（信號與信息處理專業(yè)論文）光網(wǎng)絡(luò)中基于騎士巡游的鏈路故障定位機制研究.pdf

重慶郵電大學(xué)碩士論文摘要 摘要 隨著業(yè)務(wù)多樣性的發(fā)展 光網(wǎng)絡(luò)向著動態(tài)特性 可擴展性等方向迅速發(fā)展 然 而人們對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求遠遠超過了保障網(wǎng)絡(luò)生存性技術(shù)的更新速度 由于光網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩?當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時 會引起巨大的數(shù)據(jù)丟失 甚至可能給整個 網(wǎng)絡(luò)帶來災(zāi)難性后果 因此網(wǎng)絡(luò)故障的保護和恢復(fù)方法需要解決這種由波長容量上 升所帶來的業(yè)務(wù)可用性下降問題 在透明光網(wǎng)絡(luò)中 故障定位是故障保護和恢復(fù)的 前提條件 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障出現(xiàn)之后 需要根據(jù)相應(yīng)的定位機制來確定故障發(fā)生的位置 進而執(zhí)行保護和恢復(fù)操作 因此 準(zhǔn)確 快速的鏈路故障探測與定位方法能夠有效 降低網(wǎng)絡(luò)故障所帶來的損失 針對光網(wǎng)絡(luò)中的單鏈路故障和多鏈路故障 文中分別 給出了一種故障定位的方法 文中給出了一種基于騎士巡游的單鏈路故障定位策略 由于網(wǎng)絡(luò)拓撲 無向圖 棋盤三者之間存在一定的聯(lián)系 根據(jù)騎士巡游理論 提出使用棋盤對網(wǎng)絡(luò)建立故障 定位模型 然后提出一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點度數(shù)感知的分裂方法 將網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點 鏈 路一一映射到相應(yīng)大小的棋盤上 并且能夠反映網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點與鏈路之間的連接關(guān) 系 同時構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)與棋盤的靜態(tài)映射表 最后依據(jù)騎士巡游理論的思想 利用探測 信號返回網(wǎng)絡(luò)中的故障鏈路信息 通過查找靜態(tài)映射表定位出故障鏈路的準(zhǔn)確位置 在保證單鏈路故障完全定位的情況下 對故障定位時間和鏈路覆蓋長度進行了仿真 和分析 仿真結(jié)果表明在使用較少的網(wǎng)絡(luò)資源情況下 該策略也能夠有效的 快速 的定位網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的單個鏈路故障 針對網(wǎng)絡(luò)中的多鏈路故障 文中給出了一種基于騎士巡游理論的故障定位機制 該機制將網(wǎng)絡(luò)中的多故障定位過程分為初始化 網(wǎng)元抽象 探測 鏈路匹配四個階 段 首先根據(jù)騎士巡游理論 建立多故障鏈路定位的網(wǎng)絡(luò)模型 并利用帶有約束條 件的網(wǎng)元抽象方法將網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點和鏈路映射到一個帶有漏洞的棋盤上 然后 在備選探測信號節(jié)點周期性發(fā)送探測信號 目的節(jié)點將收到的有效光路存儲在鏈表 中 最后通過鏈路匹配計算網(wǎng)絡(luò)中的故障鏈路 文中分析了多故障定位機制的算法 復(fù)雜度以及故障定位概率 仿真結(jié)果表明在保證業(yè)務(wù)請求率的情況下可以對網(wǎng)絡(luò)中 并發(fā)的多條鏈路故障進行完全定位 同時能夠相對降低故障定位的時間復(fù)雜度 從 而為解決光網(wǎng)絡(luò)中的多故障定位技術(shù)提供了一種有效的方法 關(guān)鍵詞 光網(wǎng)絡(luò) 騎士巡游 故障定位 性能監(jiān)測 重慶郵電大學(xué)碩士論文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h eb u s i n e s sd i v e r s i t y t h em a i nc h a r a c t e ro ft h eo p t i c a l n e t w o r ki nt h ef u t u r ei sd y n a m i ca n ds c a l a b i l i t y h o w e v e r t h ed e m a n df o rt h en e t w o r k b u s i n e s si sf a rm o r et h a nt h er a t eo ft h en e t w o r ks u r v i v a b l et e c h n o l o g yu p d a t e s a n e t w o r kf a i l u r ew i l lc a u s eah u g el o s so fd a t a o re v e nc o u l dh a v ed i s a s t r o u s c o n s e q u e n c e sf o rt h ee n t i r en e t w o r kf o rt h eh i 曲s p e e dd a t at r a n s m i s s i o ni nt h eo p t i c a l n e t w o r k c o n s e q u e n t l y u s i n gn e t w o r kf a u l tp r o t e c t i o na n dr e s t o r a t i o nm e t h o d s t h e p r o b l e ms h o u l db es o l v e d w h i c ht h eb u s i n e s sa v a i l a b i l i t y i s d e c r e a s i n gw i t ht h e w a v e l e n g t hc a p a c i t yi n c r e a s i n gr a p i d l y i nt h et r a n s p a r e n to p t i c a ln e t w o r kt h ef a u l t l o c a l i z a t i o ni st h ep r e r e q u i s i t ef o rt h ef a u l tp r o t e c t i o na n dr e s t o r a t i o n w h e nan e t w o r k f a i l u r eo c c u r s t h ef a u l t sl o c a t i o nn e e dt ob ef o u n du s i n gt h ea p p r o p r i a t em e c h a n i s m a n d t h e nt h eo p e r a t i o n so ff a u l tp r o t e c t i o na n dr e s t o r a t i o ni sa p p l i e d i no r d e rt or e d u c i n gt h e l o s s e se f f e c t i v e l yc a u s e db yt h en e t w o r kf a i l u r e s t h ef a u l tl o c a l i z a t i o nm e t h o d ss h o u l db e a c c u r a t ea n dr a p i d t h e r e f o r e t h em e t h o d sf o rl i n kf a i l u r el o c a l i z a t i o ni nt h eo p t i c a l n e t w o r ka r ep r o p o s e di nt h ep a p e r i nt h