本发明涉及电力通信网生存性以及网络业务流量分析领域，具体讲述一种基于链状保护算法与p圈保护算法联合保护的电力通信网预置保护方法。
背景技术
电网信息技术是实现电网的安全稳定运行的重要保障。电网信息技术是针对电网信息的采集、描述、处理、保护、传输、交流、表示、管理、组织、存储和补救而采用的系统和工具的规范、设计及其开发。电力通信网是电网管理信息和生产控制数据传输的载体，是现代电网技术发展的重大推动力，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段。电力通信服务于电网调度控制的自动化、网络运营市场化和公司管理的信息化。随着特高压电网建设、大区电网的互联，大规模分布式能源的接入，电力通信网的规模不断扩大，结构日趋复杂，需要应用通信新技术不断优化和完善通信网。
网络生存性是指当网络设备发生故障时，网络能够维持某种可接受的服务水平的能力。实现网络生存性一般有两类方法：保护和恢复。保护和恢复均是在网络故障条件下，使受损的业务得以重新运行的具体措施。现在研究比较多的是p圈保护算法，但p圈保护算法适用于格状网的保护，对于链状网的保护并不具有优势，但现在的电力通信网并不都是格状网，也存在链状网与格状网相结合的网络，单用p圈保护算法是不足的。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于链状保护算法与p圈保护算法联合保护的电力通信网预置保护方法。
为达到上述目的，本发明提供了一种基于链状保护算法与p圈保护算法联合保护的电力通信网预置保护方法。其特征在于，所述方法包括：
步骤(1)输入网络拓扑；
步骤(2)计算每个节点的聚类系数；
步骤(3)通过聚类系数分解网络；
步骤(4)生成基础保护路径；
步骤(5)分析网络业务流量；
步骤(6)配置保护路径；
在步骤(2)中，节点vi的聚类系数ci是其与ki个相邻节点之间实际存在的边数ei与可能存在的总边数
在步骤(2)中所述的聚类系数，其特征在于：
网络越稀疏则聚类系数越小，网络越密集则聚类系数越大。
在步骤(3)中，网络的分解是基于节点的聚类系数，通过设定的阈值将网络分解成链状网和格状网两部分。
在步骤(4)中，基础保护路径的生成分为两部分，步骤(3)中分解出的链状网通过链状保护算法生成基础保护路径，分解出的格状网通过p圈算法生成基础p圈。
在步骤(4)中所述的链状保护算法，其特征在于：
(1)网络模型
网络可以抽象为图g＝(v，e)，其中v表示节点的集合，e表示链路的集合。对于图中的任意一条链路l＝(v，e)∈e，用w(l)表示该边对应的权值。用primary(s，d)和backup(s，d)分别表示源节点s到目的节点d的最优下一跳和备份下一跳；sp(s，d)表示从节点s到节点d最短路径包含的链路；cost(s，d)表示从节点s到节点d最短路径的代价。
(2)算法流程
步骤(a)根据深度优先算法遍历以目的节点d为根的最短路由树中的所有节点，当访问某个节点v时，假设该节点和其最优下一跳之间的链路出现故障，将子树subtree(d，v)中的所有节点标记为实心节点；
步骤(b)遍历子树subtree(d，v)中的所有节点，对于该子树中的节点x，检查其每一个邻居节点y，如果该节点不是实心节点，则链路(x，y)为子树subtree(d，v)的桥；
步骤(c)计算相应的桥对应的保护路径的代价，对于找到的所有桥，选择其中具有最短保护路径的一个作为最终的桥；
步骤(d)最后为相应的节点计算保护下一跳。根据选定的桥，计算节点v的重路由路径，假设该路径为(v，m1，m2，…，mk，x，y)，则相应节点的保护下一跳为：backup(v，d)＝m1，backup(m1，d)＝m2，…，backup(x，d)＝y。
在步骤(4)中所述的p圈保护算法，其特征在于：
算法流程如下：
步骤(a)置i＝1，初始化存储圈的空间。给定源节点s和宿节点d，在拓扑图g运行k最短路算法，得到k条路径作为第一类路径。
步骤(b)取第一类路中的一条路径pi，将其除了源宿节点外的所有经过的节点从图g中删除，运行k最短路算法得到k条路与路pi构成圈，如果存储区没有该圈，则存储。若，i<k，i＝i+1，转步骤2。否则，所有的第一类路径遍历完成，最多可以构造k2个简单圈。
步骤(c)在网络拓扑g中查找没有被构造圈的节点，如果存在，重新赋值源节点s和宿节点d，转步骤(a)。
在步骤(5)中，分析网络业务流量要生成业务流量矩阵，明确网络中每条链路的空闲容量。
在步骤(6)中，配置保护路径是基于业务流量矩阵的，配置保护路径时要考虑链路的空闲容量，使得网络负担均衡，以此降低阻塞率。
本发明具有以下有益效果：
