基于高速铁路光传送网络的节点重要性及保护策略研究

发布时间：2020-11-21 13:14

　　 高速铁路光传送网络是保证铁路安全运行的基础,可以为列车的状态监测、运行控制、调度指挥、远程故障诊断等方面提供准确、及时的信息传递。一旦光传送网络发生中断,会严重影响高速铁路正常的运行秩序。为避免网络故障给铁路运营带来巨大损失,对高速铁路光传送网节点重要性、节点故障定位和节点保护策略的研究是必不可少的。已有的节点重要性算法仅从单一静态或动态维度考虑,并不适用于高速铁路光传送网络的安全运行;针对节点故障定位,已有研究的关注点是合理分配监测器,但其成本较高;已有的预置圈(Pre-configured Cycle,P-Cycle)节点保护算法,其基础圈的构造较为复杂,并且没有利用节点的先验效率(Apriori Efficicency,AE)对节点型P-Cycle进行评估与筛选。故本文对已有的节点重要性、节点故障定位与节点P-Cycle算法进行改进,主要研究成果如下:(1)基于节点的静态网络维度和动态网络维度,本文提出了二维评估算法(Two Dimensional Evaluation Algorithm,TDEA),并将其应用于无权和加权网络中。对于静态网络维度,本文运用越重要的节点对周围节点影响越大的思想改进了重要性贡献矩阵(Node Importance Contribution Matrix,NICM)算法。同时选取节点效率和相邻节点贡献率作为评估指标。对于动态网络维度,本文选取通过节点的流量作为评估指标。仿真结果验证了算法的准确性和指标的有效性,并且TDEA算法运行时间优于NICM算法。(2)针对节点故障定位,本文提出光脉冲反射器定位方法。该定位方法是将光脉冲反射器置于每条链路两侧,输入一个光脉冲后,计算总输出信号与各脉冲反射器理论反射信号的互相关函数值,与所设阈值进行比较,可准确定位故障位置。针对节点保护,提出了基于单节点故障保护的相切圈合并算法(Tangent P-Cycle MergingAlgorithm,TPMA)。具体步骤如下:首先以中心节点所有邻接链路扩展的方式构造环绕节点的最小圈;然后以修正的先验效率(modify Apriori Efficicency,m-AE)为限制条件,合并m-AE增大的相切P-Cycle;最后,通过设置参数K,可得到不同跳数P-Cycle的平均m-AE。利用典型网络拓扑COST239进行仿真,结果表明,TPMA算法构造最小圈的时间、所得备选圈个数,圈的平均m-AE均优于已有的节点环绕圈挖掘算法(Node-encircling P-Cycle Mining Algorithm,NCMA)。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.1;U285
【部分图文】：

征的高速列车运行控制系统。这些发展趋势的根本是信息服务，核心是安全，关??键是信息通信网络，支撑这些发展趋势的重要基础设施是高速铁路光传输网络。??铁路光传输网逻辑结构如图１－１所示。??连接铁路总公神１８个關，／??为路局至铁路总公司、路购／?ｆ??路局之间的直达业务互通提供／??传输通道?＿—???????巧巧ｒｍｍ?￣７??站段间大颗粒业务传送、各站?／?／ＬｌＲｔｏ?、??段至路局调度中心的业务传送?、＇，?？ｉｐ?＇?．?ｙ??及为沿线接入层提供保护??为铁略沿线每个区间节点及较／??大的接入业务姑点提供接入服?Ｓｓ｜ｆＴ２Ｊ３Ｍｙ?Ｗ：匿：馨??＾?／?＆闷固定租户?移动用户??图１－１传输网逻辑结构图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｌｏｇｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ??全路光传输网分为骨干层、汇聚层和接入层三层结构。骨干层的传输设备为??１??

２－２（ａ）所示。光分插复用器可以作为光网络的接入节点，具备检测光信道性能、检??测故障、管理网络等功能。光交叉连接（ＯＸＣ），由光输入接口、光交换单元、光输??出接口和控制及管理单元组成［３３］，如图２－２（ｂ）所示。根据不同的工作机理有以下三??种连接方式（１）光波长交叉连接：实现波长交换；（２）光时隙交叉连接：具有光时分交??换的功能；（３）光码交叉连接：通过光码字的变换实现。光交叉连接可以作为光网??络的光交换节点，具备交换、放大光信号，路由选择等功能。??／Ｉ?ｋ?，—￣ｎ?ｎ?ｎ??＿Ｑ??２??光１?＿Ｑ＿?１?光光光?ｉ??＾?锂?？输交?输?？??■＂１１１１１１１１１１?复’?＇Ｓ?—?？?入?ｓ?换?Ｓ?出?？???用???？??？接?单?接?？??ｋ器?器Ｊ?ｐ?元?ａ??＼｜?丨—控?Ｉ?［／?［＝＾＞?Ｎ??Ｕ?Ｕ?Ｕ??Ｎ??ｑ?Ｔ?Ｔ?Ｔ??ｗ?（控制及管理单元?３??ａ）?ＯＡＤＭ结构示意图?ｂ）?ＯＸＣ结构示意图??ａ）?ＯＡＤＭ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｂ）?ＯＸＣ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??图２－２?ＯＡＤＭ及ＯＸＣ结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?ＯＡＤＭ?ａｎｄ?ＯＸＣ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．１．５节点冗余方式??目前，铁路光传输网中，节点保护可分为网元级和设备级保护［３４］。网元保护??指单个网元设备失效后，可以通过其它网元恢复从该网元上下的业务，使得业务??不受影响。通过在通信机房内设置两个光分插复用（ＯＡＤＭ）设备，运用业务规划的??方式

２－２（ａ）所示。光分插复用器可以作为光网络的接入节点，具备检测光信道性能、检??测故障、管理网络等功能。光交叉连接（ＯＸＣ），由光输入接口、光交换单元、光输??出接口和控制及管理单元组成［３３］，如图２－２（ｂ）所示。根据不同的工作机理有以下三??种连接方式（１）光波长交叉连接：实现波长交换；（２）光时隙交叉连接：具有光时分交??换的功能；（３）光码交叉连接：通过光码字的变换实现。光交叉连接可以作为光网??络的光交换节点，具备交换、放大光信号，路由选择等功能。??／Ｉ?ｋ?，—￣ｎ?ｎ?ｎ??＿Ｑ??２??光１?＿Ｑ＿?１?光光光?ｉ??＾?锂?？输交?输?？??■＂１１１１１１１１１１?复’?＇Ｓ?—?？?入?ｓ?换?Ｓ?出?？???用???？??？接?单?接?？??ｋ器?器Ｊ?ｐ?元?ａ??＼｜?丨—控?Ｉ?［／?［＝＾＞?Ｎ??Ｕ?Ｕ?Ｕ??Ｎ??ｑ?Ｔ?Ｔ?Ｔ??ｗ?（控制及管理单元?３??ａ）?ＯＡＤＭ结构示意图?ｂ）?ＯＸＣ结构示意图??ａ）?ＯＡＤＭ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｂ）?ＯＸＣ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??图２－２?ＯＡＤＭ及ＯＸＣ结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?ＯＡＤＭ?ａｎｄ?ＯＸＣ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??２．１．５节点冗余方式??目前，铁路光传输网中，节点保护可分为网元级和设备级保护［３４］。网元保护??指单个网元设备失效后，可以通过其它网元恢复从该网元上下的业务，使得业务??不受影响。通过在通信机房内设置两个光分插复用（ＯＡＤＭ）设备，运用业务规划的??方式
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本文编号：2893053