李云靖
广东中人集团建设有限公司
摘要；随着通信网网络规模的不断发展和网络复杂程度巧不断提高、消费者对网络质量的要求越来越高；传输网络作为各种电信业务提供传送通道的基础网络，其性能优劣决定整个网络的质量；随着第5代无线电话的投入使用，传输网络承载的通信业务种类和规模不断发展，网络自身升级、结构调整的需求越来越迫切。为此，需要对传输网络的性能进行评估，以便确定是否可以满足数据传输的需要，从而保障传输网络的传输质量。在传输网络的结构调整、升级改造和日常维护中，其拓扑结构经常会发生变化。在这个过程中，网络结构的拓扑可靠性、资源利用等都会随之发生变化。另外，在维护过程中，由于缺乏对传输网络可靠性和安全性的全面详细评估，始终维持一种简单的维护模式，其结果是传输网维护效率低下。同时，在通讯基站之间铺设传输线路成本高昂。因此无论是新建网络还是对其进行升级调整，都必须对传输网络结构进行评估。因此，有必要研究计算机辅助的传输网络结构分析和拓扑安全评估方法。
关键词：传输网络；拓扑结构；可靠性指标；评估模型：优化方法
一、网络可靠性研究现状
由于网络部件故障使网络总的传输容量下降，引起了呼叫拥塞，Lee将阻塞定义为链路故障，使用了以连通为标准的可靠性测度。网络可靠性的研究主要是伴随着计算机网络的发展而发展，主要是以网络的连通性作为网络可靠性。通信技术的快速发展使得通信网络的可靠性问题受到越来越多的关注，出现了网络可靠性研究中的一个重要方向，即网络的性能可靠性研究，包括性能可靠性指标的合理确定以及计算。电信网络、ATM网络、SDH网络、WDM光网络、计算机网络以及无线网络等的可靠性计算与优化设计成为研究的热点。解决网络拓扑可靠性最优化问题也称网络综合性分析，传统的研究方法有动态规划、Lagrange乘子法、梯度法、启发式方法、几何规划以及整数规划等。近年来，随着神经网络与进化算法等智能计算技术的发展，网络综合性分析和优化的研究得到了长足发展，取得了大量的研究成果。文献[26]提出一种k端可靠性的快速计算方法，并给出一种基于随机仿真的多目标遗传算法解决拓扑可靠性优化设计问题的实现框架。
二、无线基站传输网络结构及其拓扑建模
无线基站传输网络拓扑建模和结构分析是网络可靠性评估的基础。首先介绍传输网络建模最常用的图论工具基础知识，然后重点分析了本文研究的无线基站传输网络拓扑结构特点，将网络拓扑进行构件分解，建立包含构件描述的数学模型；并改进和设计了一种网络构件分析算法，对本地传输网络进行自动构件识别，为进行可靠性指标计算和分析提供了基础。
通信网络中，在交换局间传送业务的系统称为传输，在GSM通信网络中，传输具体表现为MSC、BSC、HLR、BTS等设备间的电路。中国移动广东省公司维护规程中说明，光传送网是移动电话业务、移动数据业务及其他基础和增值电信业务的基础承载网络，也是我国公用通信网和国民经济信息化基础设施的重要组成部分。’根据不同的传输协议及其物理载体(传输媒介、传输设备等)，可分为几种常见的传输系统(不包括卫星传输系统)，参见表1。
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整个移动传输系统分为有线和无线两个部分，无线基站传输网络是指以无线发射基站为边界的有线网络部分。主要以高速光缆为链路连接各个网络节点，采用多级子网的形式组成一个层次化管理的网络传输系统。传输网络的分层结构有利于网络的安全及管理[351。在实际工程中传输网络拓扑结构一般分为物理层和逻辑层。前者是与地域相关的物理光纤组网拓扑，后者则是与设备相关的业务逻辑组网拓扑。在逻辑层，一般把传输网络分层管理。对于每一·层网络，均可使用下述五种基本网络拓扑结构的一种或多种实现。
