（信號(hào)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(jī)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(dòng)態(tài)特性 可擴(kuò)展性等方向迅速發(fā)展 然 而人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(shí) 會(huì)引起巨大的數(shù)據(jù)丟失 甚至可能給整個(gè) 網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)災(zāi)難性后果 因此網(wǎng)絡(luò)故障的保護(hù)和恢復(fù)方法需要解決這種由波長(zhǎng)容量上 升所帶來(lái)的業(yè)務(wù)可用性下降問(wèn)題 在透明光網(wǎng)絡(luò)中 故障定位是故障保護(hù)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(jī)制來(lái)確定故障發(fā)生的位置 進(jìn)而執(zhí)行保護(hù)和恢復(fù)操作 因此 準(zhǔn)確 快速的鏈路故障探測(cè)與定位方法能夠有效 降低網(wǎng)絡(luò)故障所帶來(lái)的損失 針對(duì)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?fù)?無(wú)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(duì)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(diǎn)度數(shù)感知的分裂方法 將網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn) 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(diǎn)與鏈路之間的連接關(guān) 系 同時(shí)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(cè) 信號(hào)返回網(wǎng)絡(luò)中的故障鏈路信息 通過(guò)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(duì)故障定位時(shí)間和鏈路覆蓋長(zhǎng)度進(jìn)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(gè)鏈路故障 針對(duì)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(jī)制 該機(jī)制將網(wǎng)絡(luò)中的多故障定位過(guò)程分為初始化 網(wǎng)元抽象 探測(cè) 鏈路匹配四個(gè)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(diǎn)和鏈路映射到一個(gè)帶有漏洞的棋盤上 然后 在備選探測(cè)信號(hào)節(jié)點(diǎn)周期性發(fā)送探測(cè)信號(hào) 目的節(jié)點(diǎn)將收到的有效光路存儲(chǔ)在鏈表 中 最后通過(guò)鏈路匹配計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的故障鏈路 文中分析了多故障定位機(jī)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(qǐng)求率的情況下可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中 并發(fā)的多條鏈路故障進(jìn)行完全定位 同時(shí)能夠相對(duì)降低故障定位的時(shí)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(cè) 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(huì)主要的通信網(wǎng)絡(luò) 其承載的業(yè)務(wù)已由傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)擴(kuò)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(duì)多種類型業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)需求 光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)從點(diǎn)到點(diǎn)的方 式向網(wǎng)狀組網(wǎng) 智能控制等體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性 可擴(kuò)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(jì)有效地完成多種業(yè)務(wù)的混合傳輸 與此同時(shí) 也為網(wǎng)絡(luò)管理帶來(lái)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(diǎn)失效等故障后 會(huì)造成大量的數(shù)據(jù)丟失 甚至可能給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)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(jìn)行更新 1 1 光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過(guò)程 隨著人們對(duì)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(jí)數(shù)增長(zhǎng) 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(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬和容量提出了越來(lái)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(zhǎng)傳輸速率已經(jīng)達(dá)到4 0 g b i t s 進(jìn)一步提高單波長(zhǎng)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(shí)傳輸多波長(zhǎng)光信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù) 其特點(diǎn)主要 有以下幾個(gè)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?wèn)題 2 實(shí)現(xiàn)了單根光纖的雙向傳輸 同時(shí)w d m 技術(shù)可以將多個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用起來(lái)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(gè)波長(zhǎng)相互獨(dú)立 