提高通信網(wǎng)絡(luò)可靠性方法探析

(西安電子科技大學(xué),西安摘要:從產(chǎn)品的可靠性定義出發(fā),通過對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的分析得出了影響通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素。從提高節(jié)可靠性的方法和需要注意的問題,并簡(jiǎn)要說明了其它的方法。最后,指出這些方法已經(jīng)運(yùn)用于工程實(shí)踐并被證明關(guān)鍵詞:通信網(wǎng)絡(luò);可靠性;拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);保護(hù)與恢復(fù);MethodforimprovingreliabilityofcommunicationBAI(XidianUniversity,Xi’an050002,P.R.Abstract:Basedonthedefinitionoftheproduct’sreliability,thefactorsthataffectthereliabilityofcommunicationnetworkweregained.Fromimprovingthereliabilityofnode/equipment,optimizingthetopologicalstructure,usingthenetworkingprotectionandrestorationtechnologies,andimplementingtheerrorcontroltechnology,thispaperdiscussesthemethodsforimprovingthereliabilityofcommunicationnetworks,andthenpresentsothermethods.Finally,thepaperproposesthatthesemethodshavealreadybeenappliedinengineeringpracticeandtheirefficiencywereproved.Keywords:communicationnetwork;reliability;topologicalstructure;protectionandrestoration;error 通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行過程中往往會(huì)出現(xiàn)設(shè)備故障、,嚴(yán)重影響了網(wǎng)絡(luò)用戶的正常使用,,通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性是一個(gè)具有重,是通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用中亟待解決的關(guān)鍵問題之一。目前對(duì)于通信網(wǎng),,研究提高通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法并付諸實(shí)用,有助于提高網(wǎng),對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展也具有重要意義。 111我國的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了產(chǎn)品的可靠性定義:產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力1它包含產(chǎn)品、規(guī)定

通信網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)系統(tǒng)與一般產(chǎn)品具有某些,研究人員根,有的強(qiáng)調(diào)生存性,有的強(qiáng)調(diào)可用性有的強(qiáng)調(diào)有效性,不實(shí)際連續(xù)運(yùn)行過程中完成用戶的正常通信需求的能,也反映了網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶需求的適應(yīng)能力;既研究網(wǎng)絡(luò),也研究異常情況下的可靠性,是對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程的綜合測(cè)度。這一定義5,,同112協(xié)議以及相應(yīng)的運(yùn)行支撐系統(tǒng)組成的復(fù)雜綜合系統(tǒng),影響其可靠性的因素很多具體可以分為內(nèi)部因素計(jì)、網(wǎng)路的組織和維護(hù)管理等;外部因素是指通信設(shè)備和通信網(wǎng)所依存的環(huán)境條件。通過理論分析和工程實(shí)踐相結(jié)合,總結(jié)出影響通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素如下:通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成部件的可靠性;通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);通信網(wǎng)絡(luò)的故障診斷能力;通信網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)與自我恢復(fù)能力;通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量;通信網(wǎng)絡(luò)的管理與維護(hù);通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行環(huán)境;其它影響通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素。 如果網(wǎng)絡(luò)的連通性變壞,那么不管采取什么樣絡(luò)的擁塞,網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和吞吐量等性能指標(biāo)下降,從而使網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)下降。造成通信網(wǎng)絡(luò)連通性變差的原因主要是節(jié)點(diǎn)失效和鏈路失效,而節(jié)點(diǎn)失效產(chǎn)生的影響往往更大,因此提高節(jié)點(diǎn)/設(shè)備組成通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備基本上都屬于電子設(shè)備,影響電子設(shè)備的可靠性的因素主要包括所采用元作使用幾類。提高電子設(shè)備可靠性可采用以下方法:簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),設(shè)備的可靠性與其復(fù)雜程度成反比,在滿足指標(biāo)要求的前提下應(yīng)盡量簡(jiǎn)化設(shè)計(jì);余度設(shè)計(jì)為重要部件和易損部件設(shè)置備份,一旦發(fā)生故障便啟用備份部件投入工作;故障樹分析FTA),通過分析可能發(fā)生故障的原因,尋找設(shè)計(jì)漏洞,以便改進(jìn)設(shè)計(jì);熱設(shè)計(jì),溫度對(duì)電子元器件影響很大,通過熱設(shè)計(jì)確定設(shè)備在環(huán)境溫度過高或過低時(shí)采取的措施;,采取相應(yīng)加固、減震等措施,降低沖擊、振動(dòng)等機(jī)械應(yīng)力的影響;電磁兼容性設(shè)計(jì),減少傳導(dǎo)、輻射耦合等各種電磁干擾,使設(shè)備的性能不降低;元器件的選擇和篩選,

