芻議配電網(wǎng)中光纖通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性問題

王 海

（四川省電力公司綿陽(yáng)電業(yè)局，四川 綿陽(yáng) 621000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)信息化的不斷發(fā)展和推進(jìn)，數(shù)字通信的水平大大提高，現(xiàn)代化的通信網(wǎng)絡(luò)正朝著光纜化和數(shù)字化的全方位發(fā)展和進(jìn)步，配電網(wǎng)充分利用了現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，構(gòu)成了一種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備實(shí)施、地理信息等等技術(shù)的全自動(dòng)化、信息化處理，近年來，光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大力發(fā)展，使得配電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控和治理等自動(dòng)化、信息化水平更是上一層，改變了以往由于配電網(wǎng)的點(diǎn)多面廣、線路多、控制變化復(fù)雜等缺陷，此外，由于大多數(shù)的配電自動(dòng)化裝置安裝條件的限制，而且以前國(guó)內(nèi)的通信技術(shù)運(yùn)用電纜傳輸?shù)木佣?，質(zhì)量較差，不具備良好的可靠性，經(jīng)常導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸失敗等問題，使得建設(shè)完善的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)困難重重，光纖通信技術(shù)的發(fā)展極大的改變了這種現(xiàn)狀，為建設(shè)一個(gè)高品質(zhì)的智能配電網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)造了可能性，不但具有抗強(qiáng)電磁干擾的特性，而且出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)誤碼率低，傳輸速率快，信息數(shù)據(jù)的保密性高等優(yōu)點(diǎn)。此外，對(duì)配電網(wǎng)光纖通信可靠性的評(píng)估具有重要工程和理論意義，配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的元件的可靠性受到其在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的配置位置和元件可靠性參數(shù)的影響，準(zhǔn)確地評(píng)估出光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。

一、目前兩種光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

近幾年，在我國(guó)配電網(wǎng)試點(diǎn)中，以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)和EPON無源光網(wǎng)絡(luò)這兩種光纖通信技術(shù)應(yīng)用的較多，兩者在實(shí)現(xiàn)設(shè)級(jí)和網(wǎng)絡(luò)級(jí)的保護(hù)上都擁有良好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，目前在多方面實(shí)踐運(yùn)算的基礎(chǔ)上，綜合各種數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對(duì)以上兩種網(wǎng)絡(luò)的可靠性性進(jìn)行評(píng)估分析，得出的數(shù)據(jù)結(jié)論是：以太網(wǎng)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠度為0.8743390，EPON 無源光網(wǎng)絡(luò)的可靠度為0.865320，在配電網(wǎng)目前的通信數(shù)據(jù)量小的情況下，兩種配電網(wǎng)光纖技術(shù)砸時(shí)延方面都能滿足相關(guān)的要求，其中，由于工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組環(huán)網(wǎng)不限制站點(diǎn)數(shù)量，通信光纖所占用的數(shù)量一般定額在2 纖 或4 纖的標(biāo)準(zhǔn)上；EPON 無源光網(wǎng)絡(luò)受到站點(diǎn)數(shù)量的限制，需要配備多個(gè)PON 口和光纖數(shù)量，而且在光分束之后，衰耗較大，在不同程度上，對(duì)著不同配電網(wǎng)領(lǐng)域的具體要求的差異，兩種光纖通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性也隨著提升，對(duì)配電網(wǎng)未來的發(fā)展趨勢(shì)上，多電源多聯(lián)絡(luò)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是主流方向，從這個(gè)角度來講，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的發(fā)展適應(yīng)性更為強(qiáng)一些，EPON 無源光網(wǎng)絡(luò)的由于在網(wǎng)絡(luò)線路和設(shè)備上的復(fù)雜性，使得其在配電網(wǎng)光纖通信可靠性的評(píng)估上略顯劣勢(shì)?？傊?，目前應(yīng)用的兩種光纖通信技術(shù)在配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信中發(fā)揮著重要作用，憑借各自的優(yōu)勢(shì)和可靠性發(fā)展成為主要光纖通信技術(shù)的領(lǐng)域，促進(jìn)了我國(guó)光纖通信技術(shù)的發(fā)展。