可以同時(shí)傳輸多種不同類型的信號(hào) 完 成各種業(yè)務(wù)信號(hào)的復(fù)用和分離 從而實(shí)現(xiàn)多媒體信號(hào)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(shí)現(xiàn)大容量傳輸 5 口的傳送通道 w d m 信道對(duì)數(shù)據(jù)格式是透明的 即與信號(hào)的速率和電調(diào)制 方式無(wú)關(guān) 在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和發(fā)展中是理想的擴(kuò)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(jì)性以及多種應(yīng)用形式 如長(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)大容量 經(jīng)濟(jì) 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(gè)波長(zhǎng)速率可達(dá)4 0 g b i t s 單根光纖 可傳送1 6 0 個(gè)以上波長(zhǎng) 極大地提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬容量 另外 通過(guò)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(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)信道的動(dòng)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(dòng)態(tài)地調(diào)整光路層中的波長(zhǎng)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(shí)在器件發(fā)生失效 線路中斷以 及節(jié)點(diǎn)故障時(shí) 為了不影響網(wǎng)絡(luò)上層業(yè)務(wù)的傳輸 可以通過(guò)波長(zhǎng)信道的重新配置或 保護(hù)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(shí)現(xiàn)自愈或恢復(fù) 1 1 隨著人們對(duì)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(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求和對(duì)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(duì)象 隨著w d m 技術(shù)的日趨成熟 t b i t s 量級(jí)甚至更高傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)已初步形成 從而對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的容量安排 業(yè)務(wù)量設(shè)計(jì) 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(yùn)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理 保護(hù)恢復(fù) 流量工程等優(yōu)化配置 形成一種簡(jiǎn)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(shí)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(jiǎn)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(duì)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(yùn)營(yíng)商的成本 從而間接地降低了用戶獲得通信業(yè)務(wù)的費(fèi)用 是一種最直 接 最簡(jiǎn)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(gè)通信網(wǎng)絡(luò)正朝著數(shù)字化 m 化 寬帶化 智能化和個(gè)人化方向飛速發(fā) 展 而未來(lái)網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的同時(shí) 將向著更多波長(zhǎng) 更高速 率 更大容量和更長(zhǎng)距離的方向發(fā)展 1 2 光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測(cè)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測(cè)技術(shù)的目標(biāo)是通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)來(lái)實(shí)時(shí)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(cè)和定位技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)故障保護(hù)和恢復(fù)機(jī)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(gè)簡(jiǎn)單的業(yè)務(wù)中斷 也可能導(dǎo)致社會(huì)各個(gè)部門發(fā)生災(zāi)難性問(wèn)題 因此 光性能監(jiān)測(cè)是動(dòng)態(tài)w d m 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題 光性能監(jiān)測(cè)技術(shù) 4 是 利用網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 并及時(shí)報(bào)告網(wǎng)絡(luò)的工作 狀態(tài) 其最大目標(biāo)是最小化監(jiān)測(cè)時(shí)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(cè) 4 是一種對(duì)光信號(hào)質(zhì)量和光信道的物理層監(jiān)測(cè)技術(shù) 可以將光性能 監(jiān)測(cè)參數(shù)分為光信道監(jiān)測(cè)參數(shù)和信號(hào)質(zhì)量參數(shù) 光性能監(jiān)測(cè)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(cè)參 數(shù)提供信道工作狀態(tài)信息 而信號(hào)質(zhì)量參數(shù)被用于評(píng)估每條信道上的信號(hào)質(zhì)量 表1 1 光性能監(jiān)測(cè)參數(shù)分類 光信道監(jiān)測(cè)參數(shù)信號(hào)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(zhǎng)色散 光譜o s n r 比特速率 文獻(xiàn) 4 