ep a p e r b a s e do nt h eh a i g h t st o u rt h e o r y an o v e ls t r a t e g yf o rt h es i n g l e l i n k f a i l u r el o c a l i z a t i o ni sp r o p o s e d d u et ot h e r ea r es o m en a t u r eo fr e l a t i o n sb e t w e e nt h e n e t w o r kt o p o l o g ya n dc h e s s b o a r d af a u l tl o c a l i z a t i o nm o d e li se s t a b l i s h e db yt h e c h e s s b o a r db a s e do nk n i g h t st o u rt h e o r y ad e g r e e sa w a r en o d es p l i t t i n gm e t h o di s p r o p o s e di nt h el o c a l i z a t i o ns t r a t e g y t h e n t h en o d e s a n dl i n k so f t h en e t w o r ka l em a p p e d o nt h es q u a r e sa n ds t e p so ft h ec o r r e s p o n d i n gc h e s s b o a r d a n dt h ec o n n e c t i v i t yb e t w e e n t h en o d e sa n dl i n k si sr e f l e c t e do nt h ec h e s s b o a r d m e a n w h i l e t h es t a t i cm a p p i n gt a b l ei s e s t a b l i s h e db e t w e e nt h en e t w o r ka n dc h e s s b o a r d s u b s e q u e n t l y b a s e do nt h ek n i g h t st o u r t h e o r y t h ep r o b i n gs i g n a l sa r es e n tp e r i o d i c a l l yt od e t e c tt h en e t w o r ks t a t u si nr e a l t i m e m a n n e r b ys e a r c h i n gt h es t a t i cm a p p i n gt a b l e t h es i n g l e l i n kf a i l u r ei sl o c a t e da c c o r d i n g t or e t u r n e df a u l ti n f o r m a t i o no n c et h el i n kf a i l u r ei sd e t e c t e d i nt h ec a s eo fa c h i e v i n g u n a m b i g u o u sf a i l u r el o c a l i z a t i o no fa n ys i n 酉el i n kf a i l u r ei nt h en e t w o r k t h el o c a l i z a t i o n t i m ea n dc o v e rl e n g t ho fl i n k sa r ea n a l y s i s n u m e r i c a lr e s u l t ss h o wt h a tt h es i n g l e l i n k f a i l u r ec a nb el o c a t e de f f e c t i v e l ya n dr a p i d l yb yt h ep r o p o s e ds t r a t e g y w h i c hu s e sl e s s n e t w o r kr e s o u r c e s f o rt h em u l t i 1 i n k sf a i l u r el o c a l i z a t i o ni nt h eo p t i c a ln e t w o r k am e c h a n i s mb a s e do n 重慶郵電大學(xué)碩士論文 k n i g h t st o u rt h e o r yi sp r e s e n t e d a n dt h el o c a l i z a t i o nm e c h a n i s mc o n s i s t so f f o u rp h a s e s i n i t i a l i z i n g n e t w o r ke l e m e n ta b s t r a c t i n g d e t e c t i n ga n dm a t c h i n gp h a s e s f i r s t l y b a s e do n 妊班 st o u rt h e o r y am u l t i f a u l tl o c a l i z a t i o nm o d e li se s t a b l i s h e d b yu s i n gt h em e t h o d o fn e t w o r ke l e m e n ta b s t r a c t i n gw i t hc o n s t r a i n t s t h en o d e so ft h en e t w o r ka r em a p p e do n t h es q u a r e so ft h ec o r r e s p o n d i n gc h e s s b o a r dw i t ht h eh o l e s w h o s es i z ei sl a r g ee n o u g h s e c o n d l y t h ep r o b i n gs i g n a l sa r es e n tp e r i o d i c a l l ya tt h es p a r en o d e s i nt h en e t w o r k a f t e r ap e r i o do ft i m e t h ee f f e c t i v el i g h t p a t h sw h i c ha r er e c e i v e da tt h ed e s t i n a t i o na r es t o r e d i nt h el i s t t h e r e f o r e t h ef a u l tl i n k sa l ec o m p u t e db ym a t c h i n gt h el i n k si nt h el i s t i nt h e t e r m so ft i m ea n ds p a c ec o m p l e x i t i e sa r ee v a l u a t e df o rt h ep r o p o s e dm e c h a n i s mi nt h e p a p e r m e a n w h i l e t h e f a u l tl o c a l i z a t i o np r o b a b i l i t yi ss i m u l a t e d a n dt h es i m u l a t i o n r e s u l t ss h o wt h a tt h ep r o p o s e df a u l tl o c a l i z a t i o nm e c h a n i s m c a l lb e a c h i e v i n g u n a m b i g u o u sf a i l u r el o c a l i z a t i o n u n d e rt h ec o n d i t i o n so fg u a r a n t e e i n gr a t eo fs e r v i c e r e q u e s ti nt h en e t w o r k a n dt h et i