)為節(jié)點(diǎn)的綜合脆弱性，EV(eij)為邊的綜合脆弱性；B(vi)為節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浯嗳跣?，B(eij)為邊的拓?fù)浯嗳跣?；NP(vi)為節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)脆弱性，EP(eij)為邊的業(yè)務(wù)脆弱性；NI(vi)為節(jié)點(diǎn)的設(shè)備脆弱性，EI(eij)為邊的設(shè)備脆弱性。以上表達(dá)式的定義綜合了節(jié)點(diǎn)或邊被攻擊的概率以及被攻擊后的影響。在選擇攻擊目標(biāo)時，往往會選擇在拓?fù)渖暇哂嘘P(guān)鍵位置且重要度大的節(jié)點(diǎn)和邊進(jìn)行攻擊，而攻擊完成后對網(wǎng)絡(luò)造成的影響主要為該節(jié)點(diǎn)或邊上的業(yè)務(wù)中斷帶來的影響。因此，以節(jié)點(diǎn)為例，由式(3)可知，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的介數(shù)與重要度之和較大，同時節(jié)點(diǎn)壓力較小時，NV值較小，說明該節(jié)點(diǎn)被攻擊的概率大，但攻擊后中斷的業(yè)務(wù)很少或中斷的業(yè)務(wù)重要度很小，即中斷損失較小，脆弱性較??；當(dāng)節(jié)點(diǎn)介數(shù)與重要度之和較小，同時NP較大時，該節(jié)點(diǎn)的NV值較小，說明該節(jié)點(diǎn)雖然被攻擊后損失較大，但攻擊概率較低，脆弱性不高；當(dāng)B(vi)和NV(vi)之和與NP同時較大時，NV值較大，此時節(jié)點(diǎn)不僅被攻擊概率大，攻擊后損失也較大，脆弱性高；當(dāng)B(vi)和NV(vi)之和與NP同時較小時，NV值較小，此時節(jié)點(diǎn)被攻擊概率小，攻擊后損失也較小，脆弱性低。本發(fā)明電力通信網(wǎng)路由優(yōu)化方法的實(shí)施例針對脆弱性分布不均衡的特點(diǎn)，本發(fā)明提出了基于Min-Max原則的動態(tài)的業(yè)務(wù)路由優(yōu)化方法，該方法基于上述實(shí)施例中所建立的電力通信網(wǎng)脆弱性評估模型，以將全網(wǎng)脆弱性最大的邊的脆弱性值降到最低為優(yōu)化目標(biāo)對路由進(jìn)行優(yōu)化。具體的實(shí)現(xiàn)步驟如下：步驟1：建立脆弱性權(quán)值矩陣VM＝{mij}，其中mij＝EV(eij)+NV(vj)，即為邊eij與節(jié)點(diǎn)vj的脆弱性值之和；建立最大邊脆弱性值數(shù)組Vmax＝{vmx}，用來存儲每次路由優(yōu)化后邊最大脆弱性值的變化，其中vm1為優(yōu)化前的初始最大脆弱性值；步驟2：每完成一次業(yè)務(wù)路由優(yōu)化并更新網(wǎng)絡(luò)脆弱性后，選擇最大EV對應(yīng)的邊eab，令mab＝mba＝∞，即將eab對應(yīng)的邊在拓?fù)渲袆h除，以便進(jìn)行新路由規(guī)劃；步驟3：將業(yè)務(wù)路徑經(jīng)過邊eab的業(yè)務(wù)存儲進(jìn)待規(guī)劃業(yè)務(wù)集合B＝{By}，從B中按順序選取一個業(yè)務(wù)B1，提取業(yè)務(wù)B1的起點(diǎn)start和終點(diǎn)end；步驟4：以累計脆弱性最小為優(yōu)化目標(biāo)，對業(yè)務(wù)B1進(jìn)行路由調(diào)整，使用Floyd算法，依據(jù)脆弱性權(quán)值矩陣VM進(jìn)行路由選擇，得到B1新路由；步驟5：重新計算全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性NV′與EV′，并將EV′的最大值存進(jìn)vmx；步驟6：比較vmx的變化，若vmx≤vmx-1，則說明該次業(yè)務(wù)路由優(yōu)化成功，全網(wǎng)最大邊脆弱性下降，并重復(fù)步驟一至步驟六，更改脆弱性權(quán)值矩陣VM，選擇脆弱性最大的邊以及該邊上的一條業(yè)務(wù)完成重選路；若vmx＞vmx-1，說明該次業(yè)務(wù)路由優(yōu)化失敗，該優(yōu)化路徑不采納，算法終止。為了驗證本發(fā)明的有效性，在接近現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湎逻M(jìn)行了仿真。仿真實(shí)例使用某省公司電力通信骨干傳輸網(wǎng)的一部分。拓?fù)鋱DG圖1所示，該網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)N＝17，邊數(shù)M＝25。