7 中指出了當(dāng)前的光性能監(jiān)測(cè)技術(shù)不足以支撐未來(lái)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(cè)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(cè)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(cè)成本 但也使高層更不容易發(fā)現(xiàn)物理層上的故障 同時(shí)不利于故障的檢測(cè)和恢復(fù) 若可以快速檢測(cè)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(shí)獲得更多地 物理層信息 就能同時(shí)避免數(shù)據(jù)的丟失和高層錯(cuò)誤操作的發(fā)生 那么網(wǎng)絡(luò)的管理將 會(huì)更加有效1 7 j 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè) 8 可以分為被動(dòng)監(jiān)測(cè)和主動(dòng)監(jiān)測(cè) 主動(dòng)監(jiān)測(cè)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(dòng)監(jiān)測(cè)不產(chǎn)生額外的業(yè)務(wù)量 只是監(jiān)測(cè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的某些特定 節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù) 例如統(tǒng)計(jì)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(dòng)監(jiān)測(cè)主要應(yīng)用于測(cè)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(jì)包的大小等 但是從應(yīng)用觀點(diǎn)來(lái)看 被動(dòng)監(jiān)測(cè)機(jī)制不能保證兩個(gè)業(yè)務(wù)傳 送端點(diǎn)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(dòng)監(jiān)測(cè)通常能夠獲得 端到端的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 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(diǎn)之間形成業(yè)務(wù) 使得主動(dòng)探測(cè)在設(shè)計(jì)探測(cè)流時(shí)能夠提供更好的靈活性 其中探測(cè)流包含需要測(cè)量的網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù) 例如發(fā)送探針測(cè)量一個(gè)路由上的平均延 時(shí)和損耗 較好的探針測(cè)量技術(shù)能夠識(shí)別網(wǎng)絡(luò)瓶頸和可用帶寬或者評(píng)估交叉業(yè)務(wù)量 它的主要缺點(diǎn)是擴(kuò)散性 有時(shí)探針可能會(huì)修改路由條件等 主動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠有效地解決網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)應(yīng)用問(wèn)題 使用主動(dòng)探測(cè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài) 識(shí)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(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的一個(gè)有效應(yīng)用是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障的定位 其中主動(dòng)探測(cè)機(jī)制 執(zhí)行故障定位時(shí)包含探針位置的選擇 問(wèn)題探測(cè)和問(wèn)題確定三個(gè)步驟 主動(dòng)探測(cè)主 要是利用探針策略進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 首先發(fā)送最小數(shù)目的探針進(jìn)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(cè)信號(hào)來(lái)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(shí)診斷 隨著業(yè)務(wù)需求的迅速發(fā)展 使得人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 的更新速度 對(duì)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 并對(duì)潛在的網(wǎng)絡(luò)危害及時(shí)采取保 護(hù)措施 譬如如何有效進(jìn)行光信道的性能監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)還需要進(jìn)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(cè)機(jī)制是網(wǎng)絡(luò)故障定位 恢復(fù)能夠有效實(shí)現(xiàn)的前提條件 監(jiān)測(cè)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(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shí) 能夠有效的根據(jù)告警信息進(jìn)行故障定位并及時(shí)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(hào)準(zhǔn)確無(wú)誤的從信源傳輸?shù)叫潘?