三、本地传输网络拓扑结构分析
本文主要研究对象为传输网汇聚层和接入层的网络拓扑结构。汇聚层和接入层作为传输网的层次金字塔的底层，网络规模和节点数量相当庞大，是整个传输网网络拓扑最复杂的部分。尤其是接入层承载着大量服务终端节点，节点的互连方式对网络的服务质量和安全：陛起着最直接的影响。
本地传输网结构特征
目前，工程上对汇聚层和接入层的组网方式有着严格的规定，从而构建出拓扑结构清晰、质量高的传输网。在传输网汇聚层和接入层的逻辑拓扑结构上主要体现出以下的特点：(1)汇聚层和接入层组成的传输网是一个连通的网络。互连的汇聚层和接入层必须是一个连通的网络，即网络中任意两个网络实体通过若干个实体的邻接关系必可互连起来，不存在被孤立的网络实体。任一网络实体或属于汇聚层，或属于接入层。(2)汇聚层各网络实体按区域或业务组织成不同的环状结构，即汇聚环。汇聚层的网络节点通过汇聚层光缆互连，形成不同的封闭的环状结构。除与骨干层节点相连外，每个汇聚层网络节点在逻辑上只与两个不同的汇聚层节点相连接，形成闭合的环。(3)接入层网络节点按区域组织成若干个独立的具有一定拓扑结构的接入构件(接入环、链或混合结构)。属于接入层的传输网节点可以分为若干组节点集合。集合内的节点以某种方式相互连接，组成具有一定拓扑结构的连通网络模块，逻辑上分属于任意两个集合的任一对节点不存在直接相连的光缆，这就是所谓“独立的具有一定拓扑结构的构件”。(4)每个接入层构件直接与一个或两个汇聚层节点相连。接入层节点组成的构件之间不存在直接相连的光缆，但都存在通过构件内的一·个或两个接入层节点直接与汇聚层节点相连。其中，环状构件有两个直接与汇聚节点相连的接入层节点，链状结构则只含一个。从而两个构件间的接入层节点通讯至少需要通过一个汇聚节点。(5)汇聚层和接入层的网络实体在拓扑结构上有确定的边界，传输网可以退化为一个星状结构。通过模块化的组嗍方式，形成以汇聚环为中心，接入层构件通过汇聚节点连接到传输网。若把汇聚环和接入层构件分别归宿为一个点，整个网络就退化为一个星形网络。(6)网络无自环。所谓自环是指光缆两端接连同一个节点的结构，形成自身无限循环和定向无限循环链路。通信网络可靠性指标体系的研究作为通信网可靠性研究的核心部分，在整体上分析了影响电信网网络安全的因素，提出了电信网网络安全框架体系，并初步提出了电信网物理安全、传输网络安全、业务网络安全等组成的多级电信网网络安全评估指标体系。从通信网可靠性的概念、可靠性分析与设计方法角度系统地总结了国内外在通信网可靠性方向的研究进展，指出了在此方向进行研究的难点和需要解决的关键问题，并对通信网络可靠性的几个层次：抗毁性、生存性、有效性做的总结和论述。总结和论述了通信网抗毁性、生存性、有效性、完成性指标及其主要测度，列举了通信网络层次与可靠性指标的关系，并对战时军事通信网的可靠性指标进行了探讨。
结束语
建立了传输网络拓扑结构的数学模型并设计了网络构件分解识别算法。针对传输网的拓扑结构特征，采用网络分解思想，建立了包括网络构件描述的传输网络拓扑结构数学模型，并在此幕础．卜，设计了网络构件分解、识别算法，为网络可靠性指标计算和分析提供了基础。传输网络拓扑结构评估项目，针对无线基站传输网络实际情况，研究和改进网络拓扑结构描述、分析、评估与优化方法，并进行实际应用分析。所做工作解决项目关键问题，并在应用中验证了其实用性，具有工程参考价值，可靠性优化设计中考虑成本和其他约束的多目标优化问题研究和应用。
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