CN105207859A - 一种电力通信网络中otn网络规划设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法，其包括以下步骤：步骤1：更新当前网络的状态信息，并释放已完成的连接资源；等待新的连接请求，如果新的连接请求，转至步骤2；步骤2：利用最短路径算法查找两条互不相交的最短路径，作为连接请求的工作波道WP和备用波道PP；步骤3：为工作波道和备用波道分配波长资源，应用SBPP的思想共享备用波长资源；步骤4：如果路由和波长分配都成功，该连接请求连接成功，否则拒绝该连接请求，返回步骤1。本发明能够提高OTN网络规划设置时效和水平，实现OTN网络设计标准化、规范化、合理化。本发明可以广泛在电力通信网络规划领域中应用。

Description

一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法

技术领域

本发明涉及一种电力通信网络规划设置方法，特别是关于一种电力通信网络中OTN网络的规划设置方法。

背景技术

为提升电力通信网络传输容量，全面优化网络结构，需要开展基于OTN(光传送网)技术的骨干传输网技术演进及组网模式的研究。面对大量网络设置工作，需要根据不同区域的网络结构及容量需求，深入开展OTN网络波道计算方法、传输性能参数计算方法及设备设置方法的研究，并在此基础上进行OTN网络设计。

在常规电力通信网络中的OTN网络规划设置中，一般仍沿袭原有的人工设计模式，导致信息化辅助手段相对薄弱。另外，由于OTN传送网在电力骨干通信网中尚处于发展的初级阶段，未大规模应用，因此成型的设计规划信息***也处于各设备厂家内部应用阶段。然而随着OTN传送网的发展，多厂商设备在同一网络上运行，网络的规模越来越大，网络的结构越来越复杂，若在网络规划设置方法上仍沿袭原有的模式，则重复性工作特别多，而且无法合理、经济、快速、准确地得到规划网络方案，因此会增加因规划设置造成的投资风险，延长规划设置的周期。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是结合电力通信实际业务需求和电力通信特点，提出一种能够提高OTN网络规划设置时效和水平，实现OTN网络设计标准化、规范化、合理化的电力通信网络中OTN网络规划设置方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法，其包括以下步骤：步骤1：更新当前网络的状态信息，并释放已完成的连接资源；等待新的连接请求，如果新的连接请求，转至步骤2；步骤2：利用最短路径算法查找两条互不相交的最短路径，作为连接请求的工作波道WP和备用波道PP；步骤3：为工作波道和备用波道分配波长资源，应用SBPP的思想共享备用波长资源；步骤4：如果路由和波长分配都成功，该连接请求连接成功，否则拒绝该连接请求，返回步骤1。

所述步骤2中的备用波道采用基于P圈的备用波道配置。

所述基于P圈的备用波道配置如下：(1)网络模型：假定电力光传送网的链路是双向的，且链路容量固定；采用有向图G＝(V，E)表示网络模型，配置有向圈用于保护，其中V是网络节点集，E是链路集，|V|和|E|分别表示网络的节点总数和链路总数；(2)P圈配置：采用完全最优化方法的P圈的配置，完全最优化方法是先枚举网络拓扑中所有圈作为备选P圈集，再利用整数线性规划得到最优化的解；其中，整数线性规划简称为ILP；(3)路由波长分配算法：第一类为网络各个节点都配置了波长转换器；第二类为网络各个节点未配置波长转换器；(4)当网络离线配置好P圈后，为每个P圈的圈上链路的各向光纤预留相应的备份波长，最后，网络剩余的波长都作为网络的工作波长，且这些波长都受到了保护。

所述步骤(1)中，由于动态建圈保护动态业务具有较大的时间复杂度，采取的方法是离线配置一个能保护网络所有链路的P圈集，网络运行时实时为每个连接请求寻找路由并分配波长，具体需要考虑以下几点：①配置的P圈集要保证每条边都有自己的保护波道，即每条链路的各向边至少属于P圈集中一个圈的圈上链路或跨接链路；②合适的路由策略；③合适的波长分配策略。

所述步骤(2)中，选择ILP模型配置，采用如下ILP模型实现配置：输入集合：S：网络边集；如果网络有|E|条链路，考虑到链路的双向性，网络边集维数则是2×|E|；P：备选的P圈集，单个P圈用p表示；输入变量：ci：边i单位容量的成本，设定ci＝1； $x_i^p:x_i^p\∈\left\{\mathrm{0,1}\right\},$ 圈p能保护边i时 $x_i^p=1,$ 否则 $x_i^p=0;{\mathrm{\ϵ}}_i^p:{\mathrm{\ϵ}}_i^p\∈\left\{\mathrm{0,1}\right\},$ 圈p经过边i时否则输出变量：np：表示圈p需要配置的数量，为非负整数型变量；

所述步骤（3）中，所述第一类网络各个节点都配置了波长转换器时，具体的路由波长分配策略如下：设离线配置好的P圈集中共有Q个圈，圈p的保护容量为Dp，初始值设为0；假定每条链路各向边均有M个单位容量，边i的空闲容量数用Fi表示，初始时Fi＝M，连接请求r的容量需求记为demandr，则：①当连接请求r到达网络时，调整网络全部边的权值，边的权值可以表示为：

${\cos t}_i=\left\{\begin{array}{cc}\&infin;,& \mathrm{if}{F}_i<{\mathrm{demand}}_r\\ \frac{M+1-F_i}{M},& \mathrm{if}{F}_i\&GreaterEqual;{\mathrm{demand}}_r\end{array}\right.,\&ForAll;i\&Element;S,$

②用最短路径算法Dijkstra’s计算连接请求r的工作路径Pathr；如果能找到Pathr，且有足够的工作容量，继续第③步，否则拒绝该连接请求；③为工作路径Pathr的每条边分配保护容量：若Pathr的边j能被Ij(Ij≤Q)个圈潜在保护，该Ij个圈组成集合Ctemp，更新Ctemp中各圈的保护容量，更新公式为，

$D_p=\max (D_p^{\&prime;},W_j^p+\frac{{\mathrm{demand}}_r}{I_j}),p\&Element;C_{\mathrm{temp}},$

其中D'_p是圈p在连接请求r到达网络之前的保护容量，是在连接请求r到达网络之前边j受圈p保护的工作容量；如果D_p>D'_p，则需要增加圈p的保护容量；④若这Ij个圈能保护边j，更新集合Ctemp中各圈对边j的保护状况，其中，

