一种电力通信传输网运行趋势分析方法
【专利摘要】本发明公开了一种电力通信传输网运行趋势分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1）获取基础数据，为趋势分析模型提供动态参数和静态参数；2）性能突变分析，基于性能参数预警阀值，判断采集到的动态参数是否越限，如若越限，直接产生性能告警；3）性能平稳变化时趋势分析，根据动态采集到的性能参数，采用二次动态指数平滑法构建误码率和光功率分析模型；并通过最速下降迭代法，结合动态参数和历史数据，获得趋势分析权值，进而构建线性预测方程；4）预警计算，性能预测结果输出。本方法应用于通信管理系统中，实现了从数据采集、趋势预测、预警分析、检修策略的全程智能化计算分析提供有力的数据支撑。
【专利说明】一种电力通信传输网运行趋势分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力通信传输网运行趋势分析方法，特别是涉及一种基于运行趋势分析模型及性能指标预测算法的电力通信传输网运行趋势分析方法，属于电力力通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着智能电网的建设，“十二五”结束时，电力通信网络规模将是当前网络规模的3倍，电力通信不仅是传统意义上电网安全生产和企业经营管理的重要技术支撑，也是智能电网实现自动化、信息化、互动化的基础。而通信网络的运行维护目前基本上是基于设备告警的运行状态管理模式和基于周期计划的检修管理模式。为了改变一直以来单纯依赖设备告警的被动处理模式，需研究一套电力通信传输网运行趋势分析模型和算法，来预测通信传输网发展趋势。
[0003]在目前电力通信网络维护中，误码率和光功率是衡量通信网络的信号传输质量的重要指标，因此优先选定这两项性能指标作为研究对象。了解这些指标的变化趋势，再参考历史运行数据，就可以对网络的运行状态进行预估，从而在性能指标恶化到影响网络正常运行之前提前进行处理，减少故障的发生率，提高网络运行质量。
[0004]关于通信网络的运行维护目前基本上是基于设备告警的运行状态管理模式和基于周期计划的检修管理模式。在本发明的研究过程中，发现以下问题:
[0005](I)手工处理数据时效性差且浪费大量人力。目前对于该项工作主要采取每月从专业网管中手工搜集光功率、误码率数据，并通过人工整理Excel表格的方式进行数据检查、分析和预测。
[0006](2)未能实现指标分析模型、预警算法等核心技术。现阶段对指标分析的方法以及如何通过指标数据判断，并给出有效的故障预警，仍缺乏准确可靠的理论依据，参数的选择单一化并且主要依靠经验值或标准值，依赖于运维人员的工作能力，容易受到人为因素的干扰。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是，针对现有通信传输网运行维护中的不足，提供一种可以实现对电力通信网运行趋势的分析。
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种电力通信传输网运行趋势分析方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0009]步骤1:获取基础数据，为趋势分析模型提供动态参数和静态参数；
[0010]步骤2:性能突变分析，基于性能参数预警阀值，判断采集到的动态参数是否越限，如若越限，直接产生性能告警；
[0011]步骤3:性能平稳变化时趋势分析，根据动态采集到的性能参数，采用二次动态指数平滑法构建误码率和光功率分析模型；并通过最速下降迭代法，结合动态参数和历史数据，获得趋势分析权值，进而构建线性预测方程；
[0012]步骤4:预警计算，性能预测结果输出，综合动静态参数和线性预测方程，计算出未来时刻的性能指标值，以指标趋势曲线方式输出；并结合预警阀值，输出告警或报告。
