生存性分析模型的光纖通信論文范文

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1網(wǎng)絡(luò)生存性分析數(shù)學模型

現(xiàn)代計算機仿真技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)的生存性分析提供了很大的幫助，根據(jù)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點，通過計算機仿真，可以模擬網(wǎng)絡(luò)遇到故障時的情景，并以節(jié)點的負載率較低和工作路徑跳數(shù)較少為原則對新的業(yè)務(wù)路徑進行搜尋。建立的數(shù)學模型如下:假設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)由于某種原因造成兩傳輸站點之間的光纖斷裂，定義斷開的光纖鏈路名稱為m∈L(φ)，其上承載的業(yè)務(wù)集合為S(θ)，L(φ)表示光纖鏈路集合，整個網(wǎng)絡(luò)站點的集合為N(Θ)，則對S(θ)中的業(yè)務(wù)si∈S(θ)按照如下公式進行重新計算。

2生存性分析平臺的實現(xiàn)步驟

根據(jù)以上模型，編程實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)生存性分析平臺軟件，平臺包含網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)入、網(wǎng)絡(luò)圖形化編輯、新業(yè)務(wù)拓展分析、網(wǎng)絡(luò)負載分析、網(wǎng)絡(luò)均衡性分析、網(wǎng)絡(luò)故障應(yīng)急預(yù)案評估等功能。軟件的總體思路是:對業(yè)務(wù)優(yōu)先權(quán)進行分級，通過計算帶寬，尋求最優(yōu)路徑，盡可能地使所有業(yè)務(wù)資源分配合理，即在保障優(yōu)先級高的業(yè)務(wù)順利進行的情形下，盡可能讓低優(yōu)先級的業(yè)務(wù)也能夠進行，以期發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)最大的效益。軟件實現(xiàn)步驟如下:a)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和配置網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。本系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源建立網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)流程為網(wǎng)絡(luò)模型分配業(yè)務(wù)，為進行網(wǎng)絡(luò)生存性分析做好準備。b)模擬網(wǎng)絡(luò)故障。邊和節(jié)點都有可能出現(xiàn)故障。在本文的網(wǎng)絡(luò)仿真模型中，對鏈路和傳輸站故障進行無差別對待。因為一條鏈路損壞代表這條鏈路的兩個節(jié)點間無法傳遞信息，而一個節(jié)點損壞表示與這個節(jié)點相連的所有鏈路都無法傳遞信息，節(jié)點的兩個鄰接節(jié)點之間也無法通過此節(jié)點進行通信。假設(shè)某一節(jié)點由于受到人為或自然的破壞，創(chuàng)建兩個特殊的變量記錄這條鏈路所承載的業(yè)務(wù)和每條業(yè)務(wù)的路由。c)更新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，重新配置損壞鏈路上的業(yè)務(wù)。當某一條鏈路損壞時，把它看做是原網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上去掉一條邊，然后對其上的業(yè)務(wù)按新業(yè)務(wù)拓展和保護方法重新分配。因為本文的業(yè)務(wù)是分級保護的，一級業(yè)務(wù)實行1+1路由保護，即隨時都有一條路由進行保護，一旦損壞的鏈路上有一級業(yè)務(wù)，那么系統(tǒng)將立即切換到備用路由，同時又對其尋找另一條保護路由。而對二級和三級業(yè)務(wù)根據(jù)業(yè)務(wù)配置原則對其進行重新配置路由即可。d)網(wǎng)絡(luò)性能分析。針對網(wǎng)絡(luò)拓撲、業(yè)務(wù)分配方案和設(shè)備配置情況計算分析網(wǎng)絡(luò)各項性能指標，包含節(jié)點性能分析、鏈路性能分析、區(qū)域/網(wǎng)絡(luò)分析、均衡性分析和規(guī)劃方案比較等。這些性能指標便于用戶分析當前規(guī)劃方案的網(wǎng)絡(luò)總體性能，對于進一步指導(dǎo)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)瓶頸的解決有著重大的作用。e)顯示結(jié)果。仿真后系統(tǒng)將會將生存性分析的結(jié)果呈現(xiàn)出來，顯示結(jié)果包括業(yè)務(wù)名稱、原始路由以及新分配的替代路由。

3生存性分析仿真結(jié)果

本文自主開發(fā)出應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的生存性分析模塊的主菜單包括導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)、編輯模式、刪除光纖、一鍵仿真和使用幫助，界面如圖2所示。以現(xiàn)有的部分網(wǎng)絡(luò)資源為例，建立一個網(wǎng)絡(luò)模型，并仿照真實網(wǎng)絡(luò)的運行方式為模型分配業(yè)務(wù)并進行仿真。網(wǎng)絡(luò)模型的拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示。假設(shè)A-I這條光纖由于外界因素遭到破壞，那么就可以在仿真時將這條光纖刪除，在刪除光纖時軟件系統(tǒng)會提醒用戶這條光纖上所承載的業(yè)務(wù)將會重新分配路由，用戶確認后開始刪除，刪除后的網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖4所示。系統(tǒng)對受影響的業(yè)務(wù)重新分配路由的仿真過程如下:系統(tǒng)首先將這些業(yè)務(wù)保存在已定義好的變量S(θ)中，然后調(diào)用Find()函數(shù)去尋找新的路徑，對刪除光纖上承載的業(yè)務(wù)進行重新分配，仿真結(jié)果如圖5所示。從結(jié)果中可以看出，A-I這段光纖鏈路被刪除后，其承載的業(yè)務(wù)都找到了新的工作路由，所有的業(yè)務(wù)都是在保證網(wǎng)絡(luò)負載盡可能均衡的情況下進行分配的。當某一個站點容量不足時就選擇其他的傳輸節(jié)點，并記錄容量不足的節(jié)點，并對管理員提示:容量不足請擴容。如果是節(jié)點故障，則與該節(jié)點直接相連的所有鏈路將失效，軟件將按照網(wǎng)絡(luò)負載均衡的原則對失效鏈路上的所有業(yè)務(wù)進行重新分配和評估，得到相應(yīng)的仿真結(jié)果。

4結(jié)束語

由于光纖通信網(wǎng)絡(luò)承載的各種高質(zhì)量業(yè)務(wù)(語音、視頻、數(shù)據(jù)等)越來越多，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障而導(dǎo)致通信中斷，將會造成不可估量的損失。本文針對光纖通信網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)復(fù)雜、人工方法無法準確評估光纖通信網(wǎng)絡(luò)故障對其承載業(yè)務(wù)的影響、難以制定科學有效的應(yīng)對預(yù)案等難題，利用計算機仿真技術(shù)建立網(wǎng)絡(luò)生存性分析模型、開發(fā)網(wǎng)絡(luò)仿真與優(yōu)化平臺，模擬光纖通信網(wǎng)絡(luò)鏈路和節(jié)點故障，評估各類應(yīng)對預(yù)案的優(yōu)劣，按照業(yè)務(wù)保護等級原則快速生成業(yè)務(wù)保護預(yù)案，提高了預(yù)案的科學性和有效性。預(yù)案在實際網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時最大限度地減輕了故障對其承載業(yè)務(wù)的影響，增強了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，更好地發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)效益。此外，通過仿真評估網(wǎng)絡(luò)各個鏈路和各個節(jié)點故障對其承載的各類不同級別業(yè)務(wù)的影響程度，能夠科學有效地判斷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理性，給出網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化配置方案，為光纖通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、運行維護管理和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供科學的決策依據(jù)。

作者：王培國劉發(fā)彪黃煒李澤單位：成都市江漢路31號網(wǎng)管中心電子科技大學通信與信息工程學院