$W_j^p=W_j^p+\frac{{\mathrm{demand}}_r}{I_j},p\&Element;C_{\mathrm{temp}},$

更新C_temp中某个圈的保护容量时，若网络剩余的空闲容量不能满足圈p所需的保护容量，则该圈不能保护边j，将之从集合C_temp中删除，更新I_j＝I_j-1；若I_j>0，网络各链路容量回到网络更新C_temp中各圈保护容量之前的状态，并返回第③步；若I_j＝0，该连接请求不能被保护，拒绝该连接请求，网络各链路容量回到连接请求r到达网络之前的状态；⑤当且仅当Path_r的每条边都被保护，接受该连接请求，否则拒绝该连接请求，且网络各链路容量回到连接请求r到达网络之前的状态。

所述步骤(3)中，所述第二类网络各个节点未配置波长转换器：当网络节点不具有波长转换能力时，主备波道的建立则需满足波长连续性限制；工作波道和备用波道要一一对应。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于紧密结合电力特色和电力业务需求，依据OTN光传送网的技术原理，通过信息模型建模、网络模拟、计算机通信等技术，提供了一套与电力特有需求结合的应用方法，因此能够有效地解决现有技术中没有适合于电力通信特点的OTN网络规划设置方法的问题。2、由于本发明方法特有的应用方法，通过对OTN网络设计的各项参数的计算、网络评估、裕度校验等，实现了设计方案的合理、经济设置，极大地节约了工程投资。3、本发明方法能够实现与典型网络或实际网络基本相同环境的网络规划与推演，通过典型网络或实际网络情况，为设计人员提供了一个评估分析准确、真实性好、形象逼真、方便灵活的交互式辅助设置方法，可以实现网络直观快速的设置。本发明可以广泛在电力通信网络规划领域中应用。

附图说明

图1是本发明的有向P圈保护原理示意图；

图2是本发明为满足波长连续性限制的P圈保护原理示意图；

图3是本发明的网络拓扑分解示意图；

图4是本发明的FR路由子问题示意图；

图5是本发明的FAR路由子问题示意图；

图6是本发明的ASCPR路由子问题示意图；

图7是本发明的SBPP保护原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明的电力通信网络中OTN网络规划设置方法具体包括以下步骤：

步骤1：更新当前网络的状态信息，并释放已完成的连接资源。等待新的连接请求，如果新的连接请求，转至步骤2；

步骤2：利用最短路径算法查找两条互不相交的最短路径，作为连接请求的工作波道WP和备用波道PP。

步骤3：为工作波道和备用波道分配波长资源，应用SBPP的思想共享备用波长资源。

步骤4：如果路由和波长分配都成功，该连接请求连接成功，否则拒绝该连接请求。返回步骤1。

上述步骤2中的备用波道采用基于P圈的备用波道配置：P圈(preconfigurationcycle,p-cycle)是一种十分优秀的网状网络保护机制，它不仅具有环网的快速恢复优势，还具有网状网的高资源使用效率优势。P圈保护是利用网状网中空闲链路资源来预先设置的环形通道，它可以实现网状网的快速保护，同时允许工作路径在网络资源图上选择最短的直达路由。具体配置如下：

(1)网络模型

假定电力光传送网的链路是双向的，且链路容量固定。采用有向图G＝(V，E)表示网络模型，配置有向圈用于保护，其中V是网络节点集，E是链路集，|V|和|E|分别表示网络的节点总数和链路总数。一个有向P圈能为圈上链路的反向边提供一个保护通道，能为跨接链路双向边各提供一个保护通道。如图1所示，有向P圈(1→2→3→4→1)为圈上链路的反向边2→1、3→2、4→3和1→4提供一个保护通道，如边2→1的保护通道为2→3→4→1；该圈保护跨接链路2-4时，为边2→4提供保护通道2→3→4，为边4→2提供保护通道4→1→2。

在动态环境中，业务依次随机到达网络，从而无法预测业务的连接请求信息。考虑到动态建圈保护动态业务具有较大的时间复杂度，可采取的方法是离线配置一个能保护网络所有链路的P圈集，网络运行时实时为每个连接请求寻找路由并分配波长，具体需要考虑以下几点：

①配置的P圈集要保证每条边都有自己的保护波道，即每条链路的各向边至少属于P圈集中一个圈的圈上链路或跨接链路；

②合适的路由策略；

③合适的波长分配策略。

(2)P圈配置：P圈的配置大致可以分为两大类：完全最优化方法和启发式方法。完全最优化方法是先枚举网络拓扑中所有圈作为备选P圈集，再利用整数线性规划(ILP)得到最优化的解。启发式方法是先计算出一部分性能比较好的备选圈，然后结合实际配置需求，将实际保护能力较大的备选圈优先配置。离线配置P圈集时，目标是寻求最优配置，而不需考虑配置时间，因此本发明选择ILP模型配置。采用如下ILP模型实现配置。

输入集合：

S：网络边集。如果网络有|E|条链路，考虑到链路的双向性，网络边集维数则是2×|E|；

P：备选的P圈集，单个P圈用p表示。

输入变量：

ci：边i单位容量的成本，本发明设定ci＝1；

$x_i^p:x_i^p\&Element;\left\{\mathrm{0,1}\right\},$ 圈p能保护边i时 $x_i^p=1,$ 否则 $x_i^p=0;$

${\mathrm{\&epsiv;}}_i^p:{\mathrm{\&epsiv;}}_i^p=\left\{\mathrm{0,1}\right\},$ 圈p经过边i时 ${\mathrm{\&epsiv;}}_i^p=1,$ 否则 ${\mathrm{\&epsiv;}}_i^p=0.$

输出变量：

np：表示圈p需要配置的数量，为非负整数型变量。

目标函数：

$\mathrm{Minimize}\underset{p\&Element;P}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{i\&Element;S}{\mathrm{\&Sigma;}}{n}^p\&CenterDot;{\mathrm{\&epsiv;}}_i^p\&CenterDot;c_i---\left(1\right)$

限制条件：

$\underset{p\&Element;P}{\mathrm{\&Sigma;}}{n}^p\&CenterDot;x_i^p\&GreaterEqual;1,i\&Element;S---\left(2\right)$

该ILP优化模型的目标是最小化配置成本，配置成本为配置的P圈集中所有圈的跳数之和，模型的限制条件是保证每条链路的双向边都被保护。

(3)路由波长分配算法

第一类：网络各个节点都配置了波长转换器。

若网络全部节点具有波长转换能力，则网络运行时不需考虑波长的分配，只要链路上存在空闲容量即可实现连接请求的建立。为提高资源利用率，要动态分配各个P圈的保护容量。具体的路由波长分配策略如下：

设离线配置好的P圈集中共有Q个圈，圈p的保护容量为Dp，初始值设为0。假定每条链路各向边均有M个单位容量，边i的空闲容量数用Fi表示，初始时Fi＝M，连接请求r的容量需求记为demandr。