二、配電網(wǎng)光纖通信技術(shù)可靠性評(píng)估

近年來，隨著我國(guó)光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，大大改變了以往由于配電網(wǎng)的點(diǎn)多面廣、線路多、控制變化復(fù)雜等缺陷，提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的信息化和自動(dòng)化水平，但是，受安裝條件的限制，國(guó)內(nèi)的通信技術(shù)運(yùn)用電纜傳輸?shù)馁|(zhì)量較差，經(jīng)常導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸失敗等問題，可靠性差，使得建設(shè)完善的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)困難重重，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用和普及為建設(shè)一個(gè)高品質(zhì)的智能配電網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)造了可能性，在具有抗強(qiáng)電磁干擾的特性的優(yōu)點(diǎn)外，還表現(xiàn)出信息數(shù)據(jù)誤碼率低，傳輸速率快，信息數(shù)據(jù)的保密性高等性能。因此，對(duì)配電網(wǎng)光纖通信可靠性的評(píng)估具有重要工程和理論意義，由于配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的元件的可靠性受到其在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的配置位置和元件可靠性參數(shù)的影響，配電網(wǎng)中光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，既存在一般通信系統(tǒng)的共性，因其自身的特點(diǎn)發(fā)揮著不同領(lǐng)域上的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)配電網(wǎng)中光纖通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性評(píng)估問題，我國(guó)研究領(lǐng)域尚沒有完善的評(píng)估理論和方法，所以，本文采用一種基于最小路集和布爾代數(shù)的方法來評(píng)估光纖網(wǎng)絡(luò)可靠性。首先，基于對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估的體系的了解，要熟悉關(guān)于通信網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估的相關(guān)概念：①光纖通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠度：在規(guī)定條件和時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)或鏈路正常工作的概率；②光纖網(wǎng)絡(luò)通信連通性的可靠度：在規(guī)定條件和時(shí)間網(wǎng)絡(luò)保持連通的概率；③光纖網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備故障率：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或鏈路在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生系統(tǒng)故障的幾率；④光纖網(wǎng)絡(luò)通信平均壽命：網(wǎng)絡(luò)失效前平均工作時(shí)間或平均故障概率出現(xiàn)的間隔時(shí)間；⑤光纖網(wǎng)絡(luò)通信加權(quán)可靠度等。以上都是進(jìn)行光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)評(píng)估的概念，把握評(píng)估可靠性的指標(biāo)，從而根據(jù)評(píng)估模型對(duì)可靠性全面科學(xué)地進(jìn)行評(píng)估。

網(wǎng)絡(luò)可靠性算法的基本原理為：光纖網(wǎng)絡(luò)中能使源宿點(diǎn)連通的一組鏈路的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)路集。 這時(shí)，只要某個(gè)路集中任意一條鏈路發(fā)生故障便會(huì)使得其它源宿點(diǎn)不能正常進(jìn)行連通，那么此路集是一個(gè)系統(tǒng)中的最小路集，但不是唯一的。根據(jù)配電網(wǎng)中光纖通信網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估的原理，建立對(duì)配電網(wǎng)光纖通信網(wǎng)絡(luò)模型：首先，光纖通信網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)和鏈路組成的線性標(biāo)，進(jìn)行繪圖描述，而且明確每條網(wǎng)絡(luò)鏈路的可靠性和容量大??；其次，光纖網(wǎng)絡(luò)通信中的節(jié)點(diǎn)分別處于正常工作或故障這兩種狀態(tài)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)和鏈路相互獨(dú)立不影響，這意味這在節(jié)點(diǎn)和線路發(fā)生故障是相互獨(dú)立的，當(dāng)個(gè)別借點(diǎn)或鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)或鏈路不會(huì)因此受到影響；再次，要避免光纖網(wǎng)絡(luò)各個(gè)交換節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)定向循環(huán)鏈路，并且用最小路集和布爾代數(shù)的方法來評(píng)估網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的可用度，用數(shù)據(jù)的形式表現(xiàn)出來，直觀形象。用最小路集的方法表示配電網(wǎng)絡(luò)的正常工作模式，從而對(duì)配電網(wǎng)中光纖通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了可靠性評(píng)估，建立了配電通信網(wǎng)絡(luò)元件的可靠性模型，準(zhǔn)確地確定光纖網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和鏈路的可靠度，這種方法彌補(bǔ)了以往忽略網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響，更能真實(shí)地、準(zhǔn)確地反映光通信纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性程度，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的良好通用性、能夠迅速定位障礙位置以便及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)故障分析和解決，是一種有效的評(píng)估光纖網(wǎng)通信的方法。

三、配電網(wǎng)光纖通信網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估的意義及未來發(fā)展趨勢(shì)

配電網(wǎng)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的評(píng)估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)信息化的不斷發(fā)展和推進(jìn)，數(shù)字通信的水平大大提高，現(xiàn)代化的通信網(wǎng)絡(luò)正朝著光纜化和數(shù)字化的全方位發(fā)展和進(jìn)步，光纖通信的應(yīng)用和普及已成為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的一種必然趨勢(shì)，極大的發(fā)展和支持?jǐn)?shù)字信息化通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步，對(duì)配電網(wǎng)光纖通信可靠性的評(píng)估具有重要工程和理論意義，配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的元件的可靠性受到其在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的配置位置和元件可靠性參數(shù)的影響，準(zhǔn)確地評(píng)估出光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。隨著我國(guó)配電網(wǎng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，配電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)必將迎來新的發(fā)展前景，光纖技術(shù)的推廣和普及應(yīng)用，不僅承載著配電網(wǎng)自動(dòng)化的遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)等業(yè)務(wù)，而且在監(jiān)測(cè)傳感業(yè)務(wù)和材料制造業(yè)上都將有所前進(jìn)。不同類型的光纖通信系統(tǒng)在不同層次的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上將有更大的突破進(jìn)展，從而繼續(xù)發(fā)揮光纖材料為大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)開發(fā)提供巨大的支持力度。在未來光纖材料的設(shè)計(jì)上，將會(huì)朝著既高效又環(huán)保的材料方向前進(jìn)，更優(yōu)質(zhì)、高效地服務(wù)于現(xiàn)代化的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？傊?，現(xiàn)代化通信網(wǎng)絡(luò)離不開未來光纖技術(shù)的發(fā)展，各種光纖新材料的發(fā)展促進(jìn)配電網(wǎng)能光纖通信技術(shù)的進(jìn)步，為新一輪網(wǎng)絡(luò)信息革命在技術(shù)上帶來突破，極大的發(fā)展和促進(jìn)了配電網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

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