广电主干网传输系统健康状态评估方法

摘要

本发明公开了一种广电主干网传输系统健康状态评估方法，按如下步骤进行：a、基于层次分析法建立评估模型，并构造三角模糊判断矩阵,根据三角模糊判断矩阵计算模糊综合值，根据模糊综合值建立综合值矩阵；b、对综合值矩阵进行三重认证计算局部权重和全局权重；c、根据广电主干网传输系统的运行数值计算得到劣化度以及健康度；d、根据局部权重、全局权重、劣化度与健康度计算得到广电主干网传输系统的健康状态评估值。本发明能够适用于广电主干网传输系统健康状态评估，具有评估科学、严谨和准确的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及广电技术领域，特别涉及一种广电主干网传输系统健康状态评估方法。

背景技术

在广播电视信号业务集中处理、新闻及直播信号调度、融媒体市县区业务分发等业务不断增长的情形下，浙江省广电主干网传输系统面临的安全播播出压力越来越大，包括不断提高的可靠性要求，系统及设备复杂程度高，新老系统共存等问题。一个完整的传输系统需要依赖可靠的传输设备、安全的光缆路由及专业的维护技术，以实现广电总局对技术系统安全播出的要求。随着传输系统运行时间的推移，第一时间掌握可靠性与安全性的程度，对提高安全播出运维水平具有重大意义。当前省广电主干网传输系统的日常维护以传统的事后维修(即发生故障后维修)为主，对于后期故障率逐渐升高或者超长服役的设备由于没有采用失效预测管理等手段，往往只有在出现指标或参数异常时进行维护或更换，或者直接采用定期更换策略。这样的维护更新手段有一定的作用，但也会造成在设备仍处于健康稳定阶段而被提前更换的问题，从而造成经济浪费。因此如何准确科学地对广电主干网传输系统健康状态进行评估成为了申请人亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种广电主干网传输系统健康状态评估方法。本发明能够适用于广电主干网传输系统健康状态评估，具有评估科学、严谨和准确的优点。

本发明的技术方案：广电主干网传输系统健康状态评估方法，按如下步骤进行：

a、基于层次分析法建立评估模型，并构造三角模糊判断矩阵,根据三角模糊判断矩阵计算模糊综合值，根据模糊综合值建立综合值矩阵；

b、对综合值矩阵进行三重认证计算局部权重和全局权重；

c、根据广电主干网传输系统的运行数值计算得到劣化度和健康度；

d、根据局部权重、全局权重、劣化度与健康度计算得到广电主干网传输系统的健康状态评估值。

上述的广电主干网传输系统健康状态评估方法，所述评估模型采用层次分析法建立，其中层次分析法建立的第一层为系统健康状态值层，第二层为独立的一级指标，作为一级指标，包括传输设备、光缆线路和通信电源，第三层为表征各个一级指标的指标，作为二级指标，包括表征传输设备的传输设备配置、波道性能状态状态和传输设备运行时间，表征光缆线路的路由配置、线路性能状态和光缆线路运行时间，表征通信电源的电源设备配置，电池性能状态和电源运行时间。

前述的广电主干网传输系统健康状态评估方法，所述三角模糊数定义为M＝(l,k,u)，且l≤k≤u，k是三角模糊数M的中值以及最大可能值，l和u分别是三角模糊数M的上界与下界，设有三角模糊数M

(l

基于三角模糊数构建一级指标与二级指标的逐对比较矩阵，则设第i个指标的模糊综合值为S

式中,第i个指标的比较矩阵为m×n的矩阵；

根据上式推出：

二级指标的模糊值逆：

模糊综合值：

前述的广电主干网传输系统健康状态评估方法，在计算局部权重和全局权重向量过程中，通过几何平均法、算术平均法和特征值法三重认证的方式进行。

前述的广电主干网传输系统健康状态评估方法，所述的劣化度计算公式如下：

其中，x

对于无法进行状态检测的设备劣化度数值由公式计算：

d

根据公式，a、b和c分别为评估分值，分值介于“0—1”之间，“0”表示无劣化情况，“1”表示全部劣化；w

与现有技术相比，本发明基于层次分析法，采用多重认证方式计算权重，并结合三角模糊数和劣化度对浙江广电主干网传输系统健康状态进行多层次综合判断。根据OTN网络各个一级指标的设备配置、性能状态、运行时间所构成的指标体系进行验证，结果表明该方法具有较好的实用性和准确性。此外，本发明解决了基础层次分析法主观性影响过大、一致性检验易出错的难题，同时与其他评估研究方法的分析思路相比更加全面、科学。本发明采用多位相关系统评估得到的模糊值进行数学处理，代入层次分析法中，这样既能够将专业评估科学量化，又能够有效地使用到数学模型中，大大降低了人为主观因素的影响，得到高度严谨的评估结果。本发明能够更加全面科学地评估庞大且复杂的广电传输系统，非常的契合广电主干网传输系统健康状态评估。

附图说明

图1是本发明的原理流程示意图。

图2是层次分析法建立评估模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1：广电主干网传输系统健康状态评估方法，如图1所示，按如下步骤进行：

a、基于层次分析法建立评估模型,并构造三角模糊判断矩阵,基于层次分析法建立评估模型，并构造三角模糊判断矩阵,根据三角模糊判断矩阵计算模糊综合值，根据模糊综合值建立综合值矩阵；所述评估模型采用层次分析法建立，如图2所示，其中层次分析法建立的第一层为系统健康状态值层，第二层为独立的一级指标，作为一级指标，包括传输设备、光缆线路和通信电源，第三层为表征各个一级指标的指标，作为二级指标，包括表征传输设备的传输设备配置、波道性能状态状态和传输设备运行时间，表征光缆线路的路由配置、线路性能状态和光缆线路运行时间，表征通信电源的电源设备配置，电池性能状态和电源运行时间。该指标体系的设计根据传输系统的重要指标与历史维护数据得出。

