一种面向电力通信光传输网大规模场景的仿真方法及系统与流程

本发明涉及通信网络仿真技术领域，具体地说，是一种面向电力通信光传输网大规模场景的仿真方法及系统。

背景技术：

电力通信网是一种专业性比较强的通信网，是由发电厂到变电所以及与各级电力部门相互连接的传输系统和设在这些部门的交换系统或终端设备构成，是电网的重要组成部分。

电力自动化对电力通信网的要求主要有两方面：可靠性和时效性。

可靠性要求是指网络上传送的重要报文不会因各节点争发报文而发生碰撞或其他原因而丢失，以及报文丢失后可以通过重发等手段来保证可靠传送。时效性要求是指单位时间内网络传输的信息量要满足电力通信，尤其是发生故障时通信的要求。

因此，必须对通信网的性能进行研究和评价，然后根据指标要求来选择合适的网络，配置网络参数，选择适当的网络报文服务类型。

网络仿真是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获取特定的网络特性参数的技术。网络仿真作为一种新的网络规划和设计技术，以其独有的方法为网络规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性，降低网络建设的投资风险。

目前，学术界已经提出了一些电力通信网的仿真方法，但是，电力通信网在规模上不断扩展和仿真粒度上不断细化，使得大规模场景的仿真很难在单一仿真软件中完成。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种面向电力通信光传输网大规模场景的仿真方法及系统，大规模场景的仿真可以在单一仿真软件中完成。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种面向电力通信光传输网大规模场景的仿真方法，包括如下步骤：

a:建立具有传输属性的链路模型，所述链路模型用于模拟光传输网中业务转发路径，使用所述链路模型对光传输网进行仿真；

b:模拟故障；

c:获得故障信息，依据所述故障信息及预存的光传输网仿真场景中各条业务的转发路径信息计算得出网络自愈保护后的新的业务转发路径，并依据所述新的业务转发路径计算出相对应的链路模型的新的传输属性；

d:依据所述新的传输属性更新所述链路模型。

进一步地，所述传输属性包括：时延信息和误码信息。

进一步地，所述步骤b中，模拟故障的方法包括：停止运行整个节点、制造链路故障或制造节点中至少一个端口故障。

本发明还提供了一种面向电力通信光传输网大规模场景的仿真系统，包括：

仿真单元，用于建立具有传输属性的链路模型，所述链路模型用于模拟光传输网中业务转发路径，使用所述链路模型对光传输网进行仿真，并模拟故障；

网管单元，用于监管所述仿真单元的仿真过程以获得故障信息，并将所述故障信息发出，另外，在收到控制单元发出的新的传输属性后，更新所述仿真单元中的所述链路模型；

控制单元，用于接收所述网管单元发出的所述故障信息，从数据单元中获取预存的光传输网仿真场景中各条业务的转发路径信息，依据所述故障信息及所述光传输网仿真场景中各条业务的转发路径信息计算得出网络自愈保护后的新的业务转发路径，并依据新的业务转发路径计算出相对应的链路模型的新的传输属性，并将所述新的传输属性发出；

数据单元，用于预存所述光传输网仿真场景中各条业务的转发路径信息。

进一步地，所述传输属性包括：时延信息和误码信息。

进一步地，所述仿真单元中，模拟故障的方法包括：停止运行整个节点、制造链路故障或制造节点中至少一个端口故障。

本发明提供的面向电力通信光传输网大规模场景的仿真方法及系统，将电力通信光传输网中业务转发路径抽象为时延和误码具有微小波动的链路模型，将电力通信光传输网中故障的自愈保护抽象为对该链路模型的切换，从而实现复杂模型抽象化，扩大了仿真场景的规模，提高了仿真的准确性和效率，大规模场景的仿真可以在单一仿真软件中完成。