①当连接请求r到达网络时，调整网络全部边的权值，边的权值可以表示为：

${\cos t}_i=\left\{\begin{array}{cc}\&infin;,& \mathrm{if}{F}_i<{\mathrm{demand}}_r\\ \frac{M+1-F_i}{M},& \mathrm{if}{F}_i\&GreaterEqual;{\mathrm{demand}}_r\end{array}\right.,\&ForAll;i\&Element;S---\left(3\right)$

②用最短路径算法Dijkstra’s计算连接请求r的工作路径Pathr。如果能找到Pathr，且有足够的工作容量，继续第③步，否则拒绝该连接请求。

③为工作路径Pathr的每条边分配保护容量。若Pathr的边j能被Ij(Ij≤Q)个圈潜在保护，该Ij个圈组成集合Ctemp，更新Ctemp中各圈的保护容量，更新公式为，

$D_p=\max (D_p^{\&prime;},W_j^p+\frac{{\mathrm{demand}}_r}{I_j}),p\&Element;C_{\mathrm{temp}}---\left(4\right)$

其中D'_p是圈p在连接请求r到达网络之前的保护容量，是在连接请求r到达网络之前边j受圈p保护的工作容量。如果D_p>D'_p，则需要增加圈p的保护容量。

④若这Ij个圈能保护边j，更新集合Ctemp中各圈对边j的保护状况，其中，

$W_j^p=W_j^p+\frac{{\mathrm{demand}}_r}{I_j},p\&Element;C_{\mathrm{temp}}---\left(5\right)$

更新C_temp中某个圈的保护容量时，若网络剩余的空闲容量不能满足圈p所需的保护容量，则该圈不能保护边j，将之从集合C_temp中删除，更新I_j＝I_j-1。若I_j>0，网络各链路容量回到网络更新C_temp中各圈保护容量之前的状态，并返回第③步；若I_j＝0，该连接请求不能被保护，拒绝该连接请求，网络各链路容量回到连接请求r到达网络之前的状态。

⑤当且仅当Path_r的每条边都被保护，接受该连接请求，否则拒绝该连接请求，且网络各链路容量回到连接请求r到达网络之前的状态。

第二类：网络各个节点未配置波长转换器。

当网络节点不具有波长转换能力时，主备波道的建立则需满足波长连续性限制。工作波道和备用波道要一一对应。对于P圈保护，如图2所示，1-2-3-4-5-1是一个P圈。具体做法是圈上每条链路分别使用外纤的λ1和内纤λ2作为工作波长，与此同时，外纤的λ2和内纤λ1分别被用作内纤的工作波长λ2和外纤的工作波长λ1的保护波长，跨接链路不需预留保护波长。

(4)当网络离线配置好P圈后，为每个P圈的圈上链路的各向光纤预留相应的备份波长，最后，网络剩余的波长都作为网络的工作波长，且这些波长都受到了保护。如图3所示，图(a)原拓扑配置P圈保护；图(b)在P圈上预留相应的备份波长，构成一个保护拓扑图；图(c)中，除去网络预留的备份波长，剩余的波长构成一个工作拓扑图。针对单链路故障，由图3分析的保护原理可知，保护拓扑实现了工作拓扑上任意单链路故障的恢复。业务随机到达网络后，只需在网络的工作拓扑上运行路由算法寻找工作路径即可。

综上所述可知，本发明是基于设计规则引擎的多样化OTN网络规划算法，将计算参数、多厂家的多类型设备模板、基本网络模型、典型网络设计案例等输入设计规则引擎，通过引擎中固化的设计算法和设计规则，输出网络拓扑和网络节点配置清单的多样化设计方案，如同一站点中采用不同厂家设备时的不同配置清单，以及不同配置清单的相对比较。通过方案筛选后可确定网络最终规划设计方案，而确定后的方案又可作为典型案例增加到案例库和规则库中，从而实现***引擎规则的自学习。

动态业务流量是指节点对之间的连接请求不是预先给定的,而是随着时间变化动态到来的,当连接建立好并保持一段时间后又会被拆除。这类业务的实时性要求较高,目标是为连接请求进行快速的资源配置,并通过合理的路由策略尽量降低网络阻塞率。对动态业务流而言,由于新的连接不断被接纳,而目前有效的连接不断被释放,网络的状态在时间上也是动态变化的。因而,无法对整个观察时间内的路由波长配置进行全局的优化，同时考虑到实时性限制,通常要求算法简单高效。

动态RWA算法的好坏和能否快速建立业务连接有着密切的关系，由于波长资源的有限性，并非所有的业务都能及时的得到响应，有时候也会出现网络阻塞的问题。好的RWA算法可以充分利用已有的网络资源，尽可能快地联通业务，满足业务的需求。因此动态RWA的优化目标就是在资源有限的情况下实现最大的连通率，降低平均阻塞率。本发明的电力通信网络中OTN网络规划设置方法的数学描述如下：

(1)已知条件：网络物理拓扑结构，业务负载，业务连接持续时间。

(2)要求实现的功能：找到选择路由和波长分配较为合理的方案。

(3)约束条件：光纤数目的限制，波长数目的限制，波长连续性限制。

(4)目标函数：网络平均阻塞率最小。

在大型网络中，在一定的时间里面解决RWA问题很难实现。目前来说大多数研究都是将RWA问题分为两种解决方式：

a)规模有限网络，可采取路由与波长分配并行算法；

b)规模较大网络，可将问题分解为路由子问题和波长分配子问题。

求解串行RWA算法时，路由选择子问题分为两阶段:搜索阶段和选择阶段。搜索阶段先对所有的连接建立请求按一定规则排序，再按顺序为每个连接请求计算备选路径集合；选择阶段是从搜索阶段建立的备选路径集合中选出一条合适的路径来建立连接。一般，搜索算法主要有:1)依据链路权值为每个光路请求计算最短路径，路径权值是固定的或者是随着网络中己建立的光路数变化的；2)为每个请求计算k条最短路径作为光路的备选路径集合，再执行选择算法，选择阶段可以使用贪婪算法，即对每个光路请求的备选路径集合按照某种规则排序(如Random，First-fit，Longestpath-first，Shortest-path-first等顺序)，并按顺序对每条备选路径执行波长分配算法，据波长分配算法返回的分配成本从中选择最优的那条路径。

