電力光纖通信環(huán)網(wǎng)的可靠路由與可靠性

龍 康

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司郴州供電分公司，湖南 郴州 423000）

0 引 言

可靠路由作為一項生存性路由，其能夠確保高層網(wǎng)絡在各個底層鏈路中斷時，依然可以維持暢通狀態(tài)。這一路由手段通常被運用到波分復用網(wǎng)絡的光路路由，同時也被用在跨層路由以及虛擬網(wǎng)絡至底層光網(wǎng)絡的映射工作中。生存性路由對波分復用網(wǎng)絡的各個割集展開核查，如此一來就可以確保相同割集的全部光路不通過相同光纖。節(jié)點數(shù)為n的網(wǎng)絡包括2n-1個割集，它們的計算復雜度會隨著網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)不斷飛速上升。基于此，本文提出了一項可靠路由及可靠性測評方案，希望能夠幫助可靠路由獲取較高的可用度，由此給同行帶來一定的參考價值。

1 電力光纖通信環(huán)網(wǎng)改善路由現(xiàn)狀

利用評估業(yè)務的重要度以及業(yè)務布局的均勻度，通過優(yōu)化業(yè)務路由方法，可以相應地減少電力通信網(wǎng)的風險程度。長期以來，已經(jīng)有許多研究人員提出了各種各樣改善路由的方法，如風險平衡的業(yè)務路由機制，其依據(jù)業(yè)務重要度以及通道可用性開展業(yè)務路由，同時李彬等研究人員也給出了一項鏈路負載與業(yè)務風險平衡的路由優(yōu)化算法，如此可以緩解電力通信網(wǎng)的阻塞率以及業(yè)務傳輸威脅[1]。祁兵等研究學者針對電力通信網(wǎng)給出了共享風險鏈路組以及風險平衡的路由優(yōu)化算法[2]。

可靠路由可以確保單根光纜中斷時，其業(yè)務還可以順利傳送，也就是單光纜故障的情況下，環(huán)網(wǎng)可用度能夠達到100%，不過還存在節(jié)點故障和多故障問題。針對這一情況，相關人員要對出現(xiàn)上述故障的電力光纖通信環(huán)網(wǎng)的可靠性能予以計算和評估。有研究學者將馬爾可夫過程法作為光纖通信系統(tǒng)，進而搭建一系列可靠性模型，接著再求出一個6節(jié)點SDH環(huán)網(wǎng)的可用性，不過其并未將環(huán)網(wǎng)鏈接在光纜網(wǎng)中的路由考慮其中。而有研究學者分析了電力通信網(wǎng)運作過程中波分復用網(wǎng)絡的安全度，合理地計算網(wǎng)絡單元以及通信光路的實際可用性[3,4]。與此同時，程文清等研究學者搭建了電力光纖傳輸網(wǎng)過程中光端設施以及光纜的可靠性模型，針對差異化網(wǎng)絡架構(gòu)下的單條業(yè)務通道可靠性展開了評測。

通過上述研究不難看出，在優(yōu)化電力通信網(wǎng)路由的過程中，務必要及時計算出各項業(yè)務的風險程度和重要程度，然后再依據(jù)所計算出的信息對各個業(yè)務予以路由。如果要把它們直接運用至電力光纖通信網(wǎng)，因電力光纜光纖規(guī)模相對較大，所承擔的工作較多，要對各個業(yè)務進行風險及重要度評測，很難確保在出現(xiàn)光纜故障時能夠在短期內(nèi)恢復全部業(yè)務[5]。為此，還需要進一步研究環(huán)網(wǎng)在底層光纜網(wǎng)上極易求解的可靠路由手段來處理難題。值得注意的是，在評測電力光纖網(wǎng)絡可靠性的過程中，當下研究成果局限在計算單處通道的可用度以及計算環(huán)網(wǎng)可用度的下限值。而上述成果還無法契合電力光纖通信網(wǎng)的高可靠性標準，本文將進一步探索計算光纖通信環(huán)網(wǎng)更為精準的方法。

2 可靠路由和可靠性測評方案分析

相關人員在開展可靠路由以及可靠性評估工作時，常常采取基于割集的可靠路由手段，由此來確保環(huán)網(wǎng)全部鏈接不會經(jīng)過同一處光纜。在此情況下，環(huán)網(wǎng)依然能夠維持暢通。根據(jù)可靠路由的實際信息，采取多部件等效手段，進一步評估各個環(huán)網(wǎng)鏈接的實際可用度，同時還要采取可靠性框圖法估算光纖環(huán)網(wǎng)可靠作用，具體測評方法闡述如下。