附图说明

图1是本发明面向电力通信光传输网大规模场景的仿真方法的流程图；

图2是本发明面向电力通信光传输网大规模场景的仿真系统的结构示意图；

图3是本发明面向电力通信光传输网大规模场景的仿真系统中网管单元与仿真单元信息交互示意图；

图4是本发明面向电力通信光传输网大规模场景的仿真系统中数据单元存储数据示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种面向电力通信光传输网大规模场景的仿真方法，如图1所示，包括如下步骤：

a:建立具有传输属性的链路模型，所述链路模型用于模拟光传输网中业务转发路径，使用所述链路模型对光传输网进行仿真。

具体地，光传输网为承载电力通信业务的传输网络，由sdh、otn技术搭建而成，网络带宽高度冗余，时延和误码稳定，每条业务从源端到目的端的转发路径为静态转发路径且具有多条备用保护路径。链路模型指将光传输网中某一条业务从源端发送到目的端的整个过程抽象为一条具有传输属性的链路模型，述传输属性包括：时延信息和误码信息，网络中的业务传输过程即为在该抽象链路模型上传输的过程。链路模型用于模拟光传输网中业务转发路径，基于电力通信光传输网时延、误码的稳定性，且在传输网中各条业务存在隔离，时延不会因流量产生波动。该链路模型的时延、误码等指标取决于业务所经过转发路径上产生的时延、误码的叠加。

电力通信光传输网的网络带宽高度冗余，业务传输过程彼此分时隔离，业务转发过程的时延、误码率在网络正常运行情况下保持稳定。针对转发路径的整体特征，将其抽象为时延和误码率具有微小波动的链路模型，简化仿真模型以扩大仿真规模，提高了仿真效率。

业务转发路径针对某一条业务一般具有多条转发路径，对每条转发路径均需要抽象为对应的链路模型。

业务类型包括：继电保护、安全稳定控制、远方投退控制等系统专有业务，以及scada/ems系统、功角测量系统、电能量计量系统等数据业务。

b:模拟故障。

自愈保护为光传输网中的一种保护方式，无需人为干预网络就能在极短时间内从失效状态中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出现故障。其基本原理就是使网络具有备用路由，并重新确立通信能力。自愈的概念只涉及到重新确立通信，而不管具体失效元部件的修复与更新，而后者需要人为干预才能完成。自愈保护方式面向电力通信网采用二纤双向通道保护及复用段保护，该保护方式的实质是并发选收，对于通信相当于部分转发路径切换。

故障指光缆中断或设备故障，在仿真中可通过节点整个停止运行、链路故障和节点中某一个或多个端口发生故障来模拟。

c:获得故障信息，依据所述故障信息及预存的光传输网仿真场景中各条业务的转发路径信息计算得出网络自愈保护后的新的业务转发路径，并依据所述新的业务转发路径计算出相对应的链路模型的新的传输属性。

具体地，对网络中设备、端口、链路产生的状态属性进行动态采集，获得故障信息。

d:依据所述新的传输属性更新所述链路模型。

具体地，将新的链路模型的传输属性，包括时延、误码信息发送到对应的业务源节点，源节点则根据具有该参数的链路模型直接将数据发送到目的节点，完成业务的转发仿真过程。通过更新传输属性实现了模拟自愈保护中的路径切换的目的。

本发明还提供了一种面向电力通信光传输网大规模场景的仿真系统，如图2所示，包括：仿真单元、网管单元、控制单元和数据单元，其中，仿真单元和网管单元可在仿真软件中建立，如离散事件仿真器，离散事件仿真器是指将系统随时间的变化抽象成一系列的离散时间点上的事件，通过按照事件时间顺序来演进，是一种事件驱动的仿真世界观。离散事件仿真将系统的变化看做一个事件，因此系统任何的变化都只能是通过处理相应的事件来实现，如opnet、ns-3、qualnet、omnet++等。仿真单元，用于完成具体的仿真功能，并输出性能指标进行评估，网管单元用于与控制单元和数据单元进行数据交互。

