一种电力通信网相关性多级承载式自动成图方法

摘要

本发明涉及一种电力通信网相关性多级承载式自动成图方法，属于电力通信网领域。本发明从电力一次生产运行特点出发，逐级向下分析，重点建立电力一次业务、电力通信业务、通信网络之间的相关性多级承载式模型。在此模型中，最高层面的电网资源包括输电及配电线路；电力通信网提供的通信通道是支撑电力线路运行生产的直接资源，电力通信通道分为继电保护、稳定控制等；传输网、数据网、交换网组成的通信网络体系对上层的通信通道提供直接支撑；光缆网络实质承载传输通信通道。本发明实现通信网络中各级资源之间的图形自动生成与上推；实现通信网络从传输层到业务层的图形自动上推，解决通信网络图形化管理中处于传输层和业务层的疑难。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力通信网相关性多级承载式自动成图方法，面向电力通信网络从传输层到业务层的图形化管理软件系统，实现电力通信网络综合网管软件中各级资源之间的图形自动生成与上推，属于电力通信网综合管理图形化技术领域。

背景技术

电力系统在建设输变电网络的同时，也建立了同样庞大的电力通信网络。电力通信网络依托于电网，并服务于电网。电网和电力通信网之间紧密相连，是电力系统生产运行的两大网络体系。

电力通信网络快速发展，已经成为一个范围广大、设备繁多、技术复杂的网络体系。电力通信网综合管理成为电力企业生产运行的重要保障工作，在该领域，经过国内外研究机构及生产厂家的多年研究及实践，已经积累了一定的技术支持能力，这其中包括对电力通信网复杂繁多的设备的规范化采集、实时监控、资源管理等。在这一系列管理应用中，自动成图水平是一项重要指标。

目前在电力通信网综合管理图形化领域，已经具备了诸如光缆地理信息图、通信网络逻辑拓扑图、设备面板图、电路路由图等一系列通用的图形化展示能力。绘图的方式以自动绘制为辅，人工调整为主，需要较大的人工调整工作。更为重要的是，在电力通信管理最为关注的通信业务层面，无法根据资源之间的相关性实现从底层向上层图形的自动生成，在大大增加了人工绘图的工作量的同时，也将通信管理人员的精力过多的分散在了中下层网络资源的数据维护以及图形绘制上，阻碍了通信业务管理这一核心业务的发展。

在石化、金融、煤炭、铁道等拥有专用通信网的行业中，在图形的自动化水平方面也存在上述问题。

在电信及移动通信运营领域，通信网综合管理水平较高，但对于通信网络资源自动化成图这一技术难点也未能彻底解决，仍然依赖于庞大的运维团队和人工维护工作来修改日新月异的通信网络图形。

综合以上，当前在通信网络图形化领域还远未做到自动成图的水平，尤其缺乏与电力业务相结合的图形化能力，这导致了电力通信综合管理中图形数据难于维护、难于管理的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于实现一种基于电力通信网络资源相关性多级承载式自动成图方法，实现通信网络中各级资源之间的图形自动生成与上推，重点实现通信网络从传输层到业务层的图形自动上推，解决通信网络图形化管理中处于传输层和业务层的疑难。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、电力通信资源相关性模型体系

本发明对电力通信资源进行了相关性多级承载式建模，与传统通信模型划分方式不同之处在于：本发明从电力一次生产运行特点出发，逐级向下分析，重点建立电力一次业务、电力通信业务、通信网络之间的相关性多级承载式模型，避免陷入种类繁多的通信设备和技术体制之中。

在电力通信资源相关性多级承载式模型体系中，位于最高层面的是电网资源，主要包括输电及配电线路；电力通信网提供的通信通道是支撑电力线路运行生产的直接资源，电力通信通道按照所支撑的电力业务可以分为继电保护、稳定控制等；在电力通信网层面，以传输网、数据网、交换网组成的通信网络体系对上层的通信通道提供直接支撑；在物理网络层，则由光缆网络实质承载传输通信通道。在电力网络中，光缆则经常与电网线路共用线路走廊，或依托于电网的管道、杆路等资源。

重点对通信网络的传输层和业务层的关系进行细化。电力通信网在物理层以光缆网为支撑，可直接为电网提供专用光纤通道；在光缆网之上建立以SDH光传输网络、PCM作为主要组成部分的骨干网，骨干网自身可直接为电网提供复用2M通信通道，并可以为数据网提供路由器间的广域网传输通道，为调度/行政程控交换网络提供2M中继传输通道；数据网直接承载电力业务中的信息化业务，并为调度/行政程控交换网提供软交换IP通道；调度/行政程控交换网则承载电力调度/行政电话业务。

2、电力通信网资源多级承载数学模型

要实现从物理网络、传输网络直到业务网络的关联性分析，需要构建一套通信网资源多级承载数学模型。

(1)    物理层数学模型

电力通信网络的物理层主要由电力站点、电网管道杆路、电网输电线路、电力通信光缆、电力通信设备组成。对以上物理层资源做如下定义：

电力站点：S，                                                表示电网全部站点的集合。

电网管道杆路：P，表示电网全部管道杆路的集合。

电网输电线路：L，表示电网全部输电线路的集合。

电力通信光缆：F，表示全部电力通信光缆的集合。

电力通信设备：E，表示站点i内的全部电力通信设备的集合，由此得出全部电力通信设备的集合为：

(2)    传输层数学模型

传输层主要由网络系统、网络拓扑、网络节点、网络通道组成。定义如下：

网络系统：N，表示电力通信全部网络系统。

网络拓扑：T，表示电力通信全部网络拓扑。

网络节点：D，表示电力通信全部网络节点。

网络通道：C，表示电力通信全部网络通道。

(3)    业务层数学模型

业务层主要包括业务系统、业务电路。定义如下：

业务系统：B，表示全部电力业务系统。

业务电路：R，表示全部电力业务电路。

(4)    多级承载数学模型

电力通信网物理层、传输层、业务层之间紧密相关，逐级承载，这种承载关系在数学上可以用集合之间的交集进行描述。基于这种思想，只要理清多层资源之间的承载关系并描述其数学交集模型，就可以在软件实现过程中完成图形的自动上推和延伸。

