0引言
文献[2]根据预期业务损失与业务潜在风险，以量化指标的方式对电力通信网运行质量进行了评估。而文献[3]以业务风险均衡度为测度衡量电力通信网的可靠性。文献[4]针对全网业务的有效性，定义了保障失效指数和保障影响指数，对网络可靠性进行测度。在传统的基于业务层面的网络可靠性分析中，研究人员[5-6]往往选择光路作为承载业务的通道，其分析的层面也局限于光路与业务层面，这种仅从2个层面进行分析的方法有较大的局限性。在实际的电力通信运维工作中，因光缆故障引发一条甚至多条光路中断是比较常见的，考虑到光缆、光路与业务之间的紧密关联，本文针对电力通信网的业务特点与分布，从光缆、光路、业务3个层面出发，提出了一种新的网络业务状况分析方法。在电力通信网中光缆、光路、业务之间关系准确关联的基础上，本文以编程自动化分析为依托，仿真分析在3个层面中任意一个环节出现问题时网络业务的受影响状况，为电力通信网的优化提供了实用可靠的依据。
1面向业务的三层分析模型
1.1电力通信网层面划分
当前电力通信网通常以光纤作为信息传播的载体，对于光网络而言，可以划分为光缆网、光传输网、业务网和支撑网。光缆网以光纤复合架空地线（OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire，OPGW）、全介质自承式光缆（AllDielectricSelf-SupportingOpticalFiberCable，ADSS）及普通光缆等作为物理传输链路，提供底层通道；光传输网利用同步数字体系（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）与波分复用（WavelengthDivisionMultiplex-ing，WDM）等技术完成信息的可靠传输，为业务提供通道；业务网直接面向用户，利用光传输网提供的光路向用户提供通信服务；而支撑网涵盖的内容涉及电源、同步、监控、网管等。对于一张光传输网络而言，光缆网、光传输网与业务网之间存在明显的层次关系，即光路直接承载在光缆网上，而业务网直接承载在光路上。电力通信网络层面结构示意如图1所示。
1.2光路与光缆概率故障模型
在通信运维中，光路的对应光缆段信息通常是静态数据，需人工进行维护。考虑到光缆段的状态无法实时监视，以概率模型梳理光传输网与光缆网之间的关系，并为自动化分析提供依据。
1.3业务与光路故障模型
光传输网中可提供的保护方式包括子网连接保护（Sub-NetworkConnectionProtection，SNCP）、复用段线性保护（MSP1+1）、通道保护环、复用段保护环等。以上保护方式可有效减少电力通信业务在遭遇设备或光缆故障时中断的概率。在电力通信网中，子网连接保护是一种被广泛使用的保护方式，其针对每一条业务提供主备2条路由，在某一条路由中断的情况下可实现自动倒换。令某一业务为sj，其承载于光路集合{m_pi|1<i<Nm_p}和{s_pi|1<i<Ns_p}，分别为主用路由和备用路由。从数学角度上看，电力通信网中的各类业务承载在光传输网光路集合的子集中，主备用路由集合均属于全网的光路集合{pi|1<i<Np}，其中Np为整张光传输网的光路总数。光路故障通常由光缆中断、设备故障等原因导致，而业务可靠性下降的情况可分为2种：一种是业务主备用路由中的一条失效，但仍可通过另一条路由实现业务的贯通，称为影响状态；另一种是主备用路由均中断，导致业务通信能力丧失，称为中断状态。在浙江电力通信网络中，继电保护和安稳控制业务在通信层面上采用单路由，并不使用光传输网层面的保护方式，因此这2类业务的可靠性下降因素只有路由中断。
1.4三层故障分析模型
