电力通信网论文提纲

论文题目：电力通信网中故障驱动的业务重构机制研究

摘要：电力通信网支撑着电力系统的安全稳定运行,彼此耦合紧密。随着网络的发展和智能电网的不断深入建设,其网络结构日渐复杂化,承载的业务需求日益多样化,传输的信息量有增无已。然而,无可避免的网络故障将直接导致电力系统的运行异常,造成大量信息丢失,影响人民基本生活且范围广泛。同时,电力通信网对于生存性的高要求也决定了电力通信网应该具备优秀的故障恢复能力。因此如何应对网络故障减少损失是当前电力通信领域的重要研究内容。不断提升的网络灵活性使得业务能够在较短时间内完成调配,为业务重构提供了可行性与现实意义。针对上述问题,本文对两种不同故障情况的恢复机制进行了研究。具体而言,本文的主要创新成果如下:一、提出了一种基于Q-Learning的电力通信网并发故障业务重构机制。针对电力通信网多点并发的故障情况,本文综合考虑了电力通信网各个安全区业务的不同特征需求和各异的重要度,结合强化学习,通过对未受损业务按需进行重构的方案,实现对网络带宽资源碎片的整合,完全恢复关键业务。该机制在提高业务重构成功率的同时,能够均衡网络各链路的风险度,使业务尽可能均衡地承载于网络中。仿真结果显示,该机制在时延和网络资源增加的容许范围内,获得了更高的业务重构成功率和更低的网络风险。二、提出了一种基于风险意识的电力通信网区域内连续故障业务重构机制。针对自然灾害可能导致各网络组件故障时间的不同、继而造成业务重构路径失效形成连续故障的问题,本文为业务设置了风险上限和下限两个阈值,将端到端风险高于上限的未受损业务视为濒危业务。该机制引入多智能体强化学习,为濒危业务和已受损业务进行重构,以此提升业务恢复的有效性。仿真结果显示,故障对网络元件影响的概率大小对业务重构的影响较大,在具有较低影响概率的网络中,停止工作的网络元件数量以及需要重构的业务数量较低;同时,较低的风险阈值下限意味着需要重构更多的濒危业务。该机制不仅适用于网络故障发生后的被动恢复,也适用于一些灾难来临前的主动保护。相对于无风险意识的业务恢复或保护机制,该机制能够同时降低网络故障造成的直接损失以及潜在风险隐患的可能损失。三、设计开发了电力通信网业务重构仿真平台。针对当前缺少实用合理的手段对各类规划优化方案进行验证和评估的问题,本文设计开发了应用于电力通信网的业务重构仿真平台。该平台提供了易用的可视化操作界面,能够更方便地评估网络的运行质量、验证分析网络规划设计方案的性能和可行性。同时将本文提出的两种业务重构机制应用至该平台中。

关键词：电力通信网;网络故障;业务重构;强化学习

学科专业：电子与通信工程（专业学位）

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 网络结构复杂化

1.1.2 业务需求多样化

1.1.3 网络故障无可避免

1.2 国内外研究现状

1.2.1 常见业务重构技术

1.2.2 业务重构技术研究现状

1.3 研究内容

1.3.1 面向并发故障的电力通信网业务重构机制

1.3.2 面向区域连续故障的电力通信网业务重构机制

1.3.3 电力通信网业务重构仿真平台

1.4 论文结构

1.5 本章小结

第二章 基于Q-Learning的并发故障业务重构机制

2.1 问题描述

2.2 模型建立

2.3 Q-Learning算法

2.3.1 学习效率

2.3.2 折扣因子

2.3.3 奖励Reward

2.3.4 行为准则表Q-Table

2.3.5 动作选择策略

2.3.6 未受损业务按需重构

2.3.7 算法流程

2.4 仿真结果及分析

2.4.1 仿真数值设定

2.4.2 影响因子的分析

2.4.3 网络负载的影响

2.4.4 网络故障规模的影响

2.5 本章小结

第三章 基于风险意识的区域内连续故障业务重构机制

3.1 问题描述

3.2 模型建立

3.3 Actor-Critic算法

3.3.1 奖励Reward

3.3.2 学习方式

3.3.3 Actor与环境的设定

3.3.4 濒危业务的选择

3.3.5 动作空间

3.3.6 有效动作空间

3.3.7 动作选择策略

3.3.8 算法流程

3.4 仿真结果及分析

3.4.1 仿真条件设定

3.4.2 故障模型的影响

3.4.3 业务风险阈值的影响

3.4.4 灾后恢复

3.4.5 灾前保护

3.5 本章小结

第四章 电力通信网业务重构仿真平台的设计与实现

4.1 需求分析

4.2 平台设计

4.3 关键功能块

4.3.1 可视化界面

4.3.2 任务管理

4.3.3 资源管理

4.4 功能展示

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