高速铁路光传送网络多链路故障保护策略研究

发布时间：2020-03-20 13:06

【摘要】：高速铁路光传送网络是高速铁路地面基础设施的核心,承载着列车运行相关的关键信息,保障了列车运行的安全可靠。随着高速铁路光传送网络承载业务种类不断增加,不同业务类型对于网络可靠性与实时性要求不断提高,保障高速铁路光传送网络的安全运行是铁路通信网络保护与恢复技术的研究重点。本论文主要研究了高速铁路光传送网络多链路故障保护策略,研究重点为基于业务流等级分级的光传送网络保护与恢复技术,满足不同类型业务的可靠性与实时性要求,提高了多链路故障情景下网络的生存性。1.本文提出了一种P-cycle优化构造启发式算法C-Grow(Combination-Grow)。该算法在计算P-cycle保护性能时充分考虑了构造P-cycle的实际代价与最大保护能力,通过引入P-cycle评价指标保护代价效率K进行前U个中间圈的筛选,使用圈交叉合并的方法,严格限制了构造P-cycle的数量,提升了 P-cycle的实际性能。COST239、SmallNet与NSFNet三种网络拓扑的仿真结果表明相同的链路权重下,C-Grow算法在P-cycle数量、平均保护代价效率、平均先验效率方面均优于已有的P-cycle构造算法Grow。2.本文提出了一种基于业务流等级分级的故障保护恢复算法SC-FPRA(Service Classification-Failure Protection Recovery Algorithm)。针对高速铁路光传送网络承载的业务流对网络可靠性与实时性要求将业务流分类。该算法在P-cycle构造与配置过程中,优先为承载高等级业务流的链路配置P-cycle并引入P-cycle评价指标高等级保护效率 HGPE(High Grade Protection Efficiency),综合考虑了 P-cycle 对承载高等级业务容量链路的保护能力及实际业务容量的保护能力。当网络中发生单链路故障时,利用网络中预配置的P-cycle实现对故障链路保护;当网络中发生双链路故障时,利用网络中预配置好的P-cycle最大限度地实现对网络中的承载高等级业务流链路的保护,当预配置的P-cycle无法满足需求时,在网络中利用链路动态路由恢复的方法为故障链路寻找恢复路径。仿真结果表明:算法SC-FPRA相比于CIDA(Capacitated Iterative Design Algorithm)算法以耗费少量空闲资源及增加少量算法耗时为代价实现了对网络中承载高等级业务流的链路更好地保护。在双链路故障情景下能够实现对故障链路近乎100%的保护恢复效果,具有较好的保护恢复性能。
【图文】：

光传送网络,铁路,路局

光传送网络技术（ＯＴＮ，Ｏｐｔｉｃａｌ邋Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ）是铁路传输网的主要技术，逡逑铁路光传送网络分为三层结构——接入层、汇聚层及骨干层，铁路光传送网络结逡逑构如图２－１所示。逡逑＇＾逦＾￣连接铁路总公司和１８个路逡逑—逦口逦＼逦局，为路局至铁路总公逡逑Ｃ逦骨干层逦司、路局与路局间的直达逡逑业务互通提供传输通道逡逑广逦以各路局为单位，实现局逡逑＾逦＼邋内各站段间大颗粒业务传逡逑Ｉ逦汇聚层逦＾邋ｊ）送、各站段至路局调度中逡逑Ｃ逦心的业务传送逡逑你、曰广逦为铁路沿线每个灥节点逡逑（区间固定用户）按人辰（移动用户）及较大的接入业务站点提逡逑供接入服务逡逑图２－１铁路光传送网络结构逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｒａｉｌｗａｙ邋ｏｐｔｉｃａｌ邋ｔｒａｎｓｐｏｒｔ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑骨干层传输网建设概况：２０１０年起，铁路骨干层传输网络逐渐改进以覆盖全逡逑国路局。在ＯＴＮ＋ＳＤＨ光传输网络中，ＯＴＮ采用４０波１０Ｇ／１００Ｇ混传、１＋１线路逡逑保护系统；ＳＤＨ采用二纤双向复用段保护环组网，具有较强的自愈能力。两者设逡逑备统一管理，环上通信中心和重要铁路局分别配置两套服务器及远程热备份，各逡逑铁路局或通信段网络管理中心配置远程复示终端。逡逑汇聚层传输网主要承载局管内铁路沿线区间接入的业务，将其传送到铁路局逡逑调度节点与核心网节点

分布情况,链路,业务容量

逑／ｒｉ逡逑图３－１节点型Ｐ－ｃｙｃｌｅ保护策略逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３－１邋Ｎｏｄｅ邋Ｐ－ｃｙｃｌｅ邋ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ邋ｓｔｒａｔｅｇｙ逡逑图３－２链路型Ｐ－ｃｙｃｌｅ保护策略逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３－２邋Ｌｉｎｋ邋Ｐ－ｃｙｃｌｅ邋ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ邋ｓｔｒａｔｅｇｙ逡逑根据网络拓扑的动态性或网络所承载业务的多变性将Ｐ－ｃｙｄｅ保护策略也可分逡逑为动态Ｐ－ｃｙｃｌｅ保护策略与静态Ｐ－ｃｙｃｌｅ保护策略。逡逑动态Ｐ－ｃｙｄｅ保护策略面对网络运行过程中各个节点其连接的业务容量随时可逡逑能发生改变，因此该类保护策略需要实时地对网络中的Ｐ－ｃｙｃｌｅ进行调整才能保证逡逑网络中的业务容量始终处于保护之中。动态Ｐ－ｃｙｄｅ保护策略可以根据网络中业务逡逑容量的变化情况选择生成新的Ｐ－ｃｙｃｌｅ或从备选集合中挑选出合适的Ｐ－ｃｙｃｌｅ进行逡逑配置［４］］。除此之外，也可以提前预估出网络中业务容量的分配情况，选择和静态逡逑Ｐ－ｃｙｄｅ保护策略相似的方法构造或配置Ｐ－ｃｙｄｅ［４２］。但该方法不能很好地应对网络逡逑中出现大规模变化的情况，且资源利用率较低。逡逑静态Ｐ－ｃｙｄｅ保护策略考虑网络中业务容量具有稳定性，较长时间保持不变且逡逑网络拓扑未发生变化。根据网络中业务工作容量的分布情况及网络拓扑结构可以逡逑进行Ｐ－ｃｙｄｅ构造与配置，，实现对网络中工作容量的保护［４３Ｌ本文研究重点为静态逡逑１７逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1;U285.6

【参考文献】