本文以光传输网为核心，提出了三层故障分析模型。三层故障分析模型示意如图2所示。该模型中展示了当拥有2个相对独立的光传输网络情况下的故障分析方法，可为电力通信运维中的以下4类故障推断提供依据：1）在一段或多段光缆段中断的情况下，哪些光路会中断或受影响；2）在一条或多条光路中断的情况下，哪段光缆段中断的可能性高；3）在一条或多条光路中断的情况下，哪些业务会中断或受影响：4）在一段或多段光缆段中断的情况下，哪些业务会中断或受影响。其中1、2、3条推断的方式已在前文中提及，而第4条推断除了将第1条和第3条推断进行结合得出中断业务之外，还需要考虑某些业务不通过2张光传输网承载于光缆上的情况，例如纤芯直接承载继电保护业务等。三层故障分析模型可准确定位故障，了解故障的原因和后果，为通信网运维优化提供依据。
2网络业务智能核查与缺陷评估
依据本文提出的三层故障模型，以浙江电力通信网为例进行了网络业务智能核查与缺陷评估。考虑到光缆网、光传输网与业务网3个层面的数据量较为庞大，本文以编程自动化分析为依托，开发了面向业务的电力通信网可靠性分析软件，该软件实现的功能包括：1）快速分析在一段或多段光缆段中断情况下，光路及业务的中断信息；2）快速分析在一条或多条光路中断、一个或多个端口失效的故障情况下，业务的中断信息；3）快速分析在多条光路中断情况下，最有可能中断的光缆段信息。电力通信网可靠性分析软件界面如图3所示，在该例中仿真了在北仑电厂至姚江变之间的北姚5401线OPGW光缆中断情况下，有5条继电保护业务中断、其他业务没有中断的情况。本文同时以浙江电力阿尔卡特光传输网在宁波地区继电保护/安稳控制通道的分布为例，以可靠性分析软件为依托，对宁波地区的网络业务分布进行了压力评估，宁波地区光缆承载阿尔卡特网络分析结果如图4所示。图4中的站点与连接以光缆图为基础，为浙江省网阿尔卡特光传输网所覆盖，其中红色连线代表在该光缆段中断的情况下，有阿尔卡特光传输网承载的继电保护/安稳控制业务受到影响，连接线越粗代表受影响的继电保护/安稳控制业务数量越多；黑色连线代表在该光缆段中断的情况下，没有阿尔卡特光传输网承载的继电保护/安稳控制业务受到影响。根据图4的结果分析可以发现，宁波地区北面环网由阿尔卡特光传输网承载的继电保护/安稳控制业务较多，最多出现一条光缆段承载10条继电保护/安稳控制业务的情况；而南部地区继电保护/安稳控制业务分布呈链状结构，承载的业务相对较少。根据每条光缆段上的业务承载信息，电力通信网可靠性分析软件可在此基础上实现业务的比对匹配功能，完成电力通信网络继电保护/安稳控制业务的缺陷分析，即快速查找一套单口保护或A/B口保护都承载在同一光缆段的网络缺陷。基于本文提出的三层分析法，可以快速分析当前网络的业务可靠性与业务分布情况，并针对继电保护/安稳控制业务提供了缺陷分析查询功能。利用本文提出的分析方法与开发的软件所分析得到的网络缺陷，可为今后的通信运维检修和升级改造提供依据。
3结语
传统的电力通信网分析往往局限于专业网管系统的数据分析，研究人员在选择光路作为承载业务通道的同时，网络分析大多局限于光路与业务2个层面。本文针对电力通信网的特点，对网络状况基于光缆、光路、业务3个层面的故障关系进行建模分析，并开发了可靠性分析软件以完成贯通3个层面的故障仿真分析。本文针对三层网络模型中的4类故障推断问题，给出了解决方法，并在可靠性分析软件上进行了自动化分析实现，最后以浙江电力通信网宁波地区阿尔卡特光传输网为例，图形化展现了网络业务的分布状况与缺陷分析。本文从通信网评价的角度完成了对网络的分析，如何以评价指导优化是一个值得深入研究的问题。针对业务路由在光缆层面存在的共路由、光缆可靠性低等问题，如何利用合理而快速的路由优化算法寻找到最合适的业务路由，在本文基础上还需持续研究。
作者：刘俊毅 何明甫 王彦波 贺琛 吴慧 单位：国网浙江省电力公司 信息通信分公司
相关专题：滨州学院学报投稿模板 石油交易所