波长分配子问题则是在给定的路径上寻找一个局部最优的波长分配方案，使得波长利用率达到最高。通常的分配算法有:1)使用贪婪算法对可用波长集合按照某种规则排序(如Random,First-fit，Most-used，Least-used等)，并按照顺序扫描波长集合，逐个为每条路径分配波长直到成功分配为止；2)使用启发算法(如顶点着色算法，遗传算法，禁忌搜索算法等)考虑不同路径之间波长分配的相互影响，反复修改波长分配方案改善总的波长利用率，直到无法改善为止。

如果网络的规模不是很大，可以基于一定的数学模型，将选路和波长分配一步完成，此类RWA算法称为路由和波长分配并行算法。并行解决路由与波长分配问题是目前最受认可的算法，已有文献曾提出利用分层图一次性解决路由与波长分配问题。分层图模型是把网络物理拓扑复制W层，每一层对应一个波长平面。任意一个光连接从源节点出发，在每个波长平面内寻找到达目的节点的路由，且每条链路只允许一条光通路通过。若在某个波长平面内找到路由，就把相应的波长赋予对应路由。这样就既满足了波长连续性要求，又满足了不同信道分配限制。分层图模型能够简化RWA问题，不同的平面层次对应不同的波长，只要在分层图中找到同原来已分配的边不相交的光通路，就可以为其分配一条空闲的波长。

使用分层图模型的并行算法虽然能够得到较佳的解，但是随着网络规模的增大，分层图模型的算法复杂度成指数增加，这样对于解决大规模网络的RWA来说是很困难的，所以更多提出的算法都是将RWA问题分别拆成两个路由子问题和波长分配子问题分别解决。

路由子问题，路由选取策略是指为新到达的业务在业务接入点间选择一条优化的物理路由。对于路由子问题，通常是基于最短路由(ShortestPath)进行选取。目前文献提出的路由子问题策略通常可以包括3种策略：(1)固定路由选路策略(FixedRouting)。对任意节点对间确定一条固定的可用路由，这个过程是在网络业务到达前完成。当业务到达时，按不同优化目标为此路由上的业务选择优化波长，当无可用波长时，该业务阻塞。该路由通常是通过Dijksta或Forld算法确定。(2)自适应备用路由选路策略(AdaptiveAlternatedRouting)。对任意节点对间预确定多条备用路由。当业务到达时，将在多条可选备用路由上自适应选取一条最优路由，并分配波长。(3)固定的备用路由选路策略(FixedAlternatedRouting)。对任意节点对间业务确定多条备用的可用路由。当业务到达时，将按路由优先顺序(最短路由)分配给业务，当业务阻塞时，选择次短路由的分配方法。

上述三种选路方法中，策略(1)固定路由选路法选取路由时间最短，因为它在分配路由时，不考虑网络资源占用状态，固定路由可以离线预先计算，所以该算法所花费的时间代价最小。但却无法随网络业务的动态变换自适应调整节点对间的路由，而进行流量工程控制，因此会导致网络性能的劣化，增加了网络阻塞率。所以固定路由的选路策略适用于网络业务分布均匀，到达的业务均匀的情况。策略(2)自适应的备用路由选路策略性能最优，因为它在分配路由时，考虑的网络资源的占用状态。在网络业务到达前，节点间按Dijksta算法计算出最短路由，在抹去最短路由资源后重复利用Dijksta算法，计算节点对间的多条备选路由。当业务到达时，依据网络目前资源占用状态，充分比较多条备用路由上的波长分配策略，得到该业务的最优分配方案。所以提高网络性能，减小了网络的阻塞概率。因此，它在三种分配方案种效果最好，但计算的时间最长。策略(3)固定的备用路由选路策略(FixedAlternatedRouting)是介于前两种策略之间，它部分考虑了网络的状态，性能介于前两者之间。

由于将路由问题和波长分配问题分开，减小了RWA算法的时间复杂度。同时路由计算通常可以离线计算，即在网络业务到达前路由计算完成，当业务到达时直接利用计算的路由结果，所以通常这需要网络建立相关的路由信息数据库，保存路由计算信息。备用路由的数目同网络的连接度有关。

固定选路时，当最短路由存在多条时，建立了优化的最短路由算法。该算法是解决当网络节点对间存在多条最短路径时，如何选取最优的最短路径的问题。该算法描述如下：令P代表所有节点对间的最短路由集合。L代表网络的双向链路集合，|L|代表集合的数目。l代表一条链路。令指示函数：Xpl＝1表示链路l属于的最短路径p，否则Xpl＝0。定义链路l的负载ρ(l)＝Σ_p∈Px_pl每条链路的平均负载对所有链路而言，其样本方差为：

样本方差体现了链路负载的平衡程度。方差ν越大表明链路间的负载差距越大。这样当主控节点对每对节点计算多条最短路由时，对每对节点对随机选取选取一条最短路由，作为初始最短路由集P，然后依次对每对节点对间的其他最短路由进行尝试，得到新的最短路由集P’。当P’的样本方差小于原来P的样本方差，P’保留。直至所有路由均尝试，得到整个网络的最短路由的最小样本方差。

FixedRouting(固定路由)。这是路由选择中最为简单的一种选路算法。所谓固定，即为网络中节点之间的选择路径是事先固定好的，当有连接需求时，直接使用已经连接好的路径。一旦网络拓扑结构已知后，就可以按照标准最短路径算法(比如Dijkstra算法和Bellman-Ford算法)为每个节点分配固定的光通道。网络运行过程中，两个节点之间的通信连接总是建立的。

如图4所示，节点1到节点5，要先经过节点3再到节点5。所说固定路由选择算法较为简单，但是需要较多的波长资源。并且当流量为动态时，若有波长冲突时，由于没有替代路由，所以会产生严重的流量阻塞。由此可以看出，固定路由选择算法不具备链路故障的修复能力。

FAR(FixedAlternateRouting,固定备选路由)。网络中每一个节点存储着一张路由表，此表为此节点到其他节点的路径选择，其中有作为工作光通道的最短路由和作为备用光通道的路由。备用路由一般不跨越工作路由的链路段，即它们在物理上是分离的，所以这种机制又叫做链路分离或边分离机制。

如图5所示，节点1到5的备用路由依次经过1、2、4、5节点。

此选路法的优势是较为简单并且具有链路故障修复机制，与固定选路法相比，流量被阻塞的概率明显降低。

ASCPR(AdaptiveShorestCostPathRouting，自适应最短路径路由)是根据网络状态而动态选路方法。未被占用的链路的cost标记为l，已被占用的链路的cost标记为∞，如图6所示。

当节点收到连接请求时，首先选择cost最小的路由。若这样的路由有多条，则随机选择其中一条。由此可见，此选路方法适用于具有波长转换功能的网络，当波长冲突发生时，可用波长转换来解决，光通道不必满足波长一致性限制。