m ec o m p l e x i t yi sr e l a t i v e l yl o w e r h e n c e a ne f f e c t i v e t e c h n o l o g yi sp r o p o s e df o rs o l v i n gt h el i n kf a i l u r el o c a l i z a t i o ni n t h en e t w o r k k e y w o r d s o p t i c a ln e t w o r k k n i g h t st o u r f a u l tl o c a l i z a t i o n p e r f o r m a n c em o n i t o r i n g i i i 重慶郵電大學(xué)碩士論文第一章緒論 第一章緒論 光網(wǎng)絡(luò)作為信息社會主要的通信網(wǎng)絡(luò) 其承載的業(yè)務(wù)已由傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)擴展 到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及多媒體為代表的寬帶業(yè)務(wù) 成為所有通信系統(tǒng)所依賴的主干通信系 統(tǒng) 而且為了滿足人們對多種類型業(yè)務(wù)的動態(tài)需求 光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)從點到點的方 式向網(wǎng)狀組網(wǎng) 智能控制等體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)特性 可擴展性的方向迅速發(fā)展 以適應(yīng) 多種業(yè)務(wù)的突發(fā)性和靈活性 從而經(jīng)濟有效地完成多種業(yè)務(wù)的混合傳輸 與此同時 也為網(wǎng)絡(luò)管理帶來了巨大的挑戰(zhàn) 例如網(wǎng)絡(luò)中若發(fā)生光纖斷裂 節(jié)點失效等故障后 會造成大量的數(shù)據(jù)丟失 甚至可能給整個網(wǎng)絡(luò)帶來災(zāi)難性后果 因此在保障網(wǎng)絡(luò)的 通信質(zhì)量 可靠性 生存性等網(wǎng)絡(luò)性能方面 光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要持續(xù)不斷地進行更新 1 1 光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程 隨著人們對新業(yè)務(wù)的不斷需求 通信技術(shù)得到迅速發(fā)展 特別是疋業(yè)務(wù)的迅猛 崛起 導(dǎo)致全球信息量呈級數(shù)增長 通信業(yè)務(wù)也由傳統(tǒng)單一的電話業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向高速 數(shù)據(jù)和以多媒體為代表的寬帶業(yè)務(wù) 對通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬和容量提出了越來越高的要 求 光纖的巨大潛在帶寬和波分復(fù)用 w a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g w d m 技術(shù) 日益廣泛的應(yīng)用 使光纖通信技術(shù)逐漸成為支撐通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù) 而目前 單波長傳輸速率已經(jīng)達到4 0 g b i t s 進一步提高單波長傳輸速率的技術(shù)仍在不斷地 更新 w d m 技術(shù) 2 是在一根光纖中同時傳輸多波長光信號的一項技術(shù) 其特點主要 有以下幾個方面 1 充分利用光纖的巨大帶寬資源 在很大程度上解決了傳輸?shù)膸拞栴} 2 實現(xiàn)了單根光纖的雙向傳輸 同時w d m 技術(shù)可以將多個波長復(fù)用起來在 單根光纖中傳輸 從而節(jié)省大量的線路投資 3 w d m 技術(shù)中的各個波長相互獨立 可以同時傳輸多種不同類型的信號 完 成各種業(yè)務(wù)信號的復(fù)用和分離 從而實現(xiàn)多媒體信號的混合傳輸 4 降低器件的超高速要求 在原有的許多光電器件的響應(yīng)速度已明顯不足的 情況下仍可實現(xiàn)大容量傳輸 5 口的傳送通道 w d m 信道對數(shù)據(jù)格式是透明的 即與信號的速率和電調(diào)制 方式無關(guān) 在網(wǎng)絡(luò)擴充和發(fā)展中是理想的擴容手段 為引入帶寬新業(yè)務(wù)提供了方便 6 高度的組網(wǎng)靈活性 可靠性 經(jīng)濟性以及多種應(yīng)用形式 如長途干線的傳 重慶郵電大學(xué)碩士論文第一章緒論 輸網(wǎng)絡(luò) 局域網(wǎng)等 由于w d m 網(wǎng)絡(luò)具有高容量 波長路由 透明性 可重構(gòu)性 兼容性等優(yōu)越特 性 使得w d m 光傳送網(wǎng)為通信傳輸網(wǎng)絡(luò)提供了一個大容量 經(jīng)濟 高生存性和靈 活性的傳輸基礎(chǔ)設(shè)施 w d m 光傳送網(wǎng)中的每個波長速率可達4 0 g b i t s 單根光纖 可傳送1 6 0 個以上波長 極大地提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬容量 另外 通過光交叉連接和光 分叉復(fù)用技術(shù)的綜合使用 w d m 光傳送網(wǎng)可以實現(xiàn)光波長信道的動態(tài)重構(gòu)功能 即根據(jù)傳送網(wǎng)中業(yè)務(wù)量的變化和需要 動態(tài)地調(diào)整光路層中的波長資源和光纖路徑 資源的分配 極大地提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率 同時在器件發(fā)生失效 線路中斷以 及節(jié)點故障時 為了不影響網(wǎng)絡(luò)上層業(yè)務(wù)的傳輸 可以通過波長信道的重新配置或 保護倒換的方式 為發(fā)生故障的信道重新尋找路由 使網(wǎng)絡(luò)迅速實現(xiàn)自愈或恢復(fù) 1 1 隨著人們對網(wǎng)絡(luò)容量 質(zhì)量 業(yè)務(wù)種類等方面提出了更高的要求 通信網(wǎng)絡(luò)向高速 率 高帶寬 高服務(wù)質(zhì)量等方向發(fā)展 用以滿足不斷增長的業(yè)務(wù)需求和對服務(wù)質(zhì)量 的要求 而w d m 光傳送網(wǎng)具有的優(yōu)越特性 使其逐漸成為備受青睞的研究對象 隨著w d m 技術(shù)的日趨成熟 t b i t s 量級甚至更高傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)已初步形成 從而對通信網(wǎng)絡(luò)的容量安排 業(yè)務(wù)量設(shè)計 組網(wǎng)方式等都產(chǎn)生巨大影響 其中為了 提高光傳送網(wǎng)的交換能力 逐漸提出了i po v e ra t m i po v e rs o n e t s d h i po v e r w d m 等光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 如圖1 1 所示為三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 1 1 o v e rw d m 是指直接 在光層上運行的因特網(wǎng) 綜合利用了m 技術(shù)和w d m 的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 合理的在p 層與光學(xué)層之間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理 保護恢復(fù) 流量工程等優(yōu)化配置 形成一種簡單高 效的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 采用i po v e rw d m 技術(shù) 同時省去了a t m 