与现有技术相比，本发明首先输入网络拓扑，计算每个节点的聚类系数，通过聚类系数将网络分解，然后基于p圈算法与链状保护算法生成基础的保护路径，最后通过对业务流量的分析，为网络配置保护路径。对于链状与格状相结合的网络，用单一的保护算法是不合适的。当仅通过p圈算法生成基础p圈对网络进行预置保护，由于链状网络不存在跨接链路，体现不出p圈算法的优势，并且链路较长，形成p圈较大时，可能还会导致倒换速度过慢，时延超过要求的情况。而本发明通过p圈算法与链状算法相结合的方式，既发挥了p圈算法降低网络冗余度的优势，又保证了网络链状部分的倒换速度，再根据网络业务流量配置保护路径，使得网络负担均衡，降低网络拥塞率。
附图说明
图1为本发明提供的电力通信网预置保护方法流程图；
图2为本发明提供的链状与p圈联合保护算法流程图；
图3为本发明提供的不同业务请求数下的网络冗余度；
图4为本发明提供的不同业务请求数下的业务阻塞率；
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例对本发明提供的一种电力通信网预置保护方法进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种电力通信网预置保护方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤(1)输入网络拓扑；
步骤(2)计算每个节点的聚类系数；
步骤(3)通过聚类系数分解网络；
步骤(4)生成基础保护路径；
步骤(5)分析网络业务流量；
步骤(6)配置保护路径；
在步骤(2)中，节点vi的聚类系数ci是其与ki个相邻节点之间实际存在的边数ei与可能存在的总边数
在步骤(2)中所述的聚类系数，其特征在于：
网络越稀疏则聚类系数越小，网络越密集则聚类系数越大。
在步骤(3)中，网络的分解是基于节点的聚类系数，通过设定的阈值将网络分解成链状网和格状网两部分。
在步骤(4)中，基础保护路径的生成分为两部分，步骤(3)中分解出的链状网通过链状保护算法生成基础保护路径，分解出的格状网通过p圈算法生成基础p圈。
在步骤(4)中，所述的链状保护算法包括下列步骤：
步骤(a)根据深度优先算法遍历以目的节点d为根的最短路由树中的所有节点；
步骤(b)当访问某个节点v时，假设该节点和其最优下一跳之间的链路出现故障，将子树subtree(d，v)中的所有节点标记为实心节点；
步骤(c)遍历子树subtree(d，v)中的所有节点，对于该子树中的节点x，检查其每一个邻居节点y，如果该节点不是实心节点，则链路(x，y)为子树subtree(d，v)的桥；
步骤(d)计算相应的桥对应的保护路径的代价，对于找到的所有桥，选择其中具有最短保护路径的一个作为最终的桥；
步骤(e)最后为相应的节点计算保护下一跳。根据选定的桥，计算节点v的重路由路径，假设该路径为(v，m1，m2，…，mk，x，y)，则相应节点的保护下一跳为：backup(v，d)＝m1，backup(m1，d)＝m2，…，backup(x，d)＝y。
在步骤(4)中，所述的p圈保护算法包括下列步骤：
步骤(a)置i＝1，初始化存储圈的空间。给定源节点s和宿节点d，在拓扑图g运行k最短路算法，得到k条路径作为第一类路径。
步骤(b)取第一类路中的一条路径pi，将其除了源宿节点外的所有经过的节点从图g中删除，运行k最短路算法得到k条路与路pi构成圈，如果存储区没有该圈，则存储。若，i<k，i＝i+1，转步骤2。否则，所有的第一类路径遍历完成，最多可以构造k2个简单圈。
步骤(c)在网络拓扑g中查找没有被构造圈的节点，如果存在，重新赋值源节点s和宿节点d，转步骤(a)。
如图2所示，在步骤(4)中，所述链状与p圈保护算法生成保护路径其实是一个联合的过程，其特征在于，先通过节点的聚类系数将网络分解成链状和格状两部分，再用链状保护算法和p圈算法分别计算对应部分的保护路径。
所述的链状与p圈联合保护算法具有如下特性：
1)链状与p圈联合保护算法降低了网络冗余度，提高了保护路径的保护效率；
2)链状与p圈联合保护算法使得网络业务负载更加均衡，降低了业务阻塞率。
下面将结合附图3与附图4对所述链状与p圈联合保护算法的特性进行说明：
如图3所示，本发明所述的链状与p圈联合保护算法的网络冗余度相对于单独用p圈算法进行保护更低，随着业务请求数的增加其网络冗余度的下降速度也更快，这说明相对于单独用p圈保护算法对链状与格状相结合的网络进行保护，链状与p圈联合保护算法更具优势，保护效率更高。
如图4所示，本发明所述的链状与p圈联合保护算法的业务阻塞率相对于单独用p圈算法进行保护更低，随着业务请求数的增加其业务阻塞率上升也较缓慢，这说明相对于单独用p圈保护算法对链状与格状相结合的网络进行保护，链状与p圈联合保护算法使得网络业务负载更加均衡，网络阻塞率更低。
在步骤(5)中，分析网络业务流量要生成业务流量矩阵，明确网络中每条链路的空闲容量。
在步骤(6)中，配置保护路径是基于业务流量矩阵的，配置保护路径时要考虑链路的空闲容量，使得网络业务负载均衡，以此降低阻塞率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的内容和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。