波长分配子问题，在动态网络业务流下，相应的优化目标是选择连接的阻塞概率。因为网络中的光通路的不确定性，除了规模较小的网络外，所有波长路由光网络，都需要在网络的节点中能够完成一些控制功能。在建立一个光连接时，必须考虑RWA问题。路由分配过程首先为指定源节点和目的节点的光连接请求分配一个光通路并通过设置网络节点中的光开关来建立这个通路。而波长分配包括给一个连接分配一个可得的波长并且把发射站和接收站调谐到给定的波长上。

波长分配必须遵守以下两个限制：

1、波长连续性限制(WavelengthContinuity)：如果不能进行波长转换，那么一个光学通道必须在它所路由的所有链路上分配相同的波长。

2、不同波长分配限制(DistinctChannelAssignment)：在一条给定的链路上，两个光学通道不可以分配相同的波长。

现有的波长分配算法有很多种，例如随机分配法(R,Random)、首次适应算法First.Fit(FF)、最近最少使用算法(LU,Least-Used)、最近最常使用算法(MU,Most-Used)、最小乘积法(MP,Min-Product)、全局最大和算法(MS,Max-Sum)、相对容量损失法(RCL,RelativeCapacityLoss)、最小影响(LI,LeastInfluence)算法、相对最小影响(RLI,RelativeLeastInfluence)算法、波长预留(RSV,Reservation)法和保护门限(THR,Threshold)算法。

(1)随机分配法(R,Random)：先从所有的网络链路中找到可用波长，再随机的选择其中的一个分配给光通道。这种算法简单，对整个网络的实时状态不敏感。

(2)首次适应法(FF,First-Fit)：将网络中所有波长编号，再根据编号搜索空闲波长，将找到的第一个空闲波长分给光通道。首次适应法也不必了解整个网络的实时信息，且不需要搜索网络中的所有波长，因而计算量也就比较小，分配速度也较快。

(3)最近最少使用算法(LU,Least-Used)：根据网络中波长被占用的状况，优先选取波长集合中被使用次数最少的波长。LU使得各波长的使用率得到了平均，即把网络流量均匀分布到各个波长上。但是需要记录网络的动态使用信息，算法需要的存储资源更多，同时，计算复杂度也较高。

(4)最近最常使用算法(MU,Most-Used)：MU优先选择最近使用频率最高的波长，故可以将网络流量集中在小部分的波长上，使网络所需的波长数目减少。

(5)最小乘积法(MP,Min-Product)：MP算法适用于多光纤网，先给网络中所有的波长编号，按编号的顺序计算其中，D_c(l,ω)表示链路l上占用波长w的信道数。优先选择第一个能使D_c(l,ω)值最小的那个波长。

(6)全局最大和算法(MS,Max–Sum)：先计算链路l上的总的光纤数目以及l上占用w波长的光纤数目，将二者之差定义为波长w在l上的空闲容量，记Lc(l,w)。此式计算出网络中各条链路上的空闲容量值，优先选择其中能使得空闲容量最大的那一个波长。

(7)相对容量损失法(RCL,RelativeCapacityLoss)：相比于MS算法，RCL算法将分配某个波长对于其他通路的影响定义为相对值而非绝对值，因而RC算法的性能要优于MS算法。

(8)最小影响(LI,leastInfluence)算法：LI算法在分配波长的时候，总是选择对全网其他相关光路建立造成瓶颈链路的总数目最小的那个波长。从而将次分配波长对全网造成的影响降低。

(9)相对最小影响(RLI，RelativeLeastInfluence)算法：相对于LI算法，RLI微信的光路请求分配波长时，选择对全网其他链路影响相对最小的波长。

(10)算法和保护门限(THR,Threshold)算法：RSV和THR算法通过保护较长光通道的建立，使得网络的公平性得到了提高。波长预留算法在一些链路为多条光路预留了一部分波长，提高了光路的连通率。保护门限算法实在仅当链路上的可用波长数目大于预设的门限值的时候，才给单跳光路分配波长，否则拒绝单跳光路连接，从而使得多跳光路得到了保护。

路由和波长分配算法矩阵模型，波分复用光网络中，可以利用矩阵可以很方便的描述光网络模型，下面将对动态业务建立矩阵分析模型，计算为业务建立光通道所选择的路由和波长。设网络图G(E，L)，E为顶点集合，用|E|表示集合内元素的数目，即顶点的个数。将节点对编号，令N表示节点对编号集合。节点对数目|N|大于1，小余|E|*(|E|-1)/2。L表示链路集合，假设每条链路有F根光纤，每根光纤支持W个波长。P为备用路由集合。考虑光纤是由两根方向相反的单向光纤组成，所以网络图看成是无向图，如果是有相图，可以将光纤看成是方向相反的两根光纤组成。网络为波长选择光网络，不考虑波长变换的情形。下面介绍和定义如下几个矩阵：

(1)邻接矩阵

光网络的拓扑图中邻接矩阵用E_ij表示：

$\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccc}{E}_1& E_2& ...& E_n\end{array}\\ \begin{array}{c}{E}_1\\ E_2\\ ...\\ E_n\end{array}& \left(\begin{array}{cccc}1& 1& ...& 0\\ 0& 1& ...& 0\\ ...& ...& ...& ...\\ 0& 0& ...& 1\end{array}\right)\end{array}.$

邻接矩阵中，如果节点E_i和节点E_j有权重不为无穷的链路直接相连，则：E_ij＝E_ji＝1，E_ij表示节点i到节点k的邻接关系。邻接矩阵是对称的0－1二元素矩阵，描述了光网络的节点间的物理连接情况。它是|E|×|E|维矩阵。

(2)节点对－通路矩阵

集合P＝{P₁,P₂,…P_P}为网络所有节点对间通路矩阵，为了描述节点对和通路间的关系，定义节点对－通路矩阵N-P矩阵，简写为NP_ij矩阵，NP_ij定义为节点对N_i间的通路是否包括通路P_j，如果是，P_ij＝1，否则为0。NP表示为：

$\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccc}{P}_1& P_2& ...& P_p\end{array}\\ \begin{array}{c}{N}_1\\ N_2\\ ...\\ N_n\end{array}& \left(\begin{array}{cccc}1& 1& ...& 0\\ 0& 1& ...& 0\\ ...& ...& ...& ...\\ 0& 0& ...& 1\end{array}\right)\end{array}.$