而信號(hào)在傳遞過(guò)程 中需要經(jīng)過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 可以通過(guò)將監(jiān)控點(diǎn)放在網(wǎng)絡(luò)中的不同位置來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(diǎn)就產(chǎn)生告警 那么網(wǎng)絡(luò)中的 某個(gè)監(jiān)控點(diǎn)產(chǎn)生告警必然是前面一個(gè)或多個(gè)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(guò)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(cè) 設(shè)備 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí) 所有經(jīng)過(guò)故障位置的下行監(jiān)測(cè)設(shè)備將產(chǎn)生告警信號(hào) 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(guò)網(wǎng)絡(luò)中的不同部分進(jìn)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(shí)間和延遲服務(wù)恢復(fù) 因此 為了更加迅速 有效地進(jìn)行故障探測(cè)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(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的影響 非常大 但其出現(xiàn)的形式簡(jiǎn)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(zhǎng)中心漂移等逐步降低傳輸質(zhì)量的事件 說(shuō)明軟故障 的發(fā)生是故障累積效應(yīng) 當(dāng)故障發(fā)生時(shí)不易被發(fā)現(xiàn) 為了防止網(wǎng)絡(luò)性能的進(jìn)一步惡 化 在意識(shí)到網(wǎng)絡(luò)存在軟故障時(shí) 必須及時(shí)采取有效地保護(hù)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(diǎn)故障和鏈路故障 1 2 1 節(jié)點(diǎn)故障是發(fā)生在光網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)內(nèi) 光發(fā)射機(jī) 光接收機(jī)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(diǎn)中一般包含有源 器件和無(wú)源器件 其中固定封裝的無(wú)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(diǎn)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(jī)故障 激光器或驅(qū)動(dòng) 電路損壞 接收機(jī)故障 光檢測(cè)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(zhǎng)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(cè)和定位機(jī)制被廣泛用于解決光網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和故障定 位問(wèn)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(shí) 監(jiān)測(cè)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(cè)設(shè)備對(duì)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(shí)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(cè)的目的是為了找出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)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(cè)設(shè)備提出 的光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測(cè)和定位技術(shù)的研究相對(duì)較多 為了降低網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)成本 最小化監(jiān) 測(cè)器數(shù)目 降低監(jiān)測(cè)周期和帶寬開銷等網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和定位技術(shù)被不斷地優(yōu)化 關(guān)于故障監(jiān)測(cè)和定位技術(shù)的文獻(xiàn)中均對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析 并且 根據(jù)相應(yīng)的算法或協(xié)議機(jī)制進(jìn)行故障探測(cè)和定位 同時(shí)也闡述了故障定位機(jī)制在網(wǎng) 絡(luò)管理中的重要作用 即故障恢復(fù)和保護(hù)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(xiàn) 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(cè)故障和故障影響其它 光路的方式等一般的故障管理問(wèn)題 并提出在選擇合適的監(jiān)測(cè)位置后 只需對(duì)功率 波長(zhǎng)偏移 帶內(nèi)干擾 帶外干擾進(jìn)行分析的故障定位算法 利用波分復(fù)用技術(shù) 文獻(xiàn) 1 4 提出故障探測(cè)和定位方案來(lái)管理光網(wǎng)絡(luò)中的多故 障 該方案首先使用監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行故障或攻擊探測(cè) 然后通過(guò)發(fā)送和接收探測(cè)信號(hào) 來(lái)分析網(wǎng)絡(luò)故障或攻擊的潛在位置 并運(yùn)行定位算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障或攻擊進(jìn)行定位 文獻(xiàn) 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(lái)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(jī)制的基 礎(chǔ)上進(jìn)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(diǎn)跳過(guò)任何光功率 監(jiān)測(cè)器或頻譜分析等監(jiān)測(cè)設(shè)備 并將故障定位區(qū)域限制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)進(jìn)行 從而提高了網(wǎng)絡(luò)的透明性和降低故障定位時(shí)間 在文獻(xiàn) 1 6 1 8 中通過(guò)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(wèn)題對(duì)l v m 協(xié)議性能進(jìn)行優(yōu)化 盡量達(dá)到 故障定位概率最大化和定位時(shí)間最小化 文獻(xiàn) 1 9 2 0 1 提出了一種預(yù)配置監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)回環(huán)連接的圈覆蓋算法 在全光網(wǎng)絡(luò)中 使用波長(zhǎng)作為監(jiān)測(cè)信道進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障的探測(cè)和路徑性能監(jiān)測(cè) 通過(guò)圈覆蓋發(fā)現(xiàn)算法 將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞纸獬扇Φ募?