層和s d h 層 可以 減少網(wǎng)絡(luò)各層之間的中間冗余部分 從而簡化了網(wǎng)絡(luò)管理 提高了傳輸效率 降低 了額外開銷 并且可以與口的非對稱業(yè)務(wù)量特性相匹配 能夠充分利用帶寬資源 節(jié)省網(wǎng)絡(luò)運營商的成本 從而間接地降低了用戶獲得通信業(yè)務(wù)的費用 是一種最直 接 最簡單 最有效的口網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 非常適用于大型的p 骨干網(wǎng)p l a i p o v e r a t mc o i p o v e r s d h c i p o v e r w d m 圖1 1 三種光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 目前整個通信網(wǎng)絡(luò)正朝著數(shù)字化 m 化 寬帶化 智能化和個人化方向飛速發(fā) 展 而未來網(wǎng)絡(luò)可能會以軟交換為核心 光聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ) 兼容所有三網(wǎng)技術(shù)的開放 2 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第一章緒論 體系架構(gòu)方向發(fā)展 而w d m 技術(shù)在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的同時 將向著更多波長 更高速 率 更大容量和更長距離的方向發(fā)展 1 2 光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測技術(shù)的目標(biāo)是通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)來實時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的失效 事件和故障情況 為故障定位 故障排除 故障通告和業(yè)務(wù)恢復(fù)提供指示和參考信 息 因此 快速 準(zhǔn)確的故障監(jiān)測和定位技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)故障保護和恢復(fù)機制的前提條 件 將直接決定網(wǎng)絡(luò)生存性 w d m 技術(shù)的迅速發(fā)展 單根光纖承載著巨大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 由于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母?速性 即使一個簡單的業(yè)務(wù)中斷 也可能導(dǎo)致社會各個部門發(fā)生災(zāi)難性問題 因此 光性能監(jiān)測是動態(tài)w d m 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的一個至關(guān)重要的問題 光性能監(jiān)測技術(shù) 4 是 利用網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)測設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵參數(shù)進行實時監(jiān)測 并及時報告網(wǎng)絡(luò)的工作 狀態(tài) 其最大目標(biāo)是最小化監(jiān)測時間和最大化網(wǎng)絡(luò)可用性 提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率 光性能監(jiān)測 4 是一種對光信號質(zhì)量和光信道的物理層監(jiān)測技術(shù) 可以將光性能 監(jiān)測參數(shù)分為光信道監(jiān)測參數(shù)和信號質(zhì)量參數(shù) 光性能監(jiān)測存在于網(wǎng)絡(luò)中的物理層 到網(wǎng)絡(luò)高層 并且為每一層的數(shù)據(jù)完整性提供保證 如表1 1 所示 光信道監(jiān)測參 數(shù)提供信道工作狀態(tài)信息 而信號質(zhì)量參數(shù)被用于評估每條信道上的信號質(zhì)量 表1 1 光性能監(jiān)測參數(shù)分類 光信道監(jiān)測參數(shù)信號質(zhì)量參數(shù) 總功率帶內(nèi)光信噪比 o s n r 信道功率 q 因子 b e r e s n r 信道波長色散 光譜o s n r 比特速率 文獻 4 7 中指出了當(dāng)前的光性能監(jiān)測技術(shù)不足以支撐未來光交換網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 需求 并提出將其中的某些性能監(jiān)測操作必須向下轉(zhuǎn)移到物理層 由于在光傳輸網(wǎng) 絡(luò)中各層的物理光網(wǎng)絡(luò)層和光層監(jiān)測任務(wù)和方法各不相同 雖然將光傳輸網(wǎng)絡(luò)分為 m 以虹m s d h d m 等多層 可以提高網(wǎng)絡(luò)的透明性和數(shù)據(jù)傳輸效率 降低網(wǎng)絡(luò)監(jiān) 測成本 但也使高層更不容易發(fā)現(xiàn)物理層上的故障 同時不利于故障的檢測和恢復(fù) 若可以快速檢測和恢復(fù)物理層的網(wǎng)絡(luò)故障 而且高層次的網(wǎng)絡(luò)能夠及時獲得更多地 物理層信息 就能同時避免數(shù)據(jù)的丟失和高層錯誤操作的發(fā)生 那么網(wǎng)絡(luò)的管理將 會更加有效1 7 j 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測 8 可以分為被動監(jiān)測和主動監(jiān)測 主動監(jiān)測包含發(fā)送業(yè)務(wù)到網(wǎng)絡(luò)中去 重慶郵電大學(xué)碩士論文第一章緒論 抽查網(wǎng)絡(luò)屬性 而被動監(jiān)測不產(chǎn)生額外的業(yè)務(wù)量 只是監(jiān)測通過網(wǎng)絡(luò)中的某些特定 節(jié)點的業(yè)務(wù) 例如統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)中的分組包 比較復(fù)雜的應(yīng)用是分析 檢查分組包的分 組頭 因此被動監(jiān)測主要應(yīng)用于測量網(wǎng)絡(luò)中的一些特定元件的性能等 例如鏈路吞 吐量 統(tǒng)計包的大小等 但是從應(yīng)用觀點來看 被動監(jiān)測機制不能保證兩個業(yè)務(wù)傳 送端點之間的可靠性 使其不能滿足端到端的服務(wù)質(zhì)量 而主動監(jiān)測通常能夠獲得 端到端的數(shù)據(jù)統(tǒng)計 比如數(shù)據(jù)吞吐量 損耗和路由可用性等網(wǎng)絡(luò)特性 另外可以在 被選擇的節(jié)點之間形成業(yè)務(wù) 使得主動探測在設(shè)計探測流時能夠提供更好的靈活性 其中探測流包含需要測量的網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù) 例如發(fā)送探針測量一個路由上的平均延 時和損耗 較好的探針測量技術(shù)能夠識別網(wǎng)絡(luò)瓶頸和可用帶寬或者評估交叉業(yè)務(wù)量 它的主要缺點是擴散性 有時探針可能會修改路由條件等 主動監(jiān)測技術(shù)能夠有效地解決網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測應(yīng)用問題 使用主動探測可以實時監(jiān)測 網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài) 識別產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)屬性紊亂的原因 并診斷網(wǎng)絡(luò)中故障發(fā)生的根本原 因 因此主動監(jiān)測技術(shù)的一個有效應(yīng)用是進行網(wǎng)絡(luò)故障的定位 其中主動探測機制 