[0013]在所述步骤I中动态参数为通过传输网管的北向接口(北向接口是设备网管系统提供的与上层网管系统进行数据交互的接口)直接采集到的误码率和光功率的性能数据，系统通过规范设备网管北向接口、定义数据格式与通信协议，实现设备网管与综合网管之间性能数据的准确性；并为保证数据的可靠性，根据现场实际情况以及设备的重要程度，设置采集周期。
[0014]在所述步骤I中静态参数为动态指数平滑法的平滑参数初值a C1、最速下降迭代法的控制精度和一次指数平滑初值，通过自适应算法获得平滑参数α值，解决了以经验来确定平滑参数α值的问题，为未来数据预测提供最佳值。
[0015]步骤2采用基于预警阀值的性能突变告警，实现了对通信传输通道中超阀值性能的实时监控，分别提供越上限率分析、越上上限率分析、越下限率分析、越下下限率分析功能，针对不同的越限情况，提供具体的不同告警。
[0016]步骤3针对未越限的光功率和误码率，采用动态指数平滑法建立趋势分析模型，实现对性能变化趋势的预测，利用全部历史数据和相关信息，采用“厚近薄远”的原则对历史数据进行加权平均、修匀数据，建立二次动态指数平滑模型。
[0017]特别的，步骤3综合动态参数、静态参数和趋势分析模型，获得线性预测方程，计算未来时刻性能指标，进一步拟合性能趋势曲线，针对每次采集来的新数据，计算未来时刻性能指标，并结合历史数据拟合一条性能趋势曲线，进而反映目标本身的变化趋势，以便在可能发生越限前对系统进行预先处理。
[0018]特别的，步骤4输出性能预测结果，输出步骤2和步骤3中产生的性能告警或性能预测值或性能趋势曲线。
[0019]本发明可实现以通信传输网络中历史性能数据为基础，结合性能趋势分析模型，达到智能化确定指数平滑参数，解决了依靠运维人员经验进行确定此参数的目的；并通过选定误码率和光功率2项性能指标作为研究对象，结合所建立的性能趋势分析模型和算法，预测未来时刻性能指标，输出性能趋势曲线，为系统进一步性能预警和计划检修提供数据支撑。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的电力通信传输网运行趋势分析流程图；
[0021]图2为本发明的趋势分析方法流程图；
[0022]图3为性能分析曲线图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图进一步说明本发明的具体实施内容。
[0024]结合本发明实现性能趋势分析方法流程如图2所示，最终完整实现电力通信传输网运行趋势分析流程如图1所示，其详细步骤如下:
[0025]第一步:获取基础数据，为趋势分析模型提供动态参数和静态参数；[0026]1、动态参数采集
[0027]动态参数包括:传输网中光功率、误码率、时延、丢包率等性能数据。本发明主要针对光功率和误码率进行趋势分析，时延和丢包率作为性能预测的参考。
[0028]动态参数采集方式:电力通信传输网处于多厂商设备环境下，由于各厂商网管系统在体系结构、管理信息模型、网管协议等方面存在着一定的差异。因此，采取对不同厂商的性能指标进行逐一分析，并采取格式转换、对象匹配、数据翻译等技术手段，屏蔽差异，实现性能指标的标准化处理。同时通过通用的、标准化的北向接口适配器模型，解决现有网管系统存在的EML (网元层)与NML (网络层)接口不兼容的问题，实现了对不同厂商传输网设备的性能采集。
[0029]采集周期是动态参数采集的重要指标，可根据现场实际情况以及设备的重要程度，将采集周期设置为十五分钟至二十四小时，每个采集周期系统将自动完成一次数据采集。采集范围可以为单台设备、多台设备或全网设备。设置完成后，性能采集平台将自动连接设备网管，将设备数据自动收集上来，为运行趋势分析模型提供动态数据基础。
[0030]2、静态参数输入
[0031]静态参数包括: [0032]趋势分析线性方程的预设常量，即一次指数平滑初值;
[0033]动态指数平滑法中平滑参数的初值a ^ ;在指数平滑法中α作为Yt的加权权值，但本发明采用了动态指数平滑法P作为Yt的加权权值，因此α称为平滑参数，0称为动态平滑参数；