根据上述数学模型定义，通信设备与电力业务之间的多级承载关系就可以通过如下数学表达式来描述： 

 

满足条件的全交集为：

  

通过该数学运算，就能把所有通信设备关联到相应的电力业务上。

3、传输层网络图形的自动匹配与组合

传输层网络图形包括拓扑图、设备面板图、通道路由图。成图的关键是网络设备之间的组合关联关系、设备和自设备之间的层级组合关系。在上述模型的基础上，软件系统自动成图的技术核心为设备内部图形的自动匹配和设备之间的自动组合。

在设备内部，通过对不同技术体制、不同厂家类型的设备进行抽象归纳，形成设备内部标准化层级模型和组合规则，遵照这些规则首先定义各类设备的标准模板。在系统成图时，根据技术体制、厂家类型自动在标准模板库中寻找匹配项，并完成设备面板图的自动组合与绘制。

在设备之间，将设备与设备之间的组合关联关系统一定义为标准的物理连接关系，以物理连接关系为分析的基础，自动完成设备间图形的组合、连接，形成拓扑图、通道路由图的自动生成。

4、电力通信业务图形的逐级上推与自动延伸成图方法

根据电力通信网络的多级承载模型关系，实现从物理光缆网到传输网络，再从传输网络到业务网络的逐级上推成图。

光缆网络图形以电力站点为节点，以电力通信光缆为连线，根据资源相关性完成连接，并且利用电力输电线路信息自动将光缆线路的走向进行调整。这其中的关键点是电力输电线路与光缆线路的相关性，电力通信光缆与站点的关联性。

传输网络承载在光缆网络之上。光缆纤芯与网络设备端口连接，光传输设备通过纤芯传输光信号实现通信。这就构成了光缆网与传输网之间的相关性承载关系。凭借这种相关性承载关系就可以从光缆网络的基础上将光缆网络图形上推为传输网络图形。在上推的过程中对连接信息进行细化，将光缆网络图中的站点深入细化到传输设备，将光缆纤芯上推为传输段，完成传输网络图的构建。

业务网络承载在传输网络之上。传输设备端口通过物理连接与业务设备相连，为电力业务提供通道。在传输网络图形的基础上，根据业务关系，将传输网络设备上推为业务终端设备，将传输通道上推为业务电路，完成业务网络图的构建。

逐级上推的关键技术是基于真实的物理连接实现自动延伸算法。物理连接包括光缆纤芯与光缆纤芯之间的熔接、光缆纤芯与配线端子之间的接线、设备端口与配线端子之间的跳线。在建立从光缆网到传输网再到业务网设备之间的完整物理连接之后，就可以设计实现图形的自动延伸算法。自动延伸算法的流程详见附图4。

附图说明

图1：为电力通信资源相关性多级承载模型图。

图2：为电力业务多级承载关系图。

图3：为图形自动上推与延伸算法流程图。

具体实施方式

以下以一个具体的电力通信网环境来说明本发明的实施和应用。

在某电力网络区域中共有电力站点220个，按照电力特点划分为500kV变电站22个，220kV变电站87个，110kV变电站90个，微波站18个，中心站3个。在该电力网络中承建以光纤传输为主的骨干通信网络，包括293条光缆，主备两套光传输设备共计446台，在通信网络上承载电力业务共计1038条。

首先依照电力通信网资源多级承载数学模型对这一网络体系进行建模。

然后依照图1、图2所示的电力通信资源相关性多级承载模型体系将上述网络体系分层建模，物理层由220个站点、293条光缆组成，在物理层站点和光缆之间具有相关性所形成的连接关系；网络层由446台网络设备、两个网络系统、586条网络拓扑，2073条网络通道组成，网络设备之间的相关性形成网络拓扑，网络拓扑承载在光缆之上，网络设备与光缆共同构成的组合形成网络通道；在电力业务层，由通信通道主备承载了1038条电力业务。

之后，如图3所示，利用电力输电网络地理信息与物理层光缆站点的相关性关系，将光缆与电力一次输变电线路进行组合构图，形成物理层图形；在传输网络层，首先利用网管采集提取的拓扑分布信息构成网络逻辑关系，然后根据设备与站点的关联关系，将网络设备挂靠在物理站点内，就完成了物理地理图到网络拓扑图的上推，利用设备内部的组合关系，与设备图形模板进行匹配，自动形成设备面板图；利用设备与设备之间的关联关系，形成网络通道路由图；在业务层，首先通过网络设备与业务设备的关联性以及业务设备与站点的从属性，实现从网络拓扑图上推至业务拓扑图，然后通过网络设备与业务设备之间的真实物理连接进行延伸计算，从网络通道延伸到业务路由，形成业务信息。

按照上述的过程和步骤，就能够利用本发明完成电力通信网络从物理层到业务层的自动成图。