第一步，研究人員要探尋出環(huán)網(wǎng)的合理邊割集；第二步，分析環(huán)網(wǎng)各個鏈接源目的節(jié)點，然后計算底層光纜網(wǎng)中比較短的路徑；第三步，充分利用環(huán)網(wǎng)映射至底層光纜網(wǎng)絡的可靠路由[6]。接著再進一步處理整個線性規(guī)劃算法，將上一環(huán)節(jié)中所獲取的割集內(nèi)各個環(huán)網(wǎng)鏈接至它們多條光纜路徑中的某一條，這就要求人們確保各個割集內(nèi)全部環(huán)網(wǎng)鏈接不通過同一處光纜，同時將環(huán)網(wǎng)鏈接通過的整體光纜數(shù)量最小化；第四步，根據(jù)環(huán)網(wǎng)鏈接的可靠路由信息，采取多部件等效手段，進一步搭建環(huán)網(wǎng)鏈接的可靠性模型，估算環(huán)網(wǎng)中各個鏈接的可用度、故障機率以及實際修復機率；第五步，搭建環(huán)網(wǎng)可靠性模型，接著再合理化利用可靠性框圖法估算光纖環(huán)網(wǎng)的實際可靠屬性。

在第一步，相關人員需要任意獲取兩個環(huán)網(wǎng)鏈接，將其當作主要的環(huán)網(wǎng)邊割集，該邊割集會將環(huán)網(wǎng)劃分成兩處單獨的連通分支，進而讓檢測邊割集規(guī)模縮減成n（n-1）的一半，逐漸拆解問題獲取解答[7,8]。同時，在第二步，最短路徑采取了Yen算法手段，預先獲取節(jié)點間的最短路徑，接著再利用遞歸手段，進一步迭代獲取其余的路徑。在計算最短路徑的情況下，所估算的依據(jù)就是環(huán)網(wǎng)鏈接通過的跳數(shù)。跳數(shù)越大，光纜路徑所通過的光纜數(shù)量以及光節(jié)點數(shù)就會越多，此時環(huán)網(wǎng)鏈接被終止的概率也就越高，而實際可用度就會降低。第一步以及第二步都是經(jīng)過高級語言編程進行的預處置，第三步的可靠路由是經(jīng)過整數(shù)線性規(guī)劃算法求解獲取，第四步以及第五步的環(huán)網(wǎng)和鏈接可靠屬性都是采取可靠性框圖法進行計算。

3 環(huán)網(wǎng)的可靠性測評方法分析

3.1 環(huán)網(wǎng)鏈接的多部件等效手段

通常來說，光纖通信環(huán)內(nèi)環(huán)網(wǎng)鏈接的可靠性各個取值包括實際故障概率、修復概率以及實際可用度。上述數(shù)值往往通過這一鏈接的光纜以及光節(jié)點給定，共同構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)，可用一處部件等效。相關人員可將光纜以及節(jié)點當作環(huán)網(wǎng)鏈接的元件，如果要通過n處節(jié)點以及m處光纜，可靠性分析n+m個元件就能夠使用一處等效部件來呈現(xiàn)。換言之，研究人員要先根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的屬性計算出環(huán)網(wǎng)鏈接的可用度，接著就能夠進一步推導出該等效部件的故障概率以及修復概率，而環(huán)網(wǎng)鏈接l通過的n處節(jié)點以及m條光纜就會被當作是串聯(lián)系統(tǒng)[9]。

3.2 可靠性框圖法

該方法即充分探索系統(tǒng)和部件在可靠性層面的邏輯關系，以可靠性框圖作為主要前提，通過可靠性關系式來計算系統(tǒng)的可靠性能。針對光纖通信二纖倒換環(huán)網(wǎng)，它們所負荷的低速業(yè)務流信號具有很強的現(xiàn)實價值。只要有一處節(jié)點出現(xiàn)異常，那么釋放或抵達這一節(jié)點的業(yè)務就不會被全部的用戶獲取。這一節(jié)點與其他元件間屬于串聯(lián)的關系，只要環(huán)網(wǎng)鏈接出現(xiàn)不良問題，通過故障鏈接的業(yè)務就會經(jīng)過環(huán)網(wǎng)中的保護路徑進行恢復。不過如果環(huán)網(wǎng)鏈接出現(xiàn)多處問題時，環(huán)網(wǎng)就會被分割為多個單獨子網(wǎng)，起始與終止節(jié)點都處于各個獨立子網(wǎng)的業(yè)務流中，很難被順利地傳輸出去。值得注意的是，僅有當超過n-1個環(huán)網(wǎng)鏈接順利運作時，這才能夠保證各項業(yè)務能夠順利的傳輸，也就是確保環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)可靠運作。在分析環(huán)網(wǎng)可靠性時，還需要注意及時將環(huán)網(wǎng)退出系統(tǒng)劃定成節(jié)點集以及鏈接集兩個系統(tǒng)，同時要保證節(jié)點集與鏈接集間是一種重要的串聯(lián)關系，而鏈接集子系統(tǒng)內(nèi)部就可以被當作是一個m/n的可修系統(tǒng)。其中，m即n-1，只有當n-1個鏈接順利運作，此時鏈接集子系統(tǒng)方可獲得運作保障[10]。

4 結(jié) 論

本文進一步分析了電力光纖通信環(huán)網(wǎng)與底層光纜網(wǎng)絡中的可靠路由以及可靠性評測難題，相應地給出了針對性的測評方案與方法，該方案能夠提升可靠性能測評的計算精準程度。