執(zhí)行故障定位時包含探針位置的選擇 問題探測和問題確定三個步驟 主動探測主 要是利用探針策略進行實時觀察網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 首先發(fā)送最小數(shù)目的探針進行初始化 然后選擇合適的網(wǎng)絡(luò)位置放置探針 并從選定的探針位置發(fā)送探測信號來獲取網(wǎng)絡(luò) 信息 這種方式可以減少管理業(yè)務(wù) 提高精確度和及時診斷 隨著業(yè)務(wù)需求的迅速發(fā)展 使得人們對數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的要求遠遠超出網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 的更新速度 對保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性 安全性 服務(wù)質(zhì)量等方面提出了更高的要求 為了保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性 需要實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 并對潛在的網(wǎng)絡(luò)危害及時采取保 護措施 譬如如何有效進行光信道的性能監(jiān)測等關(guān)鍵技術(shù)還需要進一步的研究 1 3 光網(wǎng)絡(luò)故障分類 光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測機制是網(wǎng)絡(luò)故障定位 恢復(fù)能夠有效實現(xiàn)的前提條件 監(jiān)測技 術(shù)的優(yōu)劣將直接影響網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定性 通過實時監(jiān)測可為網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量提供可 靠保障 并將相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) 因此當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時 能夠有效的根據(jù)告警信息進行故障定位并及時恢復(fù) 從而保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠行?1 3 1 網(wǎng)絡(luò)故障的分類 網(wǎng)絡(luò)通信的目的 9 1 是將信號準(zhǔn)確無誤的從信源傳輸?shù)叫潘?而信號在傳遞過程 中需要經(jīng)過多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 可以通過將監(jiān)控點放在網(wǎng)絡(luò)中的不同位置來實時監(jiān)測網(wǎng) 4 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第一章緒論 絡(luò)的工作狀態(tài) 如果網(wǎng)絡(luò)的正常屬性發(fā)生偏移 監(jiān)控點就產(chǎn)生告警 那么網(wǎng)絡(luò)中的 某個監(jiān)控點產(chǎn)生告警必然是前面一個或多個資源發(fā)生故障引起的 如圖1 2 所示為 網(wǎng)絡(luò)在雙向傳輸過程中一條割邊產(chǎn)生的故障傳播模型 l o 其中m 表示網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)測 設(shè)備 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時 所有經(jīng)過故障位置的下行監(jiān)測設(shè)備將產(chǎn)生告警信號 由 于在透明光網(wǎng)絡(luò)中缺少光 電 光再生設(shè)備 故障可以通過網(wǎng)絡(luò)中的不同部分進行傳 播 從而導(dǎo)致大量的冗余告警 增加了處理開銷 定位時間和延遲服務(wù)恢復(fù) 因此 為了更加迅速 有效地進行故障探測和定位 必須最小化告警信息數(shù)量 圖1 2 故障傳播模型 光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生故障的原因很多 包括光纖斷裂 能量干擾 色度色散等 根據(jù)故 障表現(xiàn)形式的不同 可以分為硬故障和軟故障1 1 1 1 硬故障是指由于光纖斷裂 掉電 設(shè)備損壞 人為攻擊等引起的突然中斷通信的事件 雖然硬故障對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的影響 非常大 但其出現(xiàn)的形式簡單 處理比較方便 軟故障是指由于光纖損耗增大 激 光器溫度漂移 器件老化 波長中心漂移等逐步降低傳輸質(zhì)量的事件 說明軟故障 的發(fā)生是故障累積效應(yīng) 當(dāng)故障發(fā)生時不易被發(fā)現(xiàn) 為了防止網(wǎng)絡(luò)性能的進一步惡 化 在意識到網(wǎng)絡(luò)存在軟故障時 必須及時采取有效地保護措施 維持網(wǎng)絡(luò)性能的 穩(wěn)定性和安全性 若按照故障發(fā)生位置的不同可以分為節(jié)點故障和鏈路故障 1 2 1 節(jié)點故障是發(fā)生在光網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點內(nèi) 光發(fā)射機 光接收機或相關(guān)設(shè)備等由 于器件本身的老化以及人為因素的影響所導(dǎo)致的故障 光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中一般包含有源 器件和無源器件 其中固定封裝的無源器件 如光隔離器 環(huán)形器 耦合器 光纖 光柵 性能比較穩(wěn)定 發(fā)生故障的概率很小 因此 節(jié)點故障主要是由各種有源器 件所產(chǎn)生的故障 各種有源器件所引起的故障主要包括發(fā)射機故障 激光器或驅(qū)動 電路損壞 接收機故障 光檢測器或接收電路損壞 光放大器故障 泵浦激光器 損壞等 o x c o p t i c a lc r o s s c o n n e c t i o n o x c 故障 波長轉(zhuǎn)換器故障 半導(dǎo)體光放 大器s o a 或基于飽和吸收的分布b r a g g 反射激光器損壞 2 鏈路故障是指由于自然因素和人為因素的影響 導(dǎo)致光纖斷裂或性能劣化 造成通信質(zhì)量的下降或網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的中斷 一般的網(wǎng)絡(luò)故障是指鏈路故障 基于告警的故障探測和定位機制被廣泛用于解決光網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和故障定 位問題 由于網(wǎng)絡(luò)故障和告警相互依存 告警是網(wǎng)絡(luò)故障產(chǎn)生的必然結(jié)果 因此光 網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時 監(jiān)測設(shè)備就向網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)發(fā)送一些告警信息 由此可見 告警 是故障的外在表現(xiàn)形式 在光網(wǎng)絡(luò)中 由于不同類型的監(jiān)測設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)中的同一故 重慶郵電大學(xué)碩士論文第一章緒論 障產(chǎn)生不同的告警信息 使得網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)接收到大量的冗余告警信息 因此為了 更加有效地控制告警產(chǎn)生的范圍和減少告警數(shù)量 提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)恢復(fù)的速度 需要 