一般來說,環(huán)形網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)的可靠性總是要好于鏈形網(wǎng)和樹形網(wǎng)。因此,在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)多使用網(wǎng)狀結(jié)當(dāng)然,一味追求網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最優(yōu)化也不可取,還必須考慮到網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本是否合理。規(guī)模較大的通信網(wǎng)通?？煞譃楹诵木W(wǎng)和接入網(wǎng),相應(yīng)地網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)也分為核心節(jié)點(diǎn)和接入節(jié)點(diǎn)。核心網(wǎng)處于整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的核心承載的業(yè)務(wù)量大對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響也比較大。因此,綜合考慮網(wǎng)絡(luò)可靠性和建設(shè)成本,可以在核心網(wǎng)采用網(wǎng)狀或環(huán)形結(jié)構(gòu),接入網(wǎng)采用鏈形或樹形結(jié)構(gòu),組成復(fù)合型的拓對(duì)于已經(jīng)投入使用的網(wǎng)絡(luò),也可以通過對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的微調(diào)提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。例如在圖1中,在原有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上只需增加一條鏈路,就可以使網(wǎng)圖1發(fā)生故障。增強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)的生存性,減小鏈路失效對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的影響是提高通信網(wǎng)可靠性的有力措施。系統(tǒng),當(dāng)傳輸線路或者節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí),將受故障網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)失效后,動(dòng)態(tài)尋找可用資源并采用重新選路的方式繞過失效部件。表1展現(xiàn)了幾種通信網(wǎng)絡(luò)生存技術(shù)的對(duì)比,選擇適當(dāng)?shù)姆绞娇梢杂行岣咄ū?的元器件施加外應(yīng)力,剔除不合格的元器件 元器件的降額使用,選擇額定指標(biāo)高的元 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,件,使元器件的工作條件始終低于它的額定指標(biāo)

線型保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)

切換時(shí)間適中資源利用對(duì)拓?fù)湟髧?yán)格合理設(shè)計(jì),優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié) 合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的保障?！?7在工程應(yīng)用當(dāng)中,還需要注意以下幾個(gè)方面線型保護(hù)包括1+1,1:n和m:n311方式屬于專有保護(hù)保護(hù)最可靠但利用率也最低1nmn資源利用率相對(duì)較高。線型保護(hù)資源利用率低、成本高對(duì)于多數(shù)

,32,幾種差錯(cuò)控制方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)和使用范圍,應(yīng)結(jié)表2網(wǎng)絡(luò)不必實(shí)現(xiàn)全保護(hù),3]

檢錯(cuò)碼譯碼設(shè)備簡(jiǎn)單實(shí)時(shí)性差,

冗余碼較多,傳略。對(duì)QoS要求很高的專線業(yè)務(wù),可以采用永久11的保護(hù)方式,取得極高的可用性對(duì)于實(shí)時(shí)性和可靠性要求較高的業(yè)務(wù),可以采用1+1保護(hù)與恢復(fù)相結(jié)合的方式;而對(duì)于實(shí)時(shí)性和可靠性要求較低的業(yè)

糾錯(cuò)碼實(shí)時(shí)性好, 糾刪碼

好實(shí)時(shí)性要在通信系統(tǒng)的不同層面(如鏈路層、業(yè)務(wù)層等)上可能會(huì)同時(shí)采用保護(hù)與恢復(fù)機(jī)制這就涉及到層間協(xié)調(diào)問題。目前解決的方式包括兩種:①優(yōu)先啟動(dòng)低層的保護(hù)恢復(fù),當(dāng)?shù)蛯硬荒芡瓿蓵r(shí)再啟動(dòng)高層的保護(hù)恢復(fù),這對(duì)層間協(xié)調(diào)的要求比較高;②優(yōu)先啟動(dòng)高層的保護(hù)恢復(fù),這種方式的問題在于低信道上傳輸?shù)男盘?hào)容易受到信道傳輸特性以及噪聲的影響,使得通信接收端會(huì)產(chǎn)生誤碼。無線窄、信道不對(duì)稱以及頻繁的移動(dòng)等特性,通信質(zhì)量更加難于保證。要提高通信的可靠性,就應(yīng)當(dāng)根據(jù)信道特性,合理設(shè)計(jì)基帶信號(hào),選擇合適的調(diào)制解調(diào)方式及發(fā)射功率,采用均衡技術(shù)和消除或減少碼間串?dāng)_等。但很多情況下,僅采用這幾項(xiàng)措施是不夠的,必須通過信道差錯(cuò)控制來改善通信系統(tǒng)的傳輸可靠性[4]。差錯(cuò)控制有以下3種方式自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)(ARQ:當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)前向糾錯(cuò)(FEC):接收端不但能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò),而且能確定二進(jìn)制碼元發(fā)生錯(cuò)誤的位置,從而加以糾正;混合方式HEC):發(fā)送端編碼具有一定的糾錯(cuò)能力,接收端對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。如發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)并未超過糾錯(cuò)能力則自動(dòng)糾錯(cuò)如超過糾錯(cuò)能

除了以上介紹的幾種方法,由控制、維護(hù)管理等多種方法。在工程中使用這些方法可以有效提高通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。在作者從事的工程項(xiàng)目中通過各種方法的應(yīng)用使目標(biāo) ,隨著通信技,可靠性問題將更加突出,對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的要求也越來越高。本文結(jié)合工程應(yīng)用提出了幾種提高通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法這些方法的應(yīng)用對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)可靠性的提高起到了很大作用。這些方法的研究對(duì)于其它通信網(wǎng)絡(luò),有助于改善通信網(wǎng)絡(luò)的整體性能。1]國家技術(shù)監(jiān)督局.GBT3187—1994可靠性、維修性術(shù)語[S/OL].http:∥www.51zbz.combiaozhun/91079.html.2],,梁雄健通信網(wǎng)可靠性的定義及其綜合測(cè)度指標(biāo)[J].通信學(xué)報(bào),1999,