本实施例中，在第三层的关键指标中，传输设备配置或者路由配置是主要是体现系统的可用性与冗余度。即当某一类别的在线配置出现故障，系统运行依然正常，但导致了系统可用性与冗余度的降低，此时在系统健康状态值中应能体现。如下表1所示：

表1

以传输系统的硬件为例，如未按照线路板与支路板1+1保护进行配置，则硬件的设备配置度量值为(3-1)/3＝0.67。

根据浙江广电主干传输网OTN系统技术配置特点，传输设备中的波道性能状态主要是指网络中与OCh有关的具体参数指标，主要包括：100Gbps线路板的光功率、收发两端的单波光功率及相应的OSNR值。光缆线路中的线路性能状态主要是指站点之间的线路段损耗指标。在系统运行过程中，受到线路中断、改造等影响，线路性能指标会出现劣化情况，进而影响波道性能指标。一旦性能指标劣化超出允许的偏差，波道将出现误码，从而影响波道中所有业务颗粒。因此，将当前实际性能指标与误码状态时性能指标相比的劣化程度作为衡量波道性能状态的劣化度。根据维护经验，电池性能状态通过电池内阻值的劣化度来衡量。

本算例将计算浙江广电主干传输网OTN系统的健康评估状态值。根据评估模型及评估体系设计，首先基于三角模糊数构建一级指标与二级指标的逐对比较矩阵，并进一步得到全部的模糊综合值的比较值。在使用三角模糊数构建各级指标的判断矩阵过程中，采用相对重要性三角模糊度量来确定指标两两比较结果，具体模糊度量表见表2：

表2

本实施例中，所述三角模糊数定义为M＝(l,k,u)，且l≤k≤u，k是三角模糊数M的中值以及最大可能值，l和u分别是三角模糊数M的上界与下界，设有三角模糊数M

(l

基于三角模糊数构建一级指标与二级指标的逐对比较矩阵，则设第i个指标的模糊综合值为S

式中,第i个指标的比较矩阵为m×n的矩阵；

根据上式推出：

二级指标的模糊值逆：

模糊综合值：

表3一级指标判断矩阵

表4传输设备判断矩阵

表5

本实施例通过python编写模糊综合值S

b、对综合值矩阵进行三重认证计算局部权重和全局权重；计算局部权重和全局权重向量过程中，通过几何平均法、算术平均法和特征值法三重认证的方式进行。本实施例以特征值法为例：

设特征值为λ，有m×m矩阵A：

|λE-A|＝0；

其中，E为单位矩阵，由此式得到特征值λ；

|λE-A|x＝0；

其中，x即为所求特征向量。)

计算一致性指标CI：

计算一致性比例CR：

如果一致性比例CR<0.1则矩阵的一致性通过，矩阵有效。

如果一致性比例CR>0.1则矩阵缺乏一致性，需要修改判断矩阵。

上述算法可以matlab代码实现，同理几何平均法和算术平均法也可通过matlab代码实现，本发明不在具体赘述。通过指标逐对比较矩阵，并经过模糊综合值计算后，得到的各级指标的局部权重值及相应的全局权重值如表7所示：

表7级指标的局部权重和全局权重

c、根据广电主干网传输系统的运行数值计算得到劣化度以及健康度；所述的劣化度计算公式如下：

其中，x

对于无法进行状态检测的设备劣化度数值由公式计算：

d

根据公式，a、b和c分别为评估分值，分值介于“0—1”之间，“0”表示无劣化情况，“1”表示全部劣化；w

本实施例中，劣化度值根据上述方法计算得到，具体指标如表8所示：

表8各性能状态的劣化度

设备配置的健康度通过配置核查表，并利用实际得分/配置总分得到，具体结果如表9所示：

表9设备配置健康度

各个一级指标的运行时间健康度根据3次定量模糊值打分得到的均值，具体结果如表10所示：

表10系统运行时间健康度

g、最后根据局部权重、全局权重、劣化度与健康度计算得到广电主干网传输系统的健康状态评估值，其结果如表11所示：

表11标状态值及健康评估状态值

通过表11可知当前浙江广电主干传输网OTN系统的健康评估状态值为0.8389。系统总体健康评估状态值定义为m，模糊评价结果经过演算，得到以下评价指标，若m＞0.102，则系统健康状态为合格；若m＞0.412，则系统健康状态为良好，若m＞0.647，则系统健康状态为优秀。而本实施例中的健康评估状态值为0.8389，表明目前系统健康状态优秀。

综上所述，本发明基于层次分析法，采用多重认证方式计算权重，并结合三角模糊数和劣化度对浙江广电主干网传输系统健康状态进行多层次综合判断。根据OTN网络各个一级指标的设备配置、性能状态、运行时间所构成的指标体系进行验证，结果表明该方法具有较好的实用性和准确性。此外，本发明解决了基础层次分析法主观性影响过大、一致性检验易出错的难题，同时与其他评估研究方法的分析思路相比更加全面、科学。本发明采用多位相关系统评估得到的模糊值进行数学处理，代入层次分析法中，这样既能够将专业评估科学量化，又能够有效地使用到数学模型中，大大降低了人为主观因素的影响，得到高度严谨的评估结果。本发明能够更加全面科学地评估庞大且复杂的广电传输系统，非常的契合广电主干网传输系统健康状态评估。