高效地識別和處理網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的告警信息 從而找出故障發(fā)生的根本原因 1 3 2 故障定位技術(shù)的研究現(xiàn)狀 光性能監(jiān)測的目的是為了找出網(wǎng)絡(luò)運行過程中存在的性能紊亂 并將告警信息 發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) 從而為故障定位提供可靠的依據(jù) 目前 基于監(jiān)測設(shè)備提出 的光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測和定位技術(shù)的研究相對較多 為了降低網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測成本 最小化監(jiān) 測器數(shù)目 降低監(jiān)測周期和帶寬開銷等網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和定位技術(shù)被不斷地優(yōu)化 關(guān)于故障監(jiān)測和定位技術(shù)的文獻中均對網(wǎng)絡(luò)故障產(chǎn)生的原因進行了分析 并且 根據(jù)相應(yīng)的算法或協(xié)議機制進行故障探測和定位 同時也闡述了故障定位機制在網(wǎng) 絡(luò)管理中的重要作用 即故障恢復(fù)和保護的前提 并提出為了更好的利用網(wǎng)絡(luò)資源 保障網(wǎng)絡(luò)性能 必須找出關(guān)于定位網(wǎng)絡(luò)故障的有效方法 文獻 1 3 1 分析了透明光網(wǎng)絡(luò)中故障發(fā)生的類型 如何探測故障和故障影響其它 光路的方式等一般的故障管理問題 并提出在選擇合適的監(jiān)測位置后 只需對功率 波長偏移 帶內(nèi)干擾 帶外干擾進行分析的故障定位算法 利用波分復(fù)用技術(shù) 文獻 1 4 提出故障探測和定位方案來管理光網(wǎng)絡(luò)中的多故 障 該方案首先使用監(jiān)測設(shè)備進行故障或攻擊探測 然后通過發(fā)送和接收探測信號 來分析網(wǎng)絡(luò)故障或攻擊的潛在位置 并運行定位算法對網(wǎng)絡(luò)故障或攻擊進行定位 文獻 1 5 提出了有限周邊矢量匹配 l i m i t e d p e r i m e t e rv e c t o rm a t c h i n g l v m 協(xié) 議來定位全光網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的單鏈路故障 l v m 協(xié)議是在分布式控制和管理機制的基 礎(chǔ)上進行構(gòu)造的一種新穎的故障定位協(xié)議 在建立光路的中間節(jié)點跳過任何光功率 監(jiān)測器或頻譜分析等監(jiān)測設(shè)備 并將故障定位區(qū)域限制在一個很小的范圍內(nèi)進行 從而提高了網(wǎng)絡(luò)的透明性和降低故障定位時間 在文獻 1 6 1 8 中通過增加優(yōu)化業(yè) 務(wù)分布等限制條件 利用整數(shù)線性規(guī)劃問題對l v m 協(xié)議性能進行優(yōu)化 盡量達到 故障定位概率最大化和定位時間最小化 文獻 1 9 2 0 1 提出了一種預(yù)配置監(jiān)測波長回環(huán)連接的圈覆蓋算法 在全光網(wǎng)絡(luò)中 使用波長作為監(jiān)測信道進行網(wǎng)絡(luò)故障的探測和路徑性能監(jiān)測 通過圈覆蓋發(fā)現(xiàn)算法 將網(wǎng)絡(luò)拓撲分解成圈的集合 并進行圈上故障鏈路的定位 通過移除圈約束條件 文獻 2 1 提出了將光發(fā)送設(shè)備和光接收設(shè)備放置在不同 的節(jié)點位置的監(jiān)測跡算法 解決了圈內(nèi)故障定位問題 并且能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中的單個鏈 路故障實現(xiàn)完全定位 文獻 2 2 提出避免告警洪泛和移除電信號機制的監(jiān)測跡算法 沿著每條監(jiān)測跡的多個監(jiān)測節(jié)點 通過竊聽光監(jiān)測信號來監(jiān)測每條監(jiān)測跡的工作狀 6 重慶郵電大學(xué)碩士論文第一章緒論 態(tài) 同時共享這些狀態(tài)信息 并根據(jù)局部有效的告警比特定位光網(wǎng)絡(luò)中的單個鏈路 故障 是一種利用監(jiān)測跡方法進行網(wǎng)絡(luò)故障定位的優(yōu)化算法 文獻 2 3 提出采用監(jiān)測樹算法定位二維格狀網(wǎng)絡(luò)中的單鏈路故障 并以巧克力 棒圖為模型 利用經(jīng)典糾錯碼構(gòu)造告警代碼的方式定位網(wǎng)絡(luò)中的單個鏈路故障 針對網(wǎng)絡(luò)中任何單鏈路引起的故障情況 文獻 2 4 提出了基于監(jiān)測圈和監(jiān)測路 徑的故障定位方法 通過分析網(wǎng)絡(luò)拓撲狀態(tài) 選定網(wǎng)絡(luò)中的某些特定節(jié)點作為監(jiān)測 節(jié)點 利用監(jiān)測圈和監(jiān)測路徑的組合對網(wǎng)絡(luò)中的各條鏈路進行性能監(jiān)測 然后利用 告警信息對存在的故障鏈路進行完全定位 文獻 1 0 首先對現(xiàn)存的基于建立監(jiān)測圈和路徑的監(jiān)測技術(shù)進行了分析 并指出 現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)的不足之處 同時給出一種集中控制和分等級分布式監(jiān)測模型的 主動激活監(jiān)測器的故障定位算法 文獻 2 5 1 指出大部分故障推理算法可用二部圖來描述故障特征和故障原因之 間的關(guān)系 在此基礎(chǔ)上 文中利用故障癥狀行為模型將主動調(diào)查行為融合到被動故 障原因進程中 提出了一種新穎的主動整合故障原因的故障定位技術(shù) 文獻 2 6 提出基于多路供應(yīng)的故障定位方案 文中使用狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型識別多層 的網(wǎng)絡(luò)故障 然后根據(jù)不同的算法定位網(wǎng)絡(luò)故障 包括單鏈路故障 多鏈路故障和 災(zāi)難性故障 文獻 2 7 提出將高層故障識別轉(zhuǎn)化成較低層故障產(chǎn)生的根本原因進行定位 并 給出了一種風(fēng)險模型進行網(wǎng)絡(luò)故障的識別和定位 文獻 2 8 考慮不同網(wǎng)絡(luò)場景的共享風(fēng)險鏈路組 使用監(jiān)測跡和監(jiān)測樹算法對網(wǎng) 絡(luò)中的單個鏈路故障進行完全定位 文獻 2 9 4 0 等其它文獻中也提出了解決網(wǎng)絡(luò)故障定位的方法 部分文獻對現(xiàn) 有的一些故障定位算法進行了性能優(yōu)化 從而進一步降低網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測和定位成本 1 4 本文的主要工作和內(nèi)容安排 隨著光纖通信技術(shù)的迅速發(fā)展 光傳輸網(wǎng)絡(luò)向著遠距離傳輸 大容量通信的方 向發(fā)展 使得多媒體等寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也日益興起 然而人們對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求遠遠 超出了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的更新速度 因而保障網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头?wù)質(zhì)量的技術(shù)也 在廣泛的研究當(dāng)中 由于光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩?