電力光纖通信環網的可靠路由與可靠性

龍 康

（國網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，其能夠確保高層網絡在各個底層鏈路中斷時，依然可以維持暢通狀態。這一路由手段通常被運用到波分復用網絡的光路路由，同時也被用在跨層路由以及虛擬網絡至底層光網絡的映射工作中。生存性路由對波分復用網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。節點數為n的網絡包括2n-1個割集，它們的計算復雜度會隨著網絡節點數不斷飛速上升。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 電力光纖通信環網改善路由現狀

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

可靠路由可以確保單根光纜中斷時，其業務還可以順利傳送，也就是單光纜故障的情況下，環網可用度能夠達到100%，不過還存在節點故障和多故障問題。針對這一情況，相關人員要對出現上述故障的電力光纖通信環網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，進而搭建一系列可靠性模型，接著再求出一個6節點SDH環網的可用性，不過其并未將環網鏈接在光纜網中的路由考慮其中。而有研究學者分析了電力通信網運作過程中波分復用網絡的安全度，合理地計算網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過程中光端設施以及光纜的可靠性模型，針對差異化網絡架構下的單條業務通道可靠性展開了評測。

通過上述研究不難看出，在優化電力通信網路由的過程中，務必要及時計算出各項業務的風險程度和重要程度，然后再依據所計算出的信息對各個業務予以路由。如果要把它們直接運用至電力光纖通信網，因電力光纜光纖規模相對較大，所承擔的工作較多，要對各個業務進行風險及重要度評測，很難確保在出現光纜故障時能夠在短期內恢復全部業務[5]。為此，還需要進一步研究環網在底層光纜網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網可用度的下限值。而上述成果還無法契合電力光纖通信網的高可靠性標準，本文將進一步探索計算光纖通信環網更為精準的方法。

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，由此來確保環網全部鏈接不會經過同一處光纜。在此情況下，環網依然能夠維持暢通。根據可靠路由的實際信息，采取多部件等效手段，進一步評估各個環網鏈接的實際可用度，同時還要采取可靠性框圖法估算光纖環網可靠作用，具體測評方法闡述如下。

第一步，研究人員要探尋出環網的合理邊割集；第二步，分析環網各個鏈接源目的節點，然后計算底層光纜網中比較短的路徑；第三步，充分利用環網映射至底層光纜網絡的可靠路由[6]。接著再進一步處理整個線性規劃算法，將上一環節中所獲取的割集內各個環網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全部環網鏈接不通過同一處光纜，同時將環網鏈接通過的整體光纜數量最小化；第四步，根據環網鏈接的可靠路由信息，采取多部件等效手段，進一步搭建環網鏈接的可靠性模型，估算環網中各個鏈接的可用度、故障機率以及實際修復機率；第五步，搭建環網可靠性模型，接著再合理化利用可靠性框圖法估算光纖環網的實際可靠屬性。

在第一步，相關人員需要任意獲取兩個環網鏈接，將其當作主要的環網邊割集，該邊割集會將環網劃分成兩處單獨的連通分支，進而讓檢測邊割集規模縮減成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，所估算的依據就是環網鏈接通過的跳數。跳數越大，光纜路徑所通過的光纜數量以及光節點數就會越多，此時環網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過高級語言編程進行的預處置，第三步的可靠路由是經過整數線性規劃算法求解獲取，第四步以及第五步的環網和鏈接可靠屬性都是采取可靠性框圖法進行計算。

3 環網的可靠性測評方法分析

3.1 環網鏈接的多部件等效手段

通常來說，光纖通信環內環網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。上述數值往往通過這一鏈接的光纜以及光節點給定，共同構成串聯系統，可用一處部件等效。相關人員可將光纜以及節點當作環網鏈接的元件，如果要通過n處節點以及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。換言之，研究人員要先根據串聯系統的屬性計算出環網鏈接的可用度，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，而環網鏈接l通過的n處節點以及m條光纜就會被當作是串聯系統[9]。

3.2 可靠性框圖法

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

4 結 論

本文進一步分析了電力光纖通信環網與底層光纜網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。