本發(fā)明屬于電力通信領(lǐng)域，，具體涉及一種電力通信網(wǎng)絡(luò)中重要度分布特征指數(shù)的評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

電力通信規(guī)劃、建設(shè)中需要找出重要的光纖鏈路段，如果該鏈路中斷，需對(duì)業(yè)務(wù)造成的影響進(jìn)行分析，或者在通信系統(tǒng)N-2狀況下，造成多條線路保護(hù)通道全斷、安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)失靈而對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定產(chǎn)生的影響進(jìn)行計(jì)算和分析。但是，對(duì)于一張復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)出故障的影響程度不一樣，需要針對(duì)哪些設(shè)備不能出現(xiàn)故障、哪些通信設(shè)備出現(xiàn)故障必須立即修復(fù)等問題的指導(dǎo)原則。網(wǎng)絡(luò)可靠性整體上講與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞任锢砭W(wǎng)絡(luò)建設(shè)密切相關(guān)，需要找出網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，分析評(píng)估影響對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響程度。

一般可通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)或介數(shù)來表征網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的相對(duì)重要度，但是這種方法只能評(píng)估單個(gè)節(jié)點(diǎn)的特征，不能反映整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)特征。

節(jié)點(diǎn)介數(shù)定義為通過該節(jié)點(diǎn)的最短路徑數(shù)，主要體現(xiàn)邊對(duì)網(wǎng)絡(luò)流超限故障的敏感性。節(jié)點(diǎn)介數(shù)可以反映出網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)與樞紐節(jié)點(diǎn)，對(duì)于可分圖網(wǎng)絡(luò)，可以間接反映網(wǎng)絡(luò)割點(diǎn)。對(duì)于電力通信網(wǎng)絡(luò)，主干傳輸網(wǎng)絡(luò)多采用多平面建設(shè)，每個(gè)地區(qū)有主、備兩個(gè)核心節(jié)點(diǎn)，這樣的架構(gòu)方式?jīng)Q定了核心節(jié)點(diǎn)的全局傾向性選擇。因此電力骨干通信網(wǎng)絡(luò)屬于無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)，其節(jié)點(diǎn)度及介數(shù)分布可以用冪律形式表示，可采用介數(shù)分布特征表征網(wǎng)絡(luò)重要度配置情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了尋求能反映整個(gè)網(wǎng)絡(luò)綜合可靠性、安全性方面的指標(biāo)參數(shù)，本發(fā)明提供一種電力通信網(wǎng)絡(luò)中重要度分布特征指數(shù)的評(píng)價(jià)方法，其中重要度分布特征指數(shù)為表征電力通信網(wǎng)絡(luò)物理可靠性與故障率的綜合性指標(biāo)，是評(píng)估電力通信網(wǎng)絡(luò)物理層拓?fù)湫阅艿木C合性指標(biāo)，其包含了網(wǎng)絡(luò)割點(diǎn)的信息，具有更加廣泛的應(yīng)用環(huán)境，不需要單獨(dú)再統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵點(diǎn)或割點(diǎn)等針對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的指標(biāo)參數(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種電力通信網(wǎng)絡(luò)中重要度分布特征指數(shù)的評(píng)價(jià)方法，所述重要度分布特征指數(shù)為表征電力通信網(wǎng)絡(luò)物理可靠性與故障率的綜合性指標(biāo)；所述方法包括以下步驟：

確定節(jié)點(diǎn)介數(shù)及其重要度占比；

采用曲線擬合的方法，對(duì)節(jié)點(diǎn)重要度占比進(jìn)行擬合，確定電力通信網(wǎng)絡(luò)重要度分布特征指數(shù)。

節(jié)點(diǎn)介數(shù)的重要度占比的確定過程如下：用B′表示某給定值的節(jié)點(diǎn)介數(shù)，其為常數(shù)，且B′∈[B_min,B_max]，B_max和B_min分別表示電力通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)介數(shù)最大值和最小值；

節(jié)點(diǎn)介數(shù)的重要度占比定義為給定介數(shù)的節(jié)點(diǎn)數(shù)在整個(gè)電力通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)的占比，先計(jì)算電力通信網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)介數(shù)B_N，然后確定節(jié)點(diǎn)介數(shù)不小于B′的節(jié)點(diǎn)相對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)總節(jié)點(diǎn)數(shù)的占比p(B≥B′)。

電力通信網(wǎng)絡(luò)重要度分布特征指數(shù)確定過程如下：

采用累積分布函數(shù)法確定電力通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)介數(shù)分布，定義B′的累積分布函數(shù)為P_cum(B′)，其表示為：

$P_{\mathrm{cum}}\left(B^{\′}\right)=\underset{B=B^{\′}}{\overset{B_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}p(B\≥B^{\′})---\left(1\right)$

對(duì)于電力通信網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)介數(shù)統(tǒng)計(jì)符合冪律分布，因此：

$P_{\mathrm{cum}}\left(B^{\′}\right)=\underset{B_N=B^{\≤}}{\overset{B_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}{B}_N^{-{\mathrm{\δ}}_N}---\left(2\right)$

其中，δ_N表示電力通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)介數(shù)的分布特征指數(shù)，δ_N＞0；B_N表示節(jié)點(diǎn)N的介數(shù)；

對(duì)式(2)變形得到：

${\mathrm{\δ}}_N=-\frac{\lg \left(P_{\mathrm{cum}}\left(B^{\′}\right)\right)}{\lg {\mathrm{\Σ}}_{B_N=B^{\′}}^{B_{\max }}{B}_N}---\left(3\right).$