由仿真拓?fù)鋱D1可知，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊有不同的級別，不同級別的重要度不同，根據(jù)目前電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，500KV節(jié)點(diǎn)和邊的重要度分別是2.22和1.25，220KV節(jié)點(diǎn)和邊的重要度分別為1.86和0.8。仿真中采用的業(yè)務(wù)集合S＝{sk}中包含10條業(yè)務(wù)，已知業(yè)務(wù)的起止點(diǎn)和業(yè)務(wù)重要度，由起止點(diǎn)及各邊的傳輸時延，由Floyd算法以最小業(yè)務(wù)傳輸時延為優(yōu)化目標(biāo)得到初始路由，業(yè)務(wù)情況如表1所示。表1業(yè)務(wù)序號起止點(diǎn)業(yè)務(wù)重要度初始路由s11—49.7931—3—4s21—65.5151—7—6s33—77.9703—6—7s42—69.7932—7—6s52—57.9702—7—6—5s63—55.5153—4—5s73—19.7933—1s84—65.5154—5—6s94—77.9704—5—6—7s105—79.7935—6—7由實(shí)施例中的脆弱性評估模型，計算節(jié)點(diǎn)和邊的介數(shù)，壓力等指標(biāo)，得到節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性如表2和表3所示。表2節(jié)點(diǎn)序號1234567NV55.724239.433876.567265.291571.8804114.4007102.8297表3邊序號1-21-31-72-32-7EV026.34785.4624017.5938邊序號3-43-64-55-66-7EV22.05087.135018.819033.926457.8796從中可以看到邊1-2和邊2-3的脆弱性值為0，這是因為仿真網(wǎng)絡(luò)尺寸過小，業(yè)務(wù)分布不夠均勻，導(dǎo)致10條業(yè)務(wù)的初始路由并沒有經(jīng)過這兩條邊，通道壓力為零，最終導(dǎo)致脆弱性為零，但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中不存在這種情況。得到節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性值后，開始進(jìn)行路由的優(yōu)化。由表3中邊的EV值可知，節(jié)點(diǎn)6與節(jié)點(diǎn)7之間的邊脆弱性最大，因此首先對該邊上承載的業(yè)務(wù)進(jìn)行路由規(guī)劃，步驟如下所示：1)優(yōu)化前邊最大脆弱性為邊6-7，max(EV)為57.8796；2)經(jīng)過邊6-7的業(yè)務(wù)集合為{s2，s3，s4，s5，s9，s10}，選取業(yè)務(wù)2進(jìn)行以累計脆弱性最小為優(yōu)化目標(biāo)的路由重規(guī)劃，得到新路由為1-3-6，更新全網(wǎng)脆弱性值，更新完成后得到脆弱性最大邊仍為邊6-7，max(EV)＝51.3667，比本次優(yōu)化前降低，算法繼續(xù)；3)對業(yè)務(wù)s3進(jìn)行路由重規(guī)劃，得到新路由為3-2-7，更新全網(wǎng)脆弱性值，更新完成后得到脆弱性最大邊仍為邊6-7，max(EV)＝36.81，比本次優(yōu)化前降低，算法繼續(xù)；4)對業(yè)務(wù)s4進(jìn)行路由重規(guī)劃，得到新路由為2-3-6，更新全網(wǎng)脆弱性值，更新完成后得到脆弱性最大邊變?yōu)檫?-3，max(EV)＝33.7668，比本次優(yōu)化前降低，算法繼續(xù)；5)經(jīng)過邊1-3的業(yè)務(wù)集合為{s1，s2，s7}，選擇業(yè)務(wù)s1進(jìn)行路由重規(guī)劃，得到新路由為1-2-3-4，更新全網(wǎng)脆弱性值，更新完成后得到脆弱性最大邊變?yōu)楣?jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)3之間的邊，max(EV)＝37.0694，比本次優(yōu)化前升高，算法結(jié)束；至此，完成了基于脆弱性均衡的路由優(yōu)化，全網(wǎng)脆弱性達(dá)到均衡目標(biāo)。本發(fā)明使用節(jié)點(diǎn)和邊的脆弱性值作為業(yè)務(wù)路由優(yōu)化的依據(jù)，路由優(yōu)化的結(jié)果可以使邊的最大脆弱性值最小，同時網(wǎng)絡(luò)脆弱性更加均衡，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的健壯性。當(dāng)前第1頁1 2 3