电力光纤通信环网的可靠路由与可靠性

2021-12-08龙康

通信电源技术 2021年16期

龙康

（国网湖南省电力有限公司郴州供电分公司，湖南郴州 423000）

0 引言

可靠路由作为一项生存性路由，其能够确保高层网络在各个底层链路中断时，依然可以维持畅通状态。这一路由手段通常被运用到波分复用网络的光路路由，同时也被用在跨层路由以及虚拟网络至底层光网络的映射工作中。生存性路由对波分复用网络的各个割集展开核查，如此一来就可以确保相同割集的全部光路不通过相同光纤。节点数为n的网络包括2n-1个割集，它们的计算复杂度会随着网络节点数不断飞速上升。基于此，本文提出了一项可靠路由及可靠性测评方案，希望能够帮助可靠路由获取较高的可用度，由此给同行带来一定的参考价值。

1 电力光纤通信环网改善路由现状

利用评估业务的重要度以及业务布局的均匀度，通过优化业务路由方法，可以相应地减少电力通信网的风险程度。长期以来，已经有许多研究人员提出了各种各样改善路由的方法，如风险平衡的业务路由机制，其依据业务重要度以及通道可用性开展业务路由，同时李彬等研究人员也给出了一项链路负载与业务风险平衡的路由优化算法，如此可以缓解电力通信网的阻塞率以及业务传输威胁[1]。祁兵等研究学者针对电力通信网给出了共享风险链路组以及风险平衡的路由优化算法[2]。

可靠路由可以确保单根光缆中断时，其业务还可以顺利传送，也就是单光缆故障的情况下，环网可用度能够达到100%，不过还存在节点故障和多故障问题。针对这一情况，相关人员要对出现上述故障的电力光纤通信环网的可靠性能予以计算和评估。有研究学者将马尔可夫过程法作为光纤通信系统，进而搭建一系列可靠性模型，接着再求出一个6节点SDH环网的可用性，不过其并未将环网链接在光缆网中的路由考虑其中。而有研究学者分析了电力通信网运作过程中波分复用网络的安全度，合理地计算网络单元以及通信光路的实际可用性[3,4]。与此同时，程文清等研究学者搭建了电力光纤传输网过程中光端设施以及光缆的可靠性模型，针对差异化网络架构下的单条业务通道可靠性展开了评测。

通过上述研究不难看出，在优化电力通信网路由的过程中，务必要及时计算出各项业务的风险程度和重要程度，然后再依据所计算出的信息对各个业务予以路由。如果要把它们直接运用至电力光纤通信网，因电力光缆光纤规模相对较大，所承担的工作较多，要对各个业务进行风险及重要度评测，很难确保在出现光缆故障时能够在短期内恢复全部业务[5]。为此，还需要进一步研究环网在底层光缆网上极易求解的可靠路由手段来处理难题。值得注意的是，在评测电力光纤网络可靠性的过程中，当下研究成果局限在计算单处通道的可用度以及计算环网可用度的下限值。而上述成果还无法契合电力光纤通信网的高可靠性标准，本文将进一步探索计算光纤通信环网更为精准的方法。

2 可靠路由和可靠性测评方案分析

相关人员在开展可靠路由以及可靠性评估工作时，常常采取基于割集的可靠路由手段，由此来确保环网全部链接不会经过同一处光缆。在此情况下，环网依然能够维持畅通。根据可靠路由的实际信息，采取多部件等效手段，进一步评估各个环网链接的实际可用度，同时还要采取可靠性框图法估算光纤环网可靠作用，具体测评方法阐述如下。

第一步，研究人员要探寻出环网的合理边割集；第二步，分析环网各个链接源目的节点，然后计算底层光缆网中比较短的路径；第三步，充分利用环网映射至底层光缆网络的可靠路由[6]。接着再进一步处理整个线性规划算法，将上一环节中所获取的割集内各个环网链接至它们多条光缆路径中的某一条，这就要求人们确保各个割集内全部环网链接不通过同一处光缆，同时将环网链接通过的整体光缆数量最小化；第四步，根据环网链接的可靠路由信息，采取多部件等效手段，进一步搭建环网链接的可靠性模型，估算环网中各个链接的可用度、故障机率以及实际修复机率；第五步，搭建环网可靠性模型，接着再合理化利用可靠性框图法估算光纤环网的实际可靠属性。

在第一步，相关人员需要任意获取两个环网链接，将其当作主要的环网边割集，该边割集会将环网划分成两处单独的连通分支，进而让检测边割集规模缩减成n（n-1）的一半，逐渐拆解问题获取解答[7,8]。同时，在第二步，最短路径采取了Yen算法手段，预先获取节点间的最短路径，接着再利用递归手段，进一步迭代获取其余的路径。在计算最短路径的情况下，所估算的依据就是环网链接通过的跳数。跳数越大，光缆路径所通过的光缆数量以及光节点数就会越多，此时环网链接被终止的概率也就越高，而实际可用度就会降低。第一步以及第二步都是经过高级语言编程进行的预处置，第三步的可靠路由是经过整数线性规划算法求解获取，第四步以及第五步的环网和链接可靠属性都是采取可靠性框图法进行计算。

3 环网的可靠性测评方法分析

3.1 环网链接的多部件等效手段

通常来说，光纤通信环内环网链接的可靠性各个取值包括实际故障概率、修复概率以及实际可用度。上述数值往往通过这一链接的光缆以及光节点给定，共同构成串联系统，可用一处部件等效。相关人员可将光缆以及节点当作环网链接的元件，如果要通过n处节点以及m处光缆，可靠性分析n+m个元件就能够使用一处等效部件来呈现。换言之，研究人员要先根据串联系统的属性计算出环网链接的可用度，接着就能够进一步推导出该等效部件的故障概率以及修复概率，而环网链接l通过的n处节点以及m条光缆就会被当作是串联系统[9]。

3.2 可靠性框图法

该方法即充分探索系统和部件在可靠性层面的逻辑关系，以可靠性框图作为主要前提，通过可靠性关系式来计算系统的可靠性能。针对光纤通信二纤倒换环网，它们所负荷的低速业务流信号具有很强的现实价值。只要有一处节点出现异常，那么释放或抵达这一节点的业务就不会被全部的用户获取。这一节点与其他元件间属于串联的关系，只要环网链接出现不良问题，通过故障链接的业务就会经过环网中的保护路径进行恢复。不过如果环网链接出现多处问题时，环网就会被分割为多个单独子网，起始与终止节点都处于各个独立子网的业务流中，很难被顺利地传输出去。值得注意的是，仅有当超过n-1个环网链接顺利运作时，这才能够保证各项业务能够顺利的传输，也就是确保环网系统可靠运作。在分析环网可靠性时，还需要注意及时将环网退出系统划定成节点集以及链接集两个系统，同时要保证节点集与链接集间是一种重要的串联关系，而链接集子系统内部就可以被当作是一个m/n的可修系统。其中，m即n-1，只有当n-1个链接顺利运作，此时链接集子系统方可获得运作保障[10]。