可以看出NP矩阵仍然为0－1二元素矩阵，表示节点对和通路的相关性。它将网络的节点对和通路的关系抽象描述出来。节点对－通路矩阵的行表示每个节点对同不同通道的相关性，该矩阵的列向量表示该通路和不同节点对间的相关性。通过节点对－通路矩阵，将业务节点对和路由紧密的结合起来。通过调整通路集合P，可以完成不同的选路策略，实现不同的优化目标。例如，当采用固定路由算法时，可以在每个节点对间选取一条最短路由，此时节点对－通路矩阵的每行和每列只有一个元素为1。当采用备用路由选路策略时，每行元素中，可以包含多个非零元素。PL矩阵是|P|×|L|维。

(3)链路－通路矩阵

为了描述光网络的物理拓扑情况，定义光网络的链路－通路矩阵简写LP矩阵。LP矩阵为：

$\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccc}{P}_1& P_2& ...& P_p\end{array}\\ \begin{array}{c}{L}_1\\ L_2\\ ...\\ L_L\end{array}& \left(\begin{array}{cccc}1& 1& ...& 0\\ 1& 1& ...& 0\\ ...& ...& ...& ...\\ 0& 0& ...& 1\end{array}\right)\end{array}.$

LP_ij矩阵同样为0－1二元素矩阵。表示备用路由中的通路和网络中链路的关系。LPij＝1表明链路Li和通路Pj有相关性，通路Pj包括链路Li。通路－链路矩阵将光网络中的通路和链路紧密联系。该矩阵将网络中无关的链路同通路进行有机的结合。通路－链路矩阵是|L|×|P|维矩阵

(4)波长－链路矩阵

波长－链路矩阵简写WL矩阵。WL矩阵为：

$\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccc}{L}_1& L_2& ...& L_L\end{array}\\ \begin{array}{c}{\mathrm{\&lambda;}}_1\\ {\mathrm{\&lambda;}}_2\\ ...\\ {\mathrm{\&lambda;}}_w\end{array}& \left(\begin{array}{cccc}3& 2& ...& 5\\ 2& 4& ...& 4\\ ...& ...& ...& ...\\ 3& 1& ...& 2\end{array}\right)\end{array}.$

波长－链路矩阵描述光网络每条链路中剩余的波长资源，既每条链路上的波长剩余情况。网络初始阶段，各个链路上包含的光纤数目和支持的波长可能相同，也可能不同，波长－链路矩阵每个元素可能相同，也可能不同。当链路包含的光纤数目相同为F时，WLij＝F。随着网络中业务的到达，链路上的波长资源不断消耗，波长－链路矩阵值将不断减小，WLij表示链路j上的个第i波长剩余的信道数。波长－链路矩阵将剩余波长资源和链路有机的结合起来，它描述了动态光网络链路上的波长资源占用状态。WL矩阵是|W|×|L|维矩阵。WL矩阵描述的光网络对光纤和波长描述具有很强的灵活性，对于不均匀资源链路(不同链路包含不同数目的光纤和支持不同数目波长)网络能很方便，简单的描述，便于分析。

通过上面几个矩阵，可以分析网络的资源情况。将波长－链路矩阵WL矩阵和链路－通路矩阵LP矩阵进行相乘，会得到新的矩阵：波长－通路矩阵，简写为WP矩阵。

$\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccc}{L}_1& L_2& ...& L_L\end{array}\\ \begin{array}{c}{\mathrm{\&lambda;}}_1\\ {\mathrm{\&lambda;}}_2\\ ...\\ {\mathrm{\&lambda;}}_w\end{array}& \left(\begin{array}{cccc}3& 2& ...& 5\\ 2& 4& ...& 4\\ ...& ...& ...& ...\\ 3& 1& ...& 2\end{array}\right)\end{array}\mathrm{\&Theta;}\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccc}{P}_1& P_2& ...& P_p\end{array}\\ \begin{array}{c}{L}_1\\ L_2\\ ...\\ L_L\end{array}& \left(\begin{array}{cccc}1& 1& ...& 0\\ 1& 1& ...& 0\\ ...& ...& ...& ...\\ 0& 0& ...& 1\end{array}\right)\end{array}=\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccc}{P}_1& P_2& ...& P_p\end{array}\\ \begin{array}{c}{\mathrm{\&lambda;}}_1\\ {\mathrm{\&lambda;}}_2\\ ...\\ {\mathrm{\&lambda;}}_L\end{array}& \left(\begin{array}{cccc}1& 2& ...& 2\\ 2& 4& ...& 4\\ ...& ...& ...& ...\\ 3& 1& ...& 2\end{array}\right)\end{array}.$

其中，定义Θ算符：

$\mathrm{WL\&Theta;LP}=\mathrm{WP}=\mathrm{\&Theta;}\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{WL}}_{\mathrm{ik}}\&CenterDot;{\mathrm{LP}}_{\mathrm{kj}},$ 其中：

${\mathrm{WP}}_{\mathrm{ij}}=\mathrm{\&Theta;}(\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{WL}}_{\mathrm{ik}}\&CenterDot;{\mathrm{LP}}_{\mathrm{kj}})=\mathrm{\&Theta;}\{({\mathrm{WL}}_{i1}\&CenterDot;{\mathrm{LP}}_{1j}),...,({\mathrm{WL}}_{\mathrm{iL}}\&CenterDot;{\mathrm{LP}}_{\mathrm{Lj}})\}=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{if}\&ForAll;{\mathrm{WL}}_{\mathrm{ik}}=0\&cap;{\mathrm{LP}}_{\mathrm{ik}}\&NotEqual;0\\ \min ({\mathrm{WL}}_{\mathrm{ik}}\&CenterDot;{\mathrm{LP}}_{\mathrm{kj}})& \mathrm{else}\end{array}\right.$

波长-通路矩阵WP矩阵是|W|×|P|维矩阵，它的物理意义是通道Pj上剩余可用的波长信道的数目。它反映了网络节点对间的通路和通路上剩余可用波长之间的关系。应该选择节点对间MaxWPij的项对应的λi和Pj分配给业务建立光通道。因为在节点对间所有的通路中，该路由和波长层面具有最大可用信道数。网络中的WL矩阵和LP矩阵可以很方便的得到，其中LP矩阵可以利用现有的计算算法，离线计算。

下面利用矩阵理论模型分析下面光传送网络的动态业务的波长和路由选择问题，介绍其计算方法和步骤。

随机产生网络已有的业务，使得网络波长－链路矩阵为：

$\mathrm{WL}=\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccccc}{L}_1& L_2& & ...& & L_6\end{array}\\ \begin{array}{c}{\mathrm{\&lambda;}}_1\\ {\mathrm{\&lambda;}}_2\\ {\mathrm{\&lambda;}}_3\\ {\mathrm{\&lambda;}}_4\\ {\mathrm{\&lambda;}}_5\\ {\mathrm{\&lambda;}}_6\end{array}& \left(\begin{array}{cccccc}2& 3& 4& 6& 2& 0\\ 1& 2& 5& 2& 3& 3\\ 2& 5& 3& 2& 5& 3\\ 4& 2& 6& 2& 1& 3\\ 5& 2& 6& 2& 5& 4\\ 2& 0& 1& 5& 2& 3\end{array}\right)\end{array},$