并進(jìn)行圈上故障鏈路的定位 通過(guò)移除圈約束條件 文獻(xiàn) 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(diǎn)位置的監(jiān)測(cè)跡算法 解決了圈內(nèi)故障定位問(wèn)題 并且能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中的單個(gè)鏈 路故障實(shí)現(xiàn)完全定位 文獻(xiàn) 2 2 提出避免告警洪泛和移除電信號(hào)機(jī)制的監(jiān)測(cè)跡算法 沿著每條監(jiān)測(cè)跡的多個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn) 通過(guò)竊聽光監(jiān)測(cè)信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)每條監(jiān)測(cè)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(shí)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(gè)鏈路 故障 是一種利用監(jiān)測(cè)跡方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障定位的優(yōu)化算法 文獻(xiàn) 2 3 提出采用監(jiān)測(cè)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(cuò)碼構(gòu)造告警代碼的方式定位網(wǎng)絡(luò)中的單個(gè)鏈路故障 針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中任何單鏈路引起的故障情況 文獻(xiàn) 2 4 提出了基于監(jiān)測(cè)圈和監(jiān)測(cè)路 徑的故障定位方法 通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài) 選定網(wǎng)絡(luò)中的某些特定節(jié)點(diǎn)作為監(jiān)測(cè) 節(jié)點(diǎn) 利用監(jiān)測(cè)圈和監(jiān)測(cè)路徑的組合對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各條鏈路進(jìn)行性能監(jiān)測(cè) 然后利用 告警信息對(duì)存在的故障鏈路進(jìn)行完全定位 文獻(xiàn) 1 0 首先對(duì)現(xiàn)存的基于建立監(jiān)測(cè)圈和路徑的監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析 并指出 現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)的不足之處 同時(shí)給出一種集中控制和分等級(jí)分布式監(jiān)測(cè)模型的 主動(dòng)激活監(jiān)測(cè)器的故障定位算法 文獻(xiàn) 2 5 1 指出大部分故障推理算法可用二部圖來(lái)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(dòng)調(diào)查行為融合到被動(dòng)故 障原因進(jìn)程中 提出了一種新穎的主動(dòng)整合故障原因的故障定位技術(shù) 文獻(xiàn) 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(shí)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(xiàn) 2 7 提出將高層故障識(shí)別轉(zhuǎn)化成較低層故障產(chǎn)生的根本原因進(jìn)行定位 并 給出了一種風(fēng)險(xiǎn)模型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障的識(shí)別和定位 文獻(xiàn) 2 8 考慮不同網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的共享風(fēng)險(xiǎn)鏈路組 使用監(jiān)測(cè)跡和監(jiān)測(cè)樹算法對(duì)網(wǎng) 絡(luò)中的單個(gè)鏈路故障進(jìn)行完全定位 文獻(xiàn) 2 9 4 0 等其它文獻(xiàn)中也提出了解決網(wǎng)絡(luò)故障定位的方法 部分文獻(xiàn)對(duì)現(xiàn) 有的一些故障定位算法進(jìn)行了性能優(yōu)化 從而進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測(cè)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(yuǎn)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(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn) 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(shí) 將會(huì)造成 巨大的數(shù)據(jù)丟失 并可能對(duì)社會(huì)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(huì)影響仍是一個(gè)很嚴(yán)峻的問(wèn)題 網(wǎng)絡(luò)生存性 4 1 1 是指網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí) 恢復(fù)受損的業(yè)務(wù) 使網(wǎng)絡(luò)維持在一個(gè)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(shí)現(xiàn)可以分為故障監(jiān)測(cè) 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(hù)和恢復(fù)兩種 而所有的故障恢復(fù)機(jī)制都需 要依次完成故障監(jiān)測(cè) 故障定位 故障通告和故障恢復(fù)操作 因而故障監(jiān)測(cè)和定位 是網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)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(cè)到故障 才 能進(jìn)行后續(xù)的故障定位 故障通知等恢復(fù)動(dòng)作 本文主要研究了光網(wǎng)絡(luò)中的鏈路故障定位問(wèn)題 為了降低網(wǎng)絡(luò)的故障定位時(shí)間 減少網(wǎng)絡(luò)資源的開銷 并達(dá)到對(duì)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(lái)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(duì)光性能監(jiān)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)故障等方面的內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹 