生存性分析模型的光纖通信論文范文

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1網絡生存性分析數學模型

現代計算機仿真技術的發展為網絡的生存性分析提供了很大的幫助，根據光纖通信網絡的結構特點，通過計算機仿真，可以模擬網絡遇到故障時的情景，并以節點的負載率較低和工作路徑跳數較少為原則對新的業務路徑進行搜尋。建立的數學模型如下:假設通信網絡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)，其上承載的業務集合為S(θ)，L(φ)表示光纖鏈路集合，整個網絡站點的集合為N(Θ)，則對S(θ)中的業務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步驟

根據以上模型，編程實現網絡生存性分析平臺軟件，平臺包含網絡結構導入、網絡圖形化編輯、新業務拓展分析、網絡負載分析、網絡均衡性分析、網絡故障應急預案評估等功能。軟件的總體思路是:對業務優先權進行分級，通過計算帶寬，尋求最優路徑，盡可能地使所有業務資源分配合理，即在保障優先級高的業務順利進行的情形下，盡可能讓低優先級的業務也能夠進行，以期發揮網絡最大的效益。軟件實現步驟如下:a)構建網絡結構和配置網絡業務。本系統能夠根據現有的網絡資源建立網絡模型，并根據現實網絡中的業務流程為網絡模型分配業務，為進行網絡生存性分析做好準備。b)模擬網絡故障。邊和節點都有可能出現故障。在本文的網絡仿真模型中，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點間無法傳遞信息，而一個節點損壞表示與這個節點相連的所有鏈路都無法傳遞信息，節點的兩個鄰接節點之間也無法通過此節點進行通信。假設某一節點由于受到人為或自然的破壞，創建兩個特殊的變量記錄這條鏈路所承載的業務和每條業務的路由。c)更新網絡結構，重新配置損壞鏈路上的業務。當某一條鏈路損壞時，把它看做是原網絡結構上去掉一條邊，然后對其上的業務按新業務拓展和保護方法重新分配。因為本文的業務是分級保護的，一級業務實行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務，那么系統將立即切換到備用路由，同時又對其尋找另一條保護路由。而對二級和三級業務根據業務配置原則對其進行重新配置路由即可。d)網絡性能分析。針對網絡拓撲、業務分配方案和設備配置情況計算分析網絡各項性能指標，包含節點性能分析、鏈路性能分析、區域/網絡分析、均衡性分析和規劃方案比較等。這些性能指標便于用戶分析當前規劃方案的網絡總體性能，對于進一步指導規劃和網絡瓶頸的解決有著重大的作用。e)顯示結果。仿真后系統將會將生存性分析的結果呈現出來，顯示結果包括業務名稱、原始路由以及新分配的替代路由。

3生存性分析仿真結果

本文自主開發出應用于網絡優化的生存性分析模塊的主菜單包括導入網絡、編輯模式、刪除光纖、一鍵仿真和使用幫助，界面如圖2所示。以現有的部分網絡資源為例，建立一個網絡模型，并仿照真實網絡的運行方式為模型分配業務并進行仿真。網絡模型的拓撲結構如圖3所示。假設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會提醒用戶這條光纖上所承載的業務將會重新分配路由，用戶確認后開始刪除，刪除后的網絡拓撲如圖4所示。系統對受影響的業務重新分配路由的仿真過程如下:系統首先將這些業務保存在已定義好的變量S(θ)中，然后調用Find()函數去尋找新的路徑，對刪除光纖上承載的業務進行重新分配，仿真結果如圖5所示。從結果中可以看出，A-I這段光纖鏈路被刪除后，其承載的業務都找到了新的工作路由，所有的業務都是在保證網絡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點，并記錄容量不足的節點，并對管理員提示:容量不足請擴容。如果是節點故障，則與該節點直接相連的所有鏈路將失效，軟件將按照網絡負載均衡的原則對失效鏈路上的所有業務進行重新分配和評估，得到相應的仿真結果。

4結束語

由于光纖通信網絡承載的各種高質量業務(語音、視頻、數據等)越來越多，一旦出現網絡故障而導致通信中斷，將會造成不可估量的損失。本文針對光纖通信網絡承載的業務復雜、人工方法無法準確評估光纖通信網絡故障對其承載業務的影響、難以制定科學有效的應對預案等難題，利用計算機仿真技術建立網絡生存性分析模型、開發網絡仿真與優化平臺，模擬光纖通信網絡鏈路和節點故障，評估各類應對預案的優劣，按照業務保護等級原則快速生成業務保護預案，提高了預案的科學性和有效性。預案在實際網絡故障發生時最大限度地減輕了故障對其承載業務的影響，增強了網絡的可靠性，更好地發揮了網絡的建設效益。此外，通過仿真評估網絡各個鏈路和各個節點故障對其承載的各類不同級別業務的影響程度，能夠科學有效地判斷網絡結構的合理性，給出網絡優化配置方案，為光纖通信網絡的規劃、運行維護管理和網絡優化提供科學的決策依據。

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