[发明专利]一种基于免疫算法的电力通信网接入点的选址规划方法

权利要求书

1.一种基于免疫算法的电力通信网接入点的选址规划方法，是应用于电力通信网与外部业务系统进行数据通信的网络环境中，其特征是，所述选址规划方法是按如下步骤进行：

步骤1、使用无向图G(E,L)表示电力通信网的拓扑结构；E和L分别表示所述电力通信网的终端节点集和链路集；并有，E＝{e₁,e₂,…,e_i,…e_n}；e_i表示第i个终端节点；1≤i≤n；n表示终端节点的个数；将所述链路集L中任意一条链路表示为l，l∈L；

假设所述电力通信网的终端节点集E中部署N个接入点；则由N个接入点形成M条路由P；假设选择第s个终端节点e_s为第j个接入点；1≤s≤n；1≤j≤N；则所述第i个终端节点e_i到第j个接入点的路由表示为p_i,j，并有表示所述第i个终端节点e_i到第j个接入点的路由p_i,j中第k条链路；1≤k≤m；m表示所述第i个终端节点e_i到第j个接入点的路由p_i,j中链路的总数；

步骤2、利用式(1)计算所述电力通信网的建设成本C：

C=Σi=1nci×xi---(1)]]>

式(1)中，c_i表示在第i个终端节点e_i上部署接入点的开销；x_i∈{0,1}；当x_i＝1时，表示在第i个终端节点e_i上部署接入点，当x_i＝0时，表示第i个终端节点e_i不部署接入点；

步骤3、利用式(2)计算第i个终端节点e_i到第j个接入点e_j的路由p_i,j的可靠性r_i,j：

ri,j=Πvk∈pi,jrvk(i,j)---(2)]]>

式(2)中，表示所述第i个终端节点e_i到第j个接入点的路由p_i,j中第k条链路的可靠性；

步骤4、利用式(3)和式(4)计算所述电力通信网的平均可靠性

R‾=1M×Σpi,j∈PMΣi=1nyi,j×ri,j---(3)]]>

Σi=1nyi,j=1---(4)]]>

式(3)中，y_i,j∈{0,1}，当y_i,j＝1时，表示通过路由p_i,j转发第i个终端节点e_i的流量；当y_i,j＝0时，表示没有通过路由p_i,j转发第i个终端节点e_i的流量；

式(4)表示任意个终端节点和第j个接入点之间只有一个路由；

步骤5、假设所述链路集L中任意一条链路l发生故障，则利用式(5)和式(6)计算所述电力通信网的平均可靠性

R‾l=1M×Σpi,j∈PlMΣi=1nyi,jl×ri,j---(5)]]>

Σi=1nyi,jl=1---(6)]]>

式(5)中，当时，表示当链路l发生故障时，通过路由p_i,j转发第i个终端节点e_i的流量；当时，表示当链路l发生故障时，没有通过路由p_i,j转发第i个终端节点e_i的流量；P^l表示当链路l发生故障时，由N个接入点形成M条路由；

步骤6、利用式(7)计算数据包经过路由p_i,j发送至外部业务系统的总时延

tpi,j=ta+m×ttra+tpro×Σk=1mlenk(i,j)---(7)]]>

式(7)中，表示数据包到达路由p_i,j中第k条链路时所需等到的队列长度；t_tra表示数据包在一条链路中的传输时延；t_pro表示一个终端节点响应数据包的处理时延；t_a表示数据包从接入点发送至外部业务系统的传输时延；

步骤7、利用式(8)计算经过M条路由P传送数据包到外部系统的平均时延

t‾=1M×ΣPi,j∈P(ta+m×ttra+tpro×Σk=1mlenk(i,j))---(8)]]>

步骤8、利用式(9)获得接入点选址规划的数学模型：

minC=Σi=1nci×xi]]>

s.t.R‾=1M×Σpi,j∈PMΣi=1nyi,j×ri,j≥μΣi=1nyi,j=1R‾l=1M×Σpi,j∈PlMΣi=1nyi,j′×ri,j≥μlΣi=1nyi,jl=1t‾=1M×ΣPi,j∈P(ta+m×ttra+tpro×Σk=1mlenk(i,j))≤τ---(9)]]>

式(9)中，μ表示网络可靠性阈值，μ^l表示当链路l发生故障时，网络可靠性阈值，τ表示网络时延阈值；

步骤9、参数设置：

根据电力通信网的规模设定种群规模为N_R；

定义记忆细胞数量为N_m、最大迭代次数为ω、进化次数为t；

初始化N_R＝α、N_m＝β、ω＝λ、t＝0、θ＝a、

步骤10、以所述数学模型为抗原，将随机生成α个抗体的初始抗体群；

步骤11、抗体评价

计算抗体与抗原间的亲和度以及抗体与抗体之间的亲和度，从而计算抗体浓度和期望繁殖概率；

步骤12、生成记忆细胞

将抗体与抗原的亲和度进行降序排序，取前β个抗体作为记忆细胞；

步骤13、形成父代子群

根据抗体与抗原的亲和度与抗体浓度的比值获得抗体的遗传率；将抗体的遗传率按降序排序，并提取前α-β个抗体作为父代种群；对父代种群进行克隆形成父代子群；

步骤14、群体更新

对所述父代子群中的抗体进行变异，变异后的抗体按比例接种局部疫苗，从而生成新群体，将所述记忆细胞加入所述新群体组成新一代抗体群；

步骤15、判断t＞λ是否成立，若成立，则将所述新一代抗体群作为最优解输出；否则，将t+1赋值给t，并返回步骤11顺序执行。