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基于OTN技术的铁路传输网网络结构优化-OTN在铁路骨干网中的网络保护技术研究

作　者: 王妍
导　师: 孙强
学　校: 北京交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: OTN 生存性保护故障处理 RWA ILP
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 6次
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内容摘要

OTN逐渐成为铁路骨干层传输所采用的主要技术,铁路通信网的建设也将以OTN为主要发展方向。现阶段OTN传送网已由10G时代向40G、100G时代迈进,在这种超高速、超大容量的光传送网中,网络故障将对铁路网造成巨大的影响和损失,使得网络的可靠性和生存能力受到很大的挑战,这将给铁路安全带来极大安全隐患,因此在铁路传送网网络结构优化的过程中,生存性是铁路传输网规划和设计的关键性能指标。本文的创新之处在于生存性的理论分析建立在实际的测试数据之上,完全贴近于实际应用,并依据测试数据的分析与现网的状态和需求,构建仿真模型,设定约束条件,输入实际设备参数、网络参数和铁路需求,设计出了符合实际工程应用的三种生存性方案,这三种方案分别基于专用通路保护、共享通路保护和共享链路保护。解决了三种方案下的RWA(路由选择和波长分配)问题,设计并实现了KSP(K条最短路径)算法,利用ILP(整数线性规划)模型得到了全局最优解,从而更合理的分配网络资源,减少保护倒换时间。在已知需求的情况下,该模型可以直接运用于网络结构的优化和生存性分析。具体成果如下：1)通过搭建不同的OTN网络拓扑环境,利用测试仪表得到实际的测试数据,对理论进行验证和分析,解析出了OTN网络的故障处理过程,包括故障的检测、开销的处理、故障通知,并验证了OTN保护技术的保护倒换过程,推导出了保护倒换时间通项公式。对不同保护技术下的网络性能进行了比较,得到了针对不同的实际网络环境的技术选择方案。2)依据不同的保护类型设计出生存性方案,主要解决生存性方案中的RWA问题,将RWA问题分解为路由选择子问题和波长分配子问题。在路由选择子问题中,调研铁路现网的网络结构和需求,结合Dijkstra路由算法设计出符合现网需要的KSP算法,依据实际的约束条件,计算出不同方案下的工作路径和保护路径以及链路失效情况下的保护倒换时间。3)利用ILP模型解决波长分配子问题,利用上述结果设定目标函数和约束条件,计算全局最优解,试验不同的波长条件下,全网的资源占用情况,找到存在最优解情况下的波长最小值,达到资源利用率最高的情况,并对不同方案下的仿真结果进行分析。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
1 引言  11-14
  1.1 研究背景与意义  11-12
  1.2 网络生存性研究现状  12
  1.3 论文的研究工作及结构安排  12-14
2 网络优化中的生存性问题  14-22
  2.1 网络失效  14-15
    2.1.1 失效类型分类  14
    2.1.2 故障处理  14-15
  2.2 生存性技术概述  15-20
    2.2.1 光层保护  17-18
    2.2.2 电层保护  18-20
  2.3 路由及波长分配技术  20-21
  2.4 本章小结  21-22
3 故障处理性能测试  22-31
  3.1 光通路开销  22-24
  3.2 故障处理测试  24-29
  3.3 测试分析  29-30
  3.4 本章小结  30-31
4 保护技术测试  31-43
  4.1 生存性技术评价指标  31
  4.2 测试配置  31-35
    4.2.1 OLP保护技术测试  31-32
    4.2.2 OMSP保护技术测试  32-33
    4.2.3 ODUk SNCP1+1保护技术测试  33-34
    4.2.4 ODUk SPRing保护技术测试  34-35
  4.3 可靠性分析  35-36
  4.4 带宽效率分析  36
  4.5 保护时间分析  36-40
    4.5.1 保护倒换流程及通项公式推导  36-39
    4.5.2 倒换时间计算  39-40
  4.6 成本分析  40-41
  4.7 保护技术选择  41-42
  4.8 本章小结  42-43
5 方案的设计及仿真  43-64
  5.1 设计思路  43-44
  5.2 路由选择问题  44-47
    5.2.1 算法描述  44-45
    5.2.2 算法步骤  45-47
  5.3 波长分配问题  47-52
    5.3.1 波长分配问题描述  47
    5.3.2 模型的建立  47-52
  5.4 模型的输入及输出  52-57
  5.5 仿真结果分析  57-63
  5.6 本章小结  63-64
6 结论  64-65
参考文献  65-67
作者简历  67-69
学位论文数据集  69

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