當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時 將會造成 巨大的數(shù)據(jù)丟失 并可能對社會某些部門產(chǎn)生災(zāi)難性影響 因此提高網(wǎng)絡(luò)的生存性 盡可能降低因網(wǎng)絡(luò)故障而造成的業(yè)務(wù)損失和社會影響仍是一個很嚴峻的問題 網(wǎng)絡(luò)生存性 4 1 1 是指網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時 恢復(fù)受損的業(yè)務(wù) 使網(wǎng)絡(luò)維持在一個可以 7 重慶郵電大學(xué)碩士論文第一章緒論 接受的業(yè)務(wù)水平的能力 網(wǎng)絡(luò)生存性的實現(xiàn)可以分為故障監(jiān)測 故障定位 故障通 知和故障恢復(fù) 網(wǎng)絡(luò)的故障恢復(fù)分為保護和恢復(fù)兩種 而所有的故障恢復(fù)機制都需 要依次完成故障監(jiān)測 故障定位 故障通告和故障恢復(fù)操作 因而故障監(jiān)測和定位 是網(wǎng)絡(luò)各項生存性技術(shù)的基礎(chǔ) 如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了故障 只有快速的監(jiān)測到故障 才 能進行后續(xù)的故障定位 故障通知等恢復(fù)動作 本文主要研究了光網(wǎng)絡(luò)中的鏈路故障定位問題 為了降低網(wǎng)絡(luò)的故障定位時間 減少網(wǎng)絡(luò)資源的開銷 并達到對故障的完全定位 提出了基于騎士巡游理論定位網(wǎng) 絡(luò)中的鏈路故障的方法 本文內(nèi)容安排如下 第一章 緒論 主要介紹光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 隨著w d m 技術(shù)的日益成熟 未來光 網(wǎng)絡(luò)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)傳輸?shù)妮d體 為了保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠行院头?wù)質(zhì)量 相關(guān) 技術(shù)被廣泛的研究 因此對光性能監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)故障等方面的內(nèi)容進行了簡單的介紹 第二章 故障定位機制 網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測和定位是故障保護和恢復(fù)的前提 是網(wǎng) 絡(luò)生存性技術(shù)的基礎(chǔ) 因此通過閱讀大量的參考文獻 闡述了光性能監(jiān)測技術(shù)面臨 的挑戰(zhàn) 并介紹了幾種故障監(jiān)測和定位技術(shù) 為了降低網(wǎng)絡(luò)成本 在快速 準(zhǔn)確定 位故障鏈路的同時應(yīng)最小化監(jiān)測代價 在所閱讀的參考文獻中也對文中提到的幾種 故障監(jiān)測和定位技術(shù)進行了性能優(yōu)化 從而進一步減少故障定位時間和降低網(wǎng)絡(luò)資 源的開銷 而其它較多的故障監(jiān)測和定位技術(shù)并沒有一一列舉 第三章 基于騎士巡游的單鏈路故障定位策略 準(zhǔn)確 快速的鏈路故障探測與 定位方法能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)故障所帶來的數(shù)據(jù)丟失和經(jīng)濟損失 全光交換網(wǎng)絡(luò)的鏈 路故障定位方法更需要具有快速性 同時能夠有效降低資源開銷 在本章中提出了 一種基于騎士巡游理論的光網(wǎng)絡(luò)中單鏈路故障定位策略 并介紹了該策略定位網(wǎng)絡(luò) 鏈路故障的過程 通過對不同的網(wǎng)絡(luò)拓撲進行驗證 仿真結(jié)果表明騎士巡游理論能 夠解決網(wǎng)絡(luò)中的鏈路故障定位問題 并對故障定位時間和鏈路覆蓋長度進行了分析 第四章 基于騎士巡游的多鏈路故障定位機制 針對光網(wǎng)絡(luò)中的單故障定位技 術(shù) 現(xiàn)有文獻中均對網(wǎng)絡(luò)中的故障進行了分析 并根據(jù)相應(yīng)的算法機制進行故障探 測和定位 同時也闡述了故障定位機制在網(wǎng)絡(luò)管理中的重要作用 然而現(xiàn)有文獻中 對網(wǎng)絡(luò)多故障問題沒有較多的研究 并且單故障定位方法并不能為網(wǎng)絡(luò)中的多故障 給出快速 有效地判斷 因此在本章中 根據(jù)騎士巡游理論提出了一種多鏈路故障 定位機制 仿真結(jié)果表明該定位機制能夠有效地定位網(wǎng)絡(luò)中并發(fā)的多條故障鏈路 同時計算了該定位機制的時間和空間復(fù)雜度 第五章 總結(jié) 對論文的研究工作以及取得的成果進行了總結(jié) 并分析了騎士 巡游理論在光網(wǎng)絡(luò)故障管理中可能的應(yīng)用 同時對未來的研究工作進行了計劃 8 重慶郵電大學(xué)碩士論文第二章故障定位機制 第二章故障定位機制 隨著人們對網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來越大 對網(wǎng)絡(luò)性能以及服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越 高 使得網(wǎng)絡(luò)生存性的地位日益提高 因此關(guān)于網(wǎng)絡(luò)生存性的研究一直備受重視 網(wǎng)絡(luò)的生存性 4 i 是指網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時 恢復(fù)受損的業(yè)務(wù) 使網(wǎng)絡(luò)維持在一個可以接 受的業(yè)務(wù)水平的能力 以降低因故障而造成的業(yè)務(wù)損失和社會影響 它是網(wǎng)絡(luò)完整 性的一部分 網(wǎng)絡(luò)生存性的實現(xiàn)可以分為故障監(jiān)測 故障定位 故障通知和故障恢 復(fù) 而故障監(jiān)測和定位是網(wǎng)絡(luò)保護和恢復(fù)的前提條件 因此快速有效的故障定位技 術(shù)是保障網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定的關(guān)鍵技術(shù)之一 2 1 光性能監(jiān)測技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 光網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展 使得其具有大容量和高速的傳輸速率 逐漸成為多媒體等 寬帶業(yè)務(wù)的主要傳輸載體 與此同時對光網(wǎng)絡(luò)管理提出了新的挑戰(zhàn) 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在高 速的傳輸前提下 一個短時間的服務(wù)中斷就可能會造成大量的數(shù)據(jù)丟失 因此高速 透明傳輸網(wǎng)絡(luò)的生存性管理是相當(dāng)重要的 另外隨著光網(wǎng)絡(luò)的交換方式由靜態(tài)可重 構(gòu)向動態(tài)可重構(gòu)的方向發(fā)展 光網(wǎng)絡(luò)的快速動態(tài)化 可擴展性等特性 使得整個傳 輸網(wǎng)絡(luò)更容易受到網(wǎng)絡(luò)故障 錯誤配置 信號質(zhì)量惡化等因素的影響 有效地光網(wǎng) 絡(luò)性能監(jiān)測技術(shù)和故障定位技術(shù)才能使光網(wǎng)絡(luò)的生存性得到保障 因此 網(wǎng)絡(luò)的性 能監(jiān)測技術(shù)是保障網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定的關(guān)鍵技術(shù)之一 光性能監(jiān)測技術(shù) 4 5 的最大目標(biāo)是最小化監(jiān)測時間和最大化網(wǎng)絡(luò)的可用性 通 過減少系統(tǒng)不必要的操作來提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率 其中光性能監(jiān)測的潛在應(yīng)用包 括網(wǎng)絡(luò)元件控制 鏈路的配置 