高速铁路光传送网络多重故障检测及定位机制研究

摘要

高速铁路光传送网是保障高速铁路运行安全的前提条件和基础。未来高速铁路光传送网络以提供更多种速率、更多类型的通信通道，传送多种不同安全等级的业务为目标，呈现出复杂化拓扑和大容量带宽的发展趋势。复杂的网络拓扑导致网络出现多链路故障的概率增大，大容量的链路带宽使得故障后带来的损失增加。尽管既有的高速铁路光传送网络的网络结构和保护方式已经完全可以抵御小范围内的单节点单链路故障，但在多节点多链路故障场景下，依然面临着故障定位难的问题。
　　多节点多链路故障对于光传送网络可靠性的影响是巨大的，为了避免多节点多链路故障给铁路运营带来巨大损失，本文重点研究适用于高速铁路光传送网的多重故障检测及定位技术。主要研究工作如下:
　　第一，本文分析了高速铁路光传送网络的故障威胁来源与故障产生机理，在此基础上，总结了高速铁路光传送网络故障分类标准与高速铁路光传送网络故障评估指标集并提出了一种可以量化故障告警信息的光网络状态监测函数。
　　第二，针对高速铁路路局级光传送网中的多链路故障，本文在TDL(Tree Decomposition Localization)算法的基础上，提出了二叉树分解故障定位算法BTDL(Binary Tree Decomposition Localization)。在该算法中，首先采集网络中的告警信息，接着使用二叉树分解算法将网络分解为至多含有单链路故障的二叉树子网络，然后在各个子网络中利用改进后的m-tree算法来进行精确故障定位，最终实现多链路故障定位。通过仿真验证，BTDL算法的监测代价相较于TDL算法平均减少了约12.4％。BTDL算法在监测成本低于TDL算法的情况下，始终能保持不逊于TDL的故障定位准确率。
　　第三，针对高速铁路总公司级光传送网中的多链路故障，本文提出了一种平行分簇式有限边界矢量匹配协议算法PC-LVM(Parallel Clustering-Limited-perimeter Vector Matching Fault-localization Protocol)，该算法融合了基于LVM的PLVM算法与分簇式故障定位算法，实现了多链路故障定位到单链路故障定位的转换，以解决LVM算法与分簇式故障定位算法无法实现的多链路故障定位问题。在该算法中，利用平行有限边界矢量匹配协议实现多链路故障定位到单链路故障定位的转换并限定各个链路故障的故障区域，在故障区域内利用分簇式故障定位算法实现快速、准确的故障定位。通过仿真验证本算法有效地降低了平均故障定位时延。

目录

声明

致谢

摘要

1．1研究背景与意义

1．1．1高速铁路光传送网络发展现状

1．1．2高速铁路光传送网多重故障需求分析

1．2国内外研究现状

1．2．1光传送网络故障监测设备研究

1．2．2光传送网络故障监测技术研究

1．2．3光传送网络故障定位技术研究

1．3论文的主要工作和结构安排

2高速铁路光传送网络故障研究

2．1 高速铁路光传送网络故障威胁来源与故障产生机理

2．2高速铁路光传送网络故障分类

2．3 高速铁路光传送网络故障评估指标集

2．3．1 OTN故障告警评估

2．3．2 SDH故障告警评估

2．4本章小结

3 高速铁路路局级光传送网的多链路故障定位研究

3．1 高速铁路路局级光传送网的组网形式与特点

3．1．1 汇聚网络的组网形式与特点

3．1．2接入网络的组网形式与特点

3．2 BTDL算法

3．2．1 BTDL算法基本思想

3．2．2 BTDL算法参数

3．2．3 BTDL算法流程

3．3 BTDL算法仿真与结果分析

3．4本章小结

4高速铁路总公司级光传送网的多链路故障定位研究

4．1 高速铁路总公司级光传送网的组网形式与特点

4．2 PC-LVM算法

4．2．1 LVM算法基本思想

4．2．2 PLVM算法基本思想

4．2．3 PC-LVM算法参数

4．2．4 PC-LVM算法流程

4．2．5 PC-LVM算法复杂度分析

4．3 PC-LVM算法性能评估与仿真分析

4．3．1故障定位的准确率仿真

4．3．2平均故障定位时间仿真

4．4本章小结

5总结与展望

5．1 总结全文

5．2研究展望

参考文献

作者简历

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