第二章 故障定位機(jī)制 網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測(cè)和定位是故障保護(hù)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(guò)閱讀大量的參考文獻(xiàn) 闡述了光性能監(jiān)測(cè)技術(shù)面臨 的挑戰(zhàn) 并介紹了幾種故障監(jiān)測(cè)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(shí)應(yīng)最小化監(jiān)測(cè)代價(jià) 在所閱讀的參考文獻(xiàn)中也對(duì)文中提到的幾種 故障監(jiān)測(cè)和定位技術(shù)進(jìn)行了性能優(yōu)化 從而進(jìn)一步減少故障定位時(shí)間和降低網(wǎng)絡(luò)資 源的開銷 而其它較多的故障監(jiān)測(cè)和定位技術(shù)并沒(méi)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(cè)與 定位方法能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)故障所帶來(lái)的數(shù)據(jù)丟失和經(jīng)濟(jì)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(shí)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(guò)程 通過(guò)對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行驗(yàn)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(wèn)題 并對(duì)故障定位時(shí)間和鏈路覆蓋長(zhǎng)度進(jìn)行了分析 第四章 基于騎士巡游的多鏈路故障定位機(jī)制 針對(duì)光網(wǎng)絡(luò)中的單故障定位技 術(shù) 現(xiàn)有文獻(xiàn)中均對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的故障進(jìn)行了分析 并根據(jù)相應(yīng)的算法機(jī)制進(jìn)行故障探 測(cè)和定位 同時(shí)也闡述了故障定位機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)管理中的重要作用 然而現(xiàn)有文獻(xiàn)中 對(duì)網(wǎng)絡(luò)多故障問(wèn)題沒(méi)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(jī)制 仿真結(jié)果表明該定位機(jī)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(shí)計(jì)算了該定位機(jī)制的時(shí)間和空間復(fù)雜度 第五章 總結(jié) 對(duì)論文的研究工作以及取得的成果進(jìn)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(shí)對(duì)未來(lái)的研究工作進(jìn)行了計(jì)劃 8 重慶郵電大學(xué)碩士論文第二章故障定位機(jī)制 第二章故障定位機(jī)制 隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來(lái)越大 對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能以及服務(wù)質(zhì)量的要求也越來(lái)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(shí) 恢復(fù)受損的業(yè)務(wù) 使網(wǎng)絡(luò)維持在一個(gè)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(huì)影響 它是網(wǎng)絡(luò)完整 性的一部分 網(wǎng)絡(luò)生存性的實(shí)現(xiàn)可以分為故障監(jiān)測(cè) 故障定位 故障通知和故障恢 復(fù) 而故障監(jiān)測(cè)和定位是網(wǎng)絡(luò)保護(hù)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(cè)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(shí)對(duì)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(gè)短時(shí)間的服務(wù)中斷就可能會(huì)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(dòng)態(tài)可重構(gòu)的方向發(fā)展 光網(wǎng)絡(luò)的快速動(dòng)態(tài)化 可擴(kuò)展性等特性 使得整個(gè)傳 輸網(wǎng)絡(luò)更容易受到網(wǎng)絡(luò)故障 錯(cuò)誤配置 信號(hào)質(zhì)量惡化等因素的影響 有效地光網(wǎng) 絡(luò)性能監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)技術(shù) 4 5 的最大目標(biāo)是最小化監(jiān)測(cè)時(shí)間和最大化網(wǎng)絡(luò)的可用性 通 過(guò)減少系統(tǒng)不必要的操作來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率 其中光性能監(jiān)測(cè)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(cè)和定位 針對(duì)信號(hào)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(zhǎng)距離化逐漸成為其發(fā)展趨勢(shì) 為 了保證光網(wǎng)絡(luò)管理的可靠性 光性能監(jiān)測(cè)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)重要的研究課題 面對(duì) 新的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì) 光性能監(jiān)測(cè)技術(shù)也面臨著新的挑戰(zhàn)例 1 光性能監(jiān)測(cè)技術(shù)被廣泛的提出 但是沒(méi)有足夠完美的技術(shù)來(lái)解決光網(wǎng)絡(luò)中 眾多參數(shù)的監(jiān)測(cè)問(wèn)題 在未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)中 多重?cái)?shù)據(jù)速率和調(diào)制方式將同時(shí)存在 