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

A.網(wǎng)絡(luò)重要度分布特征指數(shù)是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)介數(shù)分布的一個(gè)重要指標(biāo)參數(shù)，可以反映網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵點(diǎn)分布情況，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在割點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的介數(shù)相對(duì)較高，其必經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中某兩節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)鏈接通路，因此，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)介數(shù)指標(biāo)包含了網(wǎng)絡(luò)割點(diǎn)的信息，具有更加廣泛的應(yīng)用環(huán)境，不需要單獨(dú)再統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵點(diǎn)或割點(diǎn)等單項(xiàng)指標(biāo)；

B.在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，確定節(jié)點(diǎn)介數(shù)的分布特征指數(shù)相對(duì)困難，確定介數(shù)指數(shù)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理。首先需要計(jì)算節(jié)點(diǎn)間所有最短路徑，可通過dijkstra算法、BFS等最短路徑算法解決；其次，需要從介數(shù)累積分布公式中再根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)情況作曲線擬合， 簡(jiǎn)單確定電力通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)介數(shù)的分布特征指數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中電力通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本實(shí)施例提供一種近似符合冪律分布特征的8節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單電力通信網(wǎng)絡(luò)，采用重要度分布特征指數(shù)表征該電力通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分布情況，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

本實(shí)施例的八個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為A、B、C、D、E、F、G、H；

本實(shí)施例的重要度分布特征指數(shù)評(píng)價(jià)方法包括如下步驟：

步驟1：確定節(jié)點(diǎn)介數(shù)及其重要度占比；

本實(shí)施例中，計(jì)算節(jié)點(diǎn)介數(shù)需要先計(jì)算出所有不相鄰節(jié)點(diǎn)對(duì)間的最短路徑，采用dijkstra算法得出13個(gè)，分別為BH、DF、ABC、AHG、CDE、GFE、ABCD、AHGF、BCDE、HGFE、EFGHA、DCGH、FGCB。

根據(jù)步驟1中的定義，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的介數(shù)及其重要度占比計(jì)算如表1所示：

表1

步驟2：采用曲線擬合的方法，對(duì)節(jié)點(diǎn)重要度占比進(jìn)行擬合，確定電力通信網(wǎng)絡(luò)重要度分布特征指數(shù)。

采用累積分布函數(shù)法確定電力通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)介數(shù)分布，則節(jié)點(diǎn)介數(shù)B′的累積分布函數(shù)P_cum(B′)表示為：

$P_{\mathrm{cum}}\left(B^{\′}\right)=\underset{B=B^{\′}}{\overset{B_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}p(B\≥B^{\′})---\left(1\right)$

因此，根據(jù)表1的結(jié)果，結(jié)合式(1)，得出P_cum(B′)如表2所示：

表2

以δ_N表示電力通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)介數(shù)分布特征指數(shù)；B_N表示節(jié)點(diǎn)N的介數(shù)。

假設(shè)該實(shí)施例網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)介數(shù)統(tǒng)計(jì)符合冪律分布，則P_cum(B′)還表示為：

$P_{\mathrm{cum}}\left(B^{\′}\right)=\underset{B_N=B^{\≤}}{\overset{B_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}{B}_N^{-{\mathrm{\δ}}_N}---\left(2\right)$

其中，δ_N表示電力通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)介數(shù)的分布特征指數(shù)，δ_N＞0；B_N表示節(jié)點(diǎn)N的介數(shù)；

對(duì)式(2)變形可得：

${\mathrm{\δ}}_N=-\frac{\lg \left(P_{\mathrm{cum}}\left(B^{\′}\right)\right)}{\lg {\mathrm{\Σ}}_{B_N=B^{\′}}^{B_{\max }}{B}_N}---\left(3\right).$

其中，式(3)中對(duì)的計(jì)算，假設(shè)B_N＝1，則：

$\underset{B_N-1}{\overset{B_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}{B}_N=1+1+2+2+3+3+5+6=23---\left(4\right)$

當(dāng)求出所有值后(如表2所示)，對(duì)每個(gè)B′，按式(3)可得出對(duì)應(yīng)的δ_N，。由于該網(wǎng)絡(luò)近似符合冪律分布特征，因此每個(gè)B′值對(duì)應(yīng)介數(shù)分布特征指數(shù)δ_N有一定差異，可以肯定，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大時(shí)，值差異將縮小。

采用一階最小二乘法對(duì)δ_N進(jìn)行曲線擬合，設(shè)y_i＝lg(P_cum(B'))，(具體值見 表2)，則式(3)可變形為：

y_i＝-δ_Nx_i (5)

因此代入一階最小二乘法計(jì)算公式(見式6，其中N為B′值個(gè)數(shù))，可得最終δ_N為：

${\text{\δ}}_N=-\frac{N\left(\mathrm{\Σ}{x}_i{y}_i\right)-\mathrm{\Σ}{x}_i{\mathrm{\Σy}}_i}{\mathrm{N\Σ}{x}_i^2-{\left(\mathrm{\Σ}{x}_i\right)}^2}---\left(6\right)$

代入表2中的數(shù)值，計(jì)算可得該網(wǎng)絡(luò)重要度分布指數(shù)值為：

${\mathrm{\δ}}_N=-\frac{5\×(-0.36816)-5.7339\×(-0.75707)}{5\×6.8006-{5.73394}^2}=-2.16477---\left(7\right)$

根據(jù)上面介數(shù)特征指數(shù)的計(jì)算公式，實(shí)際應(yīng)用過程中，需要分兩步進(jìn)行，第一步，確定所有節(jié)點(diǎn)的介數(shù)值及其重要度占比；第二步，計(jì)算節(jié)點(diǎn)介數(shù)累積分布，對(duì)其重要度占比進(jìn)行曲線擬合，得出電力通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要度分布特征指數(shù)。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。