控制和優(yōu)化 基于物理特性約束的鏈路選擇 故障 和損傷發(fā)現(xiàn) 故障探測和定位 針對信號質(zhì)量下降激活告警等光網(wǎng)絡(luò)參數(shù)特性的應(yīng) 用 隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 透明化 智能化 高速長距離化逐漸成為其發(fā)展趨勢 為 了保證光網(wǎng)絡(luò)管理的可靠性 光性能監(jiān)測已經(jīng)發(fā)展成為一個重要的研究課題 面對 新的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢 光性能監(jiān)測技術(shù)也面臨著新的挑戰(zhàn)例 1 光性能監(jiān)測技術(shù)被廣泛的提出 但是沒有足夠完美的技術(shù)來解決光網(wǎng)絡(luò)中 眾多參數(shù)的監(jiān)測問題 在未來光網(wǎng)絡(luò)中 多重數(shù)據(jù)速率和調(diào)制方式將同時存在 而 光性能監(jiān)測必須對它們進行透明監(jiān)測 同時還應(yīng)該在低損耗 高精確度 快速響應(yīng) 廣泛的參數(shù)覆蓋等參數(shù)性能監(jiān)測方面進行深入的技術(shù)研究 2 在電域中的性能監(jiān)測 所有參數(shù)特性可以在一個單一的設(shè)備中進行計算 9 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章故障定位機制 相比之下 光性能監(jiān)測技術(shù)中 一種監(jiān)測技術(shù)只能被用于監(jiān)測一個特定的參數(shù)特性 如果有較多的參數(shù)需要被監(jiān)測 則增加了光性能的監(jiān)測成本 3 如何有效的利用光性能監(jiān)測參數(shù) 例如如何利用光性能監(jiān)測參數(shù)來探測網(wǎng) 絡(luò)故障 并分析故障產(chǎn)生的根本原因 然后準(zhǔn)確地判斷網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生的位置 因此 網(wǎng)絡(luò)的高速化趨勢要求光網(wǎng)絡(luò)必須具有高可靠性和生存性 這樣才能保 證在光網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障的時候 能夠盡量減少數(shù)據(jù)的丟失 高質(zhì)量的光網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技 術(shù)是光網(wǎng)絡(luò)可靠性得以保障的前提條件 從而要求更先進的光網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)必須具 備準(zhǔn)確性以及實時性 2 2 光網(wǎng)絡(luò)的故障定位技術(shù) 在光網(wǎng)絡(luò)中 雖然故障發(fā)生的概率不是很大 但是一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障將會造成 巨大的數(shù)據(jù)丟失和經(jīng)濟損失 甚至對整個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生災(zāi)難性影響 例如單個網(wǎng)絡(luò)故障 比如光纖斷裂 節(jié)點失效等故障 就會造成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的丟失 極大地降低了網(wǎng)絡(luò)的 服務(wù)質(zhì)量 甚至造成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中斷 因此為了確保網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量 網(wǎng)絡(luò)必須包含 有效的故障保護和恢復(fù)機制 以提供針對各種網(wǎng)絡(luò)故障的高水平的服務(wù)生存性 網(wǎng)絡(luò)的故障恢復(fù)分為保護和恢復(fù)兩種 保護是利用節(jié)點之間預(yù)先分配的帶寬資 源迅速恢復(fù)受損業(yè)務(wù)的傳輸 而恢復(fù)則是在故障發(fā)生以后 故障路由利用節(jié)點之間 的可用資源動態(tài)地進行重路由來代替 而不需要預(yù)先進行帶寬資源的預(yù)留 所有的 故障恢復(fù)機制都需要依次完成故障監(jiān)測 故障定位 故障通告和故障恢復(fù)操作 因 而故障監(jiān)測和故障定位是網(wǎng)絡(luò)各項生存性技術(shù)的基礎(chǔ) 如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了故障 只有 快速的監(jiān)測到故障狀態(tài) 才能進行后續(xù)的故障定位 故障通知等恢復(fù)操作 網(wǎng)絡(luò)故 障發(fā)生后 故障的具體位置是由光網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進行確定 因此要求故障定位機制 必須準(zhǔn)確且快速的確定故障位置 從而進行故障鏈路的恢復(fù)或保護 盡可能減少由 于網(wǎng)絡(luò)故障而造成的網(wǎng)絡(luò)資源的浪費 業(yè)務(wù)的大量丟失以及經(jīng)濟上的損失 目前 針對光網(wǎng)絡(luò)故障定位機制的研究相對較多 在所閱讀的文獻中 大部分 提出的故障定位技術(shù)是基于監(jiān)測設(shè)備來探測網(wǎng)絡(luò)性能的變化 通過使用有效的控制 手段或核心算法來實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)性能并進行故障的判斷和定位 下面將針對目前比 較經(jīng)典的幾種故障定位算法或機制進行了簡單介紹 2 2 1 圈覆蓋定位算法 圈覆蓋定位算法f 1 9 刪是由硒g 丑b n g 啦培等人提出的比較經(jīng)典的故障定位算法 l o 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章故障定位機制 之一 該算法的主要思想是把網(wǎng)絡(luò)分解為圈的集合 使得網(wǎng)絡(luò)上的每個節(jié)點和每條 鏈路至少被集合中的一個圈所覆蓋 并分配一個監(jiān)測器模塊到每個圈中 一個網(wǎng)絡(luò) 監(jiān)測器被分給每個圈中的一個節(jié)點 并通過收發(fā)器發(fā)送和接收監(jiān)測波長 則在該圈 中形成一個回環(huán)監(jiān)測信道 因此 這個帶有監(jiān)測器和監(jiān)測信道的圈被稱為監(jiān)測圈 m o n i t o r i n gc y c l e m c y c l e 如圖2 1 所示 在帶有監(jiān)測器的節(jié)點m 處發(fā)送一個監(jiān)測 波長 通過網(wǎng)絡(luò)中的某些鏈路后返回到該節(jié)點 圖2 1 b 為使用監(jiān)測圈來定位故障 鏈路的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖 該網(wǎng)絡(luò)被分解成的監(jiān)測圈的集合c c 0 c l e 2 其中每個監(jiān)測 圈的路徑分別為 c 0 0 一1 2 0 e l 0 1 3 0 e 2 1 2 4 3 1 由于監(jiān)測圈上的網(wǎng)絡(luò) 故障引發(fā)的告警 可以通過監(jiān)測圈的告警集合來確定網(wǎng)絡(luò)中的哪一條鏈路發(fā)生故障 如果一個網(wǎng)絡(luò)告警只在某些監(jiān)測圈中發(fā)生 則說明故障鏈路為這些監(jiān)測圈的共享鏈 路 表2 1 為該網(wǎng)絡(luò)拓撲使用圈覆蓋算法對網(wǎng)絡(luò)中每條可能發(fā)生故障的鏈路的告警 代碼 由于鏈路 2 4 和 3 4 擁有相同的告警代碼 故當(dāng)只有監(jiān)測圈c 2 發(fā)生故障告警 時 不能夠確定這兩條中的哪一條鏈路發(fā)生故障 a 監(jiān)測圈 監(jiān)測圈定位鏈路故障 圖2 1 監(jiān)測圈故障定位模型 表2 1