而 光性能監(jiān)測(cè)必須對(duì)它們進(jìn)行透明監(jiān)測(cè) 同時(shí)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(cè)方面進(jìn)行深入的技術(shù)研究 2 在電域中的性能監(jiān)測(cè) 所有參數(shù)特性可以在一個(gè)單一的設(shè)備中進(jìn)行計(jì)算 9 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章故障定位機(jī)制 相比之下 光性能監(jiān)測(cè)技術(shù)中 一種監(jiān)測(cè)技術(shù)只能被用于監(jiān)測(cè)一個(gè)特定的參數(shù)特性 如果有較多的參數(shù)需要被監(jiān)測(cè) 則增加了光性能的監(jiān)測(cè)成本 3 如何有效的利用光性能監(jiān)測(cè)參數(shù) 例如如何利用光性能監(jiān)測(cè)參數(shù)來(lái)探測(cè)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(shì)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(shí)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(cè)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(jìn)的光網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)必須具 備準(zhǔn)確性以及實(shí)時(shí)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(huì)造成 巨大的數(shù)據(jù)丟失和經(jīng)濟(jì)損失 甚至對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生災(zāi)難性影響 例如單個(gè)網(wǎng)絡(luò)故障 比如光纖斷裂 節(jié)點(diǎn)失效等故障 就會(huì)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(hù)和恢復(fù)機(jī)制 以提供針對(duì)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(hù)和恢復(fù)兩種 保護(hù)是利用節(jié)點(diǎn)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(diǎn)之間 的可用資源動(dòng)態(tài)地進(jìn)行重路由來(lái)代替 而不需要預(yù)先進(jìn)行帶寬資源的預(yù)留 所有的 故障恢復(fù)機(jī)制都需要依次完成故障監(jiān)測(cè) 故障定位 故障通告和故障恢復(fù)操作 因 而故障監(jiān)測(cè)和故障定位是網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)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(cè)到故障狀態(tài) 才能進(jìn)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(diǎn)進(jìn)行確定 因此要求故障定位機(jī)制 必須準(zhǔn)確且快速的確定故障位置 從而進(jìn)行故障鏈路的恢復(fù)或保護(hù) 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(fèi) 業(yè)務(wù)的大量丟失以及經(jīng)濟(jì)上的損失 目前 針對(duì)光網(wǎng)絡(luò)故障定位機(jī)制的研究相對(duì)較多 在所閱讀的文獻(xiàn)中 大部分 提出的故障定位技術(shù)是基于監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能的變化 通過(guò)使用有效的控制 手段或核心算法來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能并進(jìn)行故障的判斷和定位 下面將針對(duì)目前比 較經(jīng)典的幾種故障定位算法或機(jī)制進(jìn)行了簡(jiǎn)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(jī)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(gè)節(jié)點(diǎn)和每條 鏈路至少被集合中的一個(gè)圈所覆蓋 并分配一個(gè)監(jiān)測(cè)器模塊到每個(gè)圈中 一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 監(jiān)測(cè)器被分給每個(gè)圈中的一個(gè)節(jié)點(diǎn) 并通過(guò)收發(fā)器發(fā)送和接收監(jiān)測(cè)波長(zhǎng) 則在該圈 中形成一個(gè)回環(huán)監(jiān)測(cè)信道 因此 這個(gè)帶有監(jiān)測(cè)器和監(jiān)測(cè)信道的圈被稱為監(jiān)測(cè)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(cè)器的節(jié)點(diǎn)m 處發(fā)送一個(gè)監(jiān)測(cè) 波長(zhǎng) 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的某些鏈路后返回到該節(jié)點(diǎn) 圖2 1 b 為使用監(jiān)測(cè)圈來(lái)定位故障 鏈路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 該網(wǎng)絡(luò)被分解成的監(jiān)測(cè)圈的集合c c 0 c l e 2 其中每個(gè)監(jiān)測(cè) 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(cè)圈上的網(wǎng)絡(luò) 故障引發(fā)的告警 可以通過(guò)監(jiān)測(cè)圈的告警集合來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)中的哪一條鏈路發(fā)生故障 如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)告警只在某些監(jiān)測(cè)圈中發(fā)生 則說(shuō)明故障鏈路為這些監(jiān)測(cè)圈的共享鏈 路 表2 1 為該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫褂萌Ω采w算法對(duì)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(cè)圈c 2 發(fā)生故障告警 時(shí) 不能夠確定這兩條中的哪一條鏈路發(fā)生故障 a 監(jiān)測(cè)圈 監(jiān)測(cè)圈定位鏈路故障 圖2 1 監(jiān)測(cè)圈故障定位模型 表2 1