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(xiàng)生存性路由，其能夠確保高層網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)底層鏈路中斷時(shí)，依然可以維持暢通狀態(tài)。這一路由手段通常被運(yùn)用到波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的光路路由，同時(shí)也被用在跨層路由以及虛擬網(wǎng)絡(luò)至底層光網(wǎng)絡(luò)的映射工作中。生存性路由對波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)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(diǎn)數(shù)為n的網(wǎng)絡(luò)包括2n-1個(gè)割集，它們的計(jì)算復(fù)雜度會隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)不斷飛速上升?；诖?，本文提出了一項(xiàng)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(jià)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(wù)的重要度以及業(yè)務(wù)布局的均勻度，通過優(yōu)化業(yè)務(wù)路由方法，可以相應(yīng)地減少電力通信網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)平衡的業(yè)務(wù)路由機(jī)制，其依據(jù)業(yè)務(wù)重要度以及通道可用性開展業(yè)務(wù)路由，同時(shí)李彬等研究人員也給出了一項(xiàng)鏈路負(fù)載與業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)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(wù)傳輸威脅[1]。祁兵等研究學(xué)者針對電力通信網(wǎng)給出了共享風(fēng)險(xiǎn)鏈路組以及風(fēng)險(xiǎn)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(shí)，其業(yè)務(wù)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(dá)到100%，不過還存在節(jié)點(diǎn)故障和多故障問題。針對這一情況，相關(guān)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(jì)算和評估。有研究學(xué)者將馬爾可夫過程法作為光纖通信系統(tǒng)，進(jìn)而搭建一系列可靠性模型，接著再求出一個(gè)6節(jié)點(diǎn)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(xué)者分析了電力通信網(wǎng)運(yùn)作過程中波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的安全度，合理地計(jì)算網(wǎng)絡(luò)單元以及通信光路的實(shí)際可用性[3,4]。與此同時(shí)，程文清等研究學(xué)者搭建了電力光纖傳輸網(wǎng)過程中光端設(shè)施以及光纜的可靠性模型，針對差異化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的單條業(yè)務(wù)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(wù)必要及時(shí)計(jì)算出各項(xiàng)業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)程度和重要程度，然后再依據(jù)所計(jì)算出的信息對各個(gè)業(yè)務(wù)予以路由。如果要把它們直接運(yùn)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(dān)的工作較多，要對各個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)及重要度評測，很難確保在出現(xiàn)光纜故障時(shí)能夠在短期內(nèi)恢復(fù)全部業(yè)務(wù)[5]。為此，還需要進(jìn)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(luò)可靠性的過程中，當(dāng)下研究成果局限在計(jì)算單處通道的可用度以及計(jì)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(biāo)準(zhǔn)，本文將進(jìn)一步探索計(jì)算光纖通信環(huán)網(wǎng)更為精準(zhǔn)的方法。

2 可靠路由和可靠性測評方案分析

相關(guān)人員在開展可靠路由以及可靠性評估工作時(shí)，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(shí)際信息，采取多部件等效手段，進(jìn)一步評估各個(gè)環(huán)網(wǎng)鏈接的實(shí)際可用度，同時(shí)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(gè)鏈接源目的節(jié)點(diǎn)，然后計(jì)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(luò)的可靠路由[6]。接著再進(jìn)一步處理整個(gè)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(gè)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(gè)割集內(nèi)全部環(huán)網(wǎng)鏈接不通過同一處光纜，同時(shí)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(jìn)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(gè)鏈接的可用度、故障機(jī)率以及實(shí)際修復(fù)機(jī)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(shí)際可靠屬性。

在第一步，相關(guān)人員需要任意獲取兩個(gè)環(huán)網(wǎng)鏈接，將其當(dāng)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(dú)的連通分支，進(jìn)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(shí)，在第二步，最短路徑采取了Yen算法手段，預(yù)先獲取節(jié)點(diǎn)間的最短路徑，接著再利用遞歸手段，進(jìn)一步迭代獲取其余的路徑。在計(jì)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(diǎn)數(shù)就會越多，此時(shí)環(huán)網(wǎng)鏈接被終止的概率也就越高，而實(shí)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(jìn)行的預(yù)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(jìn)行計(jì)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(gè)取值包括實(shí)際故障概率、修復(fù)概率以及實(shí)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(diǎn)給定，共同構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)，可用一處部件等效。相關(guān)人員可將光纜以及節(jié)點(diǎn)當(dāng)作環(huán)網(wǎng)鏈接的元件，如果要通過n處節(jié)點(diǎn)以及m處光纜，可靠性分析n+m個(gè)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(jì)算出環(huán)網(wǎng)鏈接的可用度，接著就能夠進(jìn)一步推導(dǎo)出該等效部件的故障概率以及修復(fù)概率，而環(huán)網(wǎng)鏈接l通過的n處節(jié)點(diǎn)以及m條光纜就會被當(dāng)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(guān)系，以可靠性框圖作為主要前提，通過可靠性關(guān)系式來計(jì)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(fù)荷的低速業(yè)務(wù)流信號具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。只要有一處節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)異常，那么釋放或抵達(dá)這一節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)就不會被全部的用戶獲取。這一節(jié)點(diǎn)與其他元件間屬于串聯(lián)的關(guān)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(wù)就會經(jīng)過環(huán)網(wǎng)中的保護(hù)路徑進(jìn)行恢復(fù)。不過如果環(huán)網(wǎng)鏈接出現(xiàn)多處問題時(shí)，環(huán)網(wǎng)就會被分割為多個(gè)單獨(dú)子網(wǎng)，起始與終止節(jié)點(diǎn)都處于各個(gè)獨(dú)立子網(wǎng)的業(yè)務(wù)流中，很難被順利地傳輸出去。值得注意的是，僅有當(dāng)超過n-1個(gè)環(huán)網(wǎng)鏈接順利運(yùn)作時(shí)，這才能夠保證各項(xiàng)業(yè)務(wù)能夠順利的傳輸，也就是確保環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)可靠運(yùn)作。在分析環(huán)網(wǎng)可靠性時(shí)，還需要注意及時(shí)將環(huán)網(wǎng)退出系統(tǒng)劃定成節(jié)點(diǎn)集以及鏈接集兩個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)要保證節(jié)點(diǎn)集與鏈接集間是一種重要的串聯(lián)關(guān)系，而鏈接集子系統(tǒng)內(nèi)部就可以被當(dāng)作是一個(gè)m/n的可修系統(tǒng)。其中，m即n-1，只有當(dāng)n-1個(gè)鏈接順利運(yùn)作，此時(shí)鏈接集子系統(tǒng)方可獲得運(yùn)作保障[10]。

4 結(jié) 論

本文進(jìn)一步分析了電力光纖通信環(huán)網(wǎng)與底層光纜網(wǎng)絡(luò)中的可靠路由以及可靠性評測難題，相應(yīng)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(jì)算精準(zhǔn)程度。