用WL矩阵来模拟网络已经建立的业务的占用情况。假设动态业务建立的连接需求为：A－>C，即节点对3间。

计算步骤如下：

(1)对网络的节点对进行编号如下：

1－{A,B}；2－{A,C}；3－{A,D}；4－{A,E}；5－{B,C}；

6－{B,D}；7－{B,E}；8－{C,D}；9－{C,E}；10－{D,E}；

(2)可以计算网络节点对间所有满足条件的备用路由，计算并按顺序编号如下：

表1节点对通路表

找到需要建立业务的节点对A－C间所有通路：P4，P5，P6，P7。列出通路－链路矩阵(PL)和产生随机网络资源占用矩阵：

$\mathrm{LP}=\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccc}{P}_4& P_5& P_6& P_7\end{array}\\ \begin{array}{c}{L}_1\\ L_2\\ L_3\\ L_4\\ L_5\\ L_6\end{array}& \left(\begin{array}{cccc}1& 1& 0& 0\\ 1& 0& 0& 1\\ 0& 1& 1& 0\\ 0& 0& 1& 1\\ 0& 0& 1& 1\\ 0& 1& 0& 1\end{array}\right)\end{array};\mathrm{WL}=\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccccc}{L}_1& L_2& & ...& & L_6\end{array}\\ \begin{array}{c}{\mathrm{\&lambda;}}_1\\ {\mathrm{\&lambda;}}_2\\ {\mathrm{\&lambda;}}_3\\ {\mathrm{\&lambda;}}_4\\ {\mathrm{\&lambda;}}_5\\ {\mathrm{\&lambda;}}_6\end{array}& \left(\begin{array}{cccccc}2& 3& 4& 6& 2& 0\\ 1& 2& 5& 2& 3& 3\\ 2& 5& 3& 2& 5& 3\\ 4& 2& 6& 2& 1& 3\\ 5& 2& 6& 2& 5& 4\\ 2& 0& 1& 5& 2& 3\end{array}\right)\end{array}$

(3)计算波长－通路矩阵WP：

WP＝WLΘLP得：

$\mathrm{WP}=\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccc}{P}_4& P_5& P_6& P_7\end{array}\\ \begin{array}{c}{\mathrm{\&lambda;}}_1\\ {\mathrm{\&lambda;}}_2\\ {\mathrm{\&lambda;}}_3\\ {\mathrm{\&lambda;}}_4\\ {\mathrm{\&lambda;}}_5\\ {\mathrm{\&lambda;}}_6\end{array}& \left(\begin{array}{cccc}2& 0& 2& 0\\ 1& 1& 2& 2\\ 2& 2& 2& 2\\ 2& 3& 1& 1\\ 2& 4& 2& 2\\ 0& 1& 1& 0\end{array}\right)\end{array}$

矩阵WP表示目前网络下，节点对2间所有通路上的波长资源剩余情况。WP61＝0表示通路P4的波长λ6上剩余可用波长为0，WP52＝4表示节点对间通路P5上波长λ5的剩余信道为4。在WP矩阵中，应该选择：MaxWPij＝WP52，即为节点对A－C间建立光通道，可以选择P5通路，采用波长λ5。

(4)为业务呼叫分配通路P₅和λ₅，并刷新波长－链路矩阵。

上面计算可以看出，1～3步骤都是在业务到达前就已经完成计算，业务到达时只需要计算(4)(5)，大大提高了计算时间。

由于采用了矩阵模型，该算法具有一下特点：

(1)利用矩阵方法为RWA算法建立模型，具有简单实用，可以借用现有的矩阵运算算法提高计算效率。

(2)对不均匀资源网络，即网络的不同链路有不同的光纤并支持不同数目的波长的情况只要在WL矩阵修改相应的值即可。

(3)可以通过调整节点对－通路表，可以实现固定路由策略、备用路由策略，及其它相关的选路限定性的策略。如路由权重的限制等策略。

(4)计算WP＝WLΘLP矩阵时，可以自行定义Θ来实现不同的优化目标。

备用波道计算，为网络预留备用波道目的是增强网络的生存性。网络生存性定义为网络抵制故障所造成的业务中断或干扰的能力，也就是网络在发生任何故障后能将发生故障的资源中承载的业务倒换到其它空闲资源上，使网络维持一个可以接受的业务水平的能力。网络的生存性技术包括网络保护技术和恢复技术。保护是借助于预先设定的网络空闲资源(如备份光纤和节点设备)，故障时只需简单地将业务倒换到保护路径上去。保护倒换技术可靠、迅速，但是浪费网络资源；恢复是在故障发生时才动态地从网络中寻找空闲资源来传送故障业务。恢复技术可以充分利用网络资源，灵活性优于保护机制，但恢复时间更长，且不能确保100％恢复故障业务。在电力通信网络中，一般采用保护技术来增强网络的生存性，下面介绍三种可用于电力光传送网的备用波道配置方法。

ILP模型，假设网络节点没有波长转换能力，给定网络链路的波长容量，要为网络任意两节点对配置主备两个静态路由，并为各个路由分配波长。采用如下ILP模型实现。

输入变量：

Nsd：连接请求数目。

L：网络的链路数目。

W：每条链路的波长数目。

m＝{mi}，i＝1……，Nsd：mi表示连接请求i至少建立的通道数目。

n＝{ni}，i＝1……，Nsd：ni表示连接请求i最多建立的通道数目。

P：备选路由集合，路由数目用|P|表示。为实现备用波道的配置，针对每个连接请求，集合P中至少存在两个互不相交的路由。

A＝{aij}：为|P|×Nsd维矩阵，aij＝1表示路由i能为连接请求j路由，否则aij＝0。

B＝{bij}：为|P|×L维矩阵，bij＝1表示路由i经过链路j，否则bij＝0。

决策变量：

C＝{cij}：为|P|×W维矩阵，cij＝1表示波长j分配给路由i，否则cij＝0。

该ILP模型的目标是最大化所能建立的路由总数，目标函数如下：

$\mathrm{Maximize}:\underset{i}{\overset{\left|P\right|}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j=1}{\overset{W}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{\mathrm{ij}}$