[0034]为计算平滑参数α和动态平滑参数的所设定的最速下降迭代法的控制精度ε。α为最速下降迭代法的返回值，在指数平滑法中是输入量，这里为使动态指数平滑法与指数平滑法保持一定的相关性，也将其设置为参数了 ；
[0035]第二步:性能突变分析。基于性能参数预警阀值，判断采集到的动态参数是否越限，如若越限，直接产生性能告警。
[0036]性能突变分析，主要针对电力传输设备出现突发故障的分析。对采集到的性能数据，首先检查传输通道的所有性能是否超过预警指标，主要体现在对OOP (光发送功率)、IOP (光接收功率)等参数及复用层、再生层、各速率的通道层的ES (误码秒)、SES (严重误码秒)、ΒΒΕ (背景块误码)、UAS (不可用秒)等性能数据是否越限检查，如若超过用户定义的性能门限，直接产生性能告警。
[0037]第三步:性能平稳变化时趋势分析:根据动态采集到的性能参数，采用二次动态指数平滑法，构建误码率和光功率分析模型；并通过最速下降迭代法，结合动态参数和历史数据，获得趋势分析权值，进而构建线性预测方程。
[0038]1、运行趋势分析模型:误码率和光功率是随时间不断变化的，可以将其看成是一个时间序列，而指数平滑法是一种算法简单、结果稳定、应用广泛的经典时间序列预测方法，因此可采用此模型和算法预测电力通信传输网运行趋势。将传统的二次指数平滑法模型中的平滑参数α进行归一化处理，得到动态平滑参数:设{Yt}为时间序列及其观测值，则具体的二次动态指数平滑法模型为:
[0039]
【权利要求】
1.一种电力通信传输网运行趋势分析方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:获取基础数据，为趋势分析模型提供动态参数和静态参数； 步骤2:性能突变分析，基于性能参数预警阀值，判断采集到的动态参数是否越限，如若越限，直接产生性能告警； 步骤3:性能平稳变化时趋势分析，根据动态采集到的性能参数，采用二次动态指数平滑法构建误码率和光功率分析模型；并通过最速下降迭代法，结合动态参数和历史数据，获得趋势分析权值，进而构建线性预测方程； 步骤4:预警计算，性能预测结果输出，综合动静态参数和线性预测方程，计算出未来时刻的性能指标值，以指标趋势曲线方式输出；并结合预警阀值，输出告警或报告。
2.根据权利要求1所述的电力通信传输网运行趋势分析方法，其特征在于，在所述步骤I中，动态参数为通过传输网管的北向接口直接采集到的误码率和光功率的性能数据，通过规范设备网管北向接口、定义数据格式与通信协议实现设备网管与综合网管之间性能数据的准确性。
3.根据权利要求1所述的电力通信传输网运行趋势分析方法，其特征在于，在所述步骤I中，静态参数包括: 趋势分析线性方程的预设常量，即一次指数平滑初值Sp; 动态指数平滑法中平滑参数的初值a ^ ; 为计算平滑参数α和动态平滑参数约所设定的最速下降迭代法的控制精度ε。
4.根据权利要求1所述的电力通信传输网运行趋势分析方法，其特征在于，在所述步骤3中， 运行趋势分析模型为:设{Yt}为时间序列及其观测值，则具体的二次动态指数平滑法模型为:
5.根据权利要求1所述的电力通信传输网运行趋势分析方法，其特征在于，在所述步骤3中， 平滑参数自适应算法为:所述自适应算法获得平滑参数α值是指，在0〈α〈1的条件下，使预测误差平方和SSE达到最小时的α值；建立确定平滑参数α取值的优化模型为:
【文档编号】H04L12/24GK103701637SQ201310688321
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】贾平, 戴勇, 吴海洋, 蒋承伶, 汪大洋, 吴子辰, 符士侃, 江凇, 董宇鹏, 戚娟 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司信息通信分公司, 南京南瑞集团公司