仿真单元，用于建立具有传输属性的链路模型，所述链路模型用于模拟光传输网中业务转发路径，使用所述链路模型对光传输网进行仿真，并模拟故障。仿真单元在仿真软件中建立，通过对电力通信光传输网络的设备模型、链路模型、协议模型、场景模型、可视化模型等进行建模和仿真实现，能够支持对全网的资源利用情况、可靠性、可扩展性、业务运行质量等进行客观有效的评估；能够支持对电力通信光传输网络的增量规划、业务路由调整、检修方案的影响分析、现网参数的调整等进行仿真模拟并给出可行性论证和优化建议，从而为电力通信光传输网络从规划、扩建到运维等各个阶段工作提供全方位的数据支撑。为了实现对电力通信光传输网大规模场景的高效仿真，如图3所示，仿真单元中可直接将业务数据发送到目的节点，将中间的中继转发过程抽象为具有一定时延、误码的链路模型。管理单元将链路模型的传输属性，包括时延、误码信息发送到对应的业务源节点，源节点则根据具有该参数的链路模型直接将数据发送到目的节点，完成业务的转发仿真过程。

对于模拟故障，故障指光缆中断或设备故障，在仿真中可通过节点整个停止运行、链路故障和节点中某一个或多个端口发生故障来模拟。

网管单元，用于监管所述仿真单元的仿真过程以获得故障信息，并将所述故障信息发出，另外，在收到控制单元发出的新的传输属性后，更新所述仿真单元中的所述链路模型。

具体地，网管单元完成仿真网络中各项参数分配、监管工作。网管单元主要具有故障管理、数据交互功能，可进一步扩充资源管理、通信运行管理、拓扑管理、性能管理等功能。监管工作即故障管理以及可增加的扩展功能。网管单元对网络中设备、端口、链路产生的状态属性进行动态采集，如采集到故障告警则通过与控制单元的接口交互故障信息。

控制单元，用于接收所述网管单元发出的所述故障信息，从数据单元中获取预存的光传输网仿真场景中各条业务的转发路径信息，依据所述故障信息及所述光传输网仿真场景中各条业务的转发路径信息计算得出网络自愈保护后的新的业务转发路径，并依据新的业务转发路径计算出相对应的链路模型的新的传输属性，并将所述新的传输属性发出。

数据单元，用于预存所述光传输网仿真场景中各条业务的转发路径信息。

数据单元保存光传输网抽象的链路模型相关数据。数据单元中保存的相关数据可使用图4所示形式。根据仿真软件的业务配置文件和场景配置文件以及网络规划中对各条业务配置的多条转发路径可得到关于某一业务的不同路径的优先级、不同路径所经过的节点、端口、链路信息和不同路径对应的属性值。优先级指电力通信光传输网中为电力通信业务配备了多条转发路径，不同转发路径根据时延、可靠、安全等性能指标区分优先级，优先级高的转发路径作为接收端选择接收的优选路径，根据信号强度、信号通断会产生路径切换，例如路径1中发生了故障，转发失败，接收端无法收到路径1中信号，则可能切换到次优的路径2。对应属性值指将该转发路径抽象为链路模型时的性能指标值，包括时延、时延抖动、误码率等。

在面向电力通信光传输网大规模场景的仿真系统中，整个过程的处理需要较高的实时性，信息交互接口可选择dds数据分发服务，其具有高可靠性和实时性。

结合离散事件仿真器、抽象模型和外部控制器的并行计算优势，构建一种面向电力通信光传输网大规模场景的高效仿真平台。本发明的创新点在于提出了一种面向电力通信光传输网大规模场景的高效仿真方法，建立了一种面向电力通信光传输网大规模场景的高效仿真系统。本发明通过建立新型的仿真框架，完成了整个电力通信光传输网仿真系统搭建，设计了合理的仿真模型及指标体系，为电力通信光传输网提供了支持大规模场景的高效仿真评估平台，扩大了仿真场景的规模，提高了仿真的准确性和效率。

本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。