限制条件：

C^TB≤1_W×L(6)

m≤1_1×WC^TA≤n(7)

$\underset{j=1}{\overset{W}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{\mathrm{ij}},i=1...\left|P\right|---\left(8\right)$

c_ij∈{0,1},i＝1...|P|,j＝1...W(9)

其中式(6)保证链路上每个波长只能用一次，且每条路由各链路的波长满足一致性限制；式(7)保证为每个连接请求建立的路由数目在[m,n]范围内；式(8)保证为每个连接请求建立互不相交主备两条路由；式(9)说明cij是1或0变量。

1:1共享备份波道保护机制

为随机到达网络的连接请求动态寻找路由并分配波长，要求分配主备两个路由，可采用1:1共享备份波道保护(SharedBackupPathProtection:SBPP)的思想来实现。

SBPP的基本概念是备用波道必须和相应的工作波道分离(节点和链路都要分离)，但是备用波道间可以共享网络空闲容量，旨在节省网络波长资源。无论工作波道上出现哪种故障，网络都能按需通过预先确定好的备份波道实现业务的恢复。从概念上看，SBPP和1:1自动保护切换(APS)类似，不同的是，如果SBPP的多个工作波道是相互分离的，则这些不相交工作波道的备用波道可以共享网络空闲资源。如图7所示，互不相交工作波道1-9-4和2-9-8-5的备用波道(图中虚线双箭头表示)共享链路2-3和3-4上的备用容量。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法，其包括以下步骤：

步骤1：更新当前网络的状态信息，并释放已完成的连接资源；等待新的连接请求，如果新的连接请求，转至步骤2；

步骤2：利用最短路径算法查找两条互不相交的最短路径，作为连接请求的工作波道WP和备用波道PP；

步骤3：为工作波道和备用波道分配波长资源，应用SBPP的思想共享备用波长资源；

步骤4：如果路由和波长分配都成功，该连接请求连接成功，否则拒绝该连接请求，返回步骤1。

2.如权利要求1所述的一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法，其特征在于：所述步骤2中的备用波道采用基于P圈的备用波道配置。

3.如权利要求2所述的一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法，其特征在于：所述基于P圈的备用波道配置如下：

(1)网络模型：假定电力光传送网的链路是双向的，且链路容量固定；采用有向图G＝(V，E)表示网络模型，配置有向圈用于保护，其中V是网络节点集，E是链路集，|V|和|E|分别表示网络的节点总数和链路总数；

(2)P圈配置：采用完全最优化方法的P圈的配置，完全最优化方法是先枚举网络拓扑中所有圈作为备选P圈集，再利用整数线性规划得到最优化的解；其中，整数线性规划简称为ILP；

(3)路由波长分配算法：第一类为网络各个节点都配置了波长转换器；第二类为网络各个节点未配置波长转换器；

(4)当网络离线配置好P圈后，为每个P圈的圈上链路的各向光纤预留相应的备份波长，最后，网络剩余的波长都作为网络的工作波长，且这些波长都受到了保护。

4.如权利要求3所述的一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法，其特征在于：所述步骤(1)中，由于动态建圈保护动态业务具有较大的时间复杂度，采取的方法是离线配置一个能保护网络所有链路的P圈集，网络运行时实时为每个连接请求寻找路由并分配波长，具体需要考虑以下几点：

①配置的P圈集要保证每条边都有自己的保护波道，即每条链路的各向边至少属于P圈集中一个圈的圈上链路或跨接链路；

②合适的路由策略；

③合适的波长分配策略。

5.如权利要求3所述的一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法，其特征在于：所述步骤(2)中，选择ILP模型配置，采用如下ILP模型实现配置：

输入集合：

S：网络边集；如果网络有|E|条链路，考虑到链路的双向性，网络边集维数则是2×|E|；

P：备选的P圈集，单个P圈用p表示；

输入变量：

ci：边i单位容量的成本，设定ci＝1；

圈p能保护边i时否则

圈p经过边i时否则

输出变量：

np：表示圈p需要配置的数量，为非负整数型变量；

目标函数：

。

6.如权利要求4所述的一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法，其特征在于：所述步骤(2)中，选择ILP模型配置，采用如下ILP模型实现配置：

输入集合：

S：网络边集；如果网络有|E|条链路，考虑到链路的双向性，网络边集维数则是2×|E|；

P：备选的P圈集，单个P圈用p表示；

输入变量：

ci：边i单位容量的成本，设定ci＝1；

圈p能保护边i时否则

圈p经过边i时否则

输出变量：

np：表示圈p需要配置的数量，为非负整数型变量；

目标函数：

。

7.如权利要求3或4或5或6所述的一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述第一类网络各个节点都配置了波长转换器时，具体的路由波长分配策略如下：

设离线配置好的P圈集中共有Q个圈，圈p的保护容量为Dp，初始值设为0；假定每条链路各向边均有M个单位容量，边i的空闲容量数用Fi表示，初始时Fi＝M，连接请求r的容量需求记为demandr，则：

①当连接请求r到达网络时，调整网络全部边的权值，边的权值可以表示为：

②用最短路径算法Dijkstra’s计算连接请求r的工作路径Pathr；如果能找到Pathr，且有足够的工作容量，继续第③步，否则拒绝该连接请求；

③为工作路径Pathr的每条边分配保护容量：若Pathr的边j能被Ij(Ij≤Q)个圈潜在保护，该Ij个圈组成集合Ctemp，更新Ctemp中各圈的保护容量，更新公式为，

其中D'_p是圈p在连接请求r到达网络之前的保护容量，是在连接请求r到达网络之前边j受圈p保护的工作容量；如果D_p>D'_p，则需要增加圈p的保护容量；

④若这Ij个圈能保护边j，更新集合Ctemp中各圈对边j的保护状况，其中，

更新C_temp中某个圈的保护容量时，若网络剩余的空闲容量不能满足圈p所需的保护容量，则该圈不能保护边j，将之从集合C_temp中删除，更新I_j＝I_j-1；若I_j>0，网络各链路容量回到网络更新C_temp中各圈保护容量之前的状态，并返回第③步；若I_j＝0，该连接请求不能被保护，拒绝该连接请求，网络各链路容量回到连接请求r到达网络之前的状态；

⑤当且仅当Path_r的每条边都被保护，接受该连接请求，否则拒绝该连接请求，且网络各链路容量回到连接请求r到达网络之前的状态。

8.如权利要求3或4或5或6所述的一种电力通信网络中OTN网络规划设置方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述第二类网络各个节点未配置波长转换器：当网络节点不具有波长转换能力时，主备波道的建立则需满足波长连续性限制；工作波道和备用波道要一一对应。