汪霄祥,謝鋮，丁金多，陳子昕，鄒明強(qiáng)

(國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司，銅陵供電公司，安徽,銅陵 244000)

0 引言

本文對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入終端業(yè)務(wù)進(jìn)行了仿真分析和相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估，找到調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入終端設(shè)備引起的數(shù)據(jù)異常儲(chǔ)存和運(yùn)行故障的影響因素，解決或控制故障影響因素優(yōu)化調(diào)度數(shù)據(jù)的接入應(yīng)用效果。

1 方法

1.1 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)

調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)使用的技術(shù)協(xié)議組網(wǎng)為邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP/MPLS VPN)，作為一種域間路由協(xié)議,邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議在因特網(wǎng)上被廣泛部署用來(lái)進(jìn)行自治系統(tǒng)之間可達(dá)信息的交換。與一般的路由協(xié)議不同，它采用了策略來(lái)對(duì)路由信息的轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行控制，從而保證鏈路的安全性[1]。MPLS VPN建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)可以承載多種業(yè)務(wù)的處理，不管是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中的提供商提供的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，還是一些大型網(wǎng)絡(luò)企業(yè)和相關(guān)的科研部門以及一些相關(guān)的政府部門的內(nèi)部專用業(yè)務(wù)辦公網(wǎng)絡(luò)，MPLS VPN技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)普遍使用和適用。在國(guó)際方面，一些發(fā)達(dá)國(guó)家的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商們絕大部分都建設(shè)了企業(yè)級(jí)別的MPLS VPN數(shù)據(jù)專用工作網(wǎng)，對(duì)該項(xiàng)完善的成套組網(wǎng)技術(shù)都有所掌握和了解。

1.2 BGP/MPLS的網(wǎng)格架構(gòu)

邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP/MPLS一般被用來(lái)路由傳遞調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)各AS之間動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，BGP/MPLS協(xié)議可以由信息發(fā)展進(jìn)程推出相應(yīng)的協(xié)議版本。其中,BGP/MPLS1是第一個(gè)被推出的協(xié)議版本，BGP/MPLS4這個(gè)版本是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)聚合處理的協(xié)議版本[2-4]。BGP協(xié)議在應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞南拗?，該?xiàng)協(xié)議在使用時(shí)可以假定在自運(yùn)行的系統(tǒng)中完成了路由傳輸路徑的選擇。運(yùn)行BGP/MPLS4協(xié)議可以建立傳遞連接節(jié)點(diǎn)間的對(duì)等體關(guān)系，而節(jié)點(diǎn)間的相互傳遞的消息可以構(gòu)成BGP/MPLS4協(xié)議的自運(yùn)行系統(tǒng)圖，整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)信息傳遞過(guò)程就是一個(gè)完整的自運(yùn)行系統(tǒng)圖，其中每個(gè)自運(yùn)行系統(tǒng)中的AS號(hào)是唯一和獨(dú)立的。BGP/MPLS4的協(xié)議機(jī)制能夠確保無(wú)循環(huán)的信息域之間傳遞路徑選擇過(guò)程，圖1表示信息傳遞路徑樹。

圖1 AS信息傳遞路徑樹

1.3 網(wǎng)絡(luò)元素故障概率估計(jì)

在調(diào)度數(shù)據(jù)接入終端業(yè)務(wù)時(shí)經(jīng)常發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障[5-6]，研究發(fā)現(xiàn)引起網(wǎng)絡(luò)故障的主要原因是網(wǎng)絡(luò)元素。對(duì)網(wǎng)絡(luò)元素引起網(wǎng)絡(luò)故障概率判定的2種常用方法有主觀評(píng)價(jià)法和運(yùn)行統(tǒng)計(jì)法。其中,主觀評(píng)價(jià)法利用專家經(jīng)驗(yàn)確定網(wǎng)絡(luò)元件引起的故障概率，運(yùn)行統(tǒng)計(jì)法對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)評(píng)估，本研究主要采用運(yùn)行估計(jì)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)元素引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行故障概率進(jìn)行估計(jì)。以信息傳輸鏈路為例，主要研究其中的光纜故障，運(yùn)用的一些計(jì)算公式如下:

(1)

式中,M代表光纜發(fā)生故障的平均時(shí)長(zhǎng)，Ti是光纜第i次發(fā)生故障的持續(xù)時(shí)間，單位為h，N是光纜統(tǒng)計(jì)周期發(fā)生故障的次數(shù)。

(2)

式中,A是光纜發(fā)生故障的平均次數(shù)，TF是發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)的統(tǒng)計(jì)周期，單位為h，NE(TF)是光纜在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)發(fā)生故障的總次數(shù)，LO是光纜在統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)的總長(zhǎng)度，單位為km。

WO=A·M

(3)

式中,WO是在總光纜長(zhǎng)度中出現(xiàn)的平均故障概率。

Qosi=1-Li·WO

(4)

式中,Li是第i段光纜的長(zhǎng)度，Qosi是光纜無(wú)故障概率，Li·WO是光纜的故障概率。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)度數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)終端占用率仿真分析

本研究主要是在終端業(yè)務(wù)運(yùn)行模型中，對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)碼率(VBR)和靜態(tài)碼率(CBR)進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2 業(yè)務(wù)線路平均寬帶占有率

在終端業(yè)務(wù)運(yùn)行模型中，包含著許多流量生產(chǎn)模塊，生產(chǎn)模塊可以依據(jù)流量數(shù)據(jù)包的信息發(fā)送間隔和相等取值的參數(shù)或任意可以變化的參數(shù)數(shù)值，生成動(dòng)態(tài)碼率(VBR)和靜態(tài)碼率(CBR)的流量。本次仿真分析采用可變參數(shù)生成的數(shù)據(jù)包流量來(lái)模擬動(dòng)態(tài)碼率(VBR)和靜態(tài)碼率(CBR)在接入的終端業(yè)務(wù)線路中的寬帶占有率，主要通過(guò)控制調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)仿真設(shè)備分別生成固定流量和可變化流量來(lái)模擬動(dòng)態(tài)碼率(VBR)和靜態(tài)碼率(CBR)業(yè)務(wù)。由圖2可以看出，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)碼率(VBR)和靜態(tài)碼率(CBR)在寬帶中的占有率是較為穩(wěn)定的，但是在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中應(yīng)用效果更好一些的應(yīng)該選VBR，因?yàn)閯?dòng)態(tài)碼率(VBR)可以自己調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的采集頻率和密度。例如在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中,數(shù)據(jù)流量較小的時(shí)候，可以減少數(shù)據(jù)的采集密度和頻率;數(shù)據(jù)流量較大的時(shí)候，可以適量地增大數(shù)據(jù)采集頻率，與靜態(tài)碼率(CBR)在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的運(yùn)行相比，可以減少運(yùn)行產(chǎn)生的文件儲(chǔ)存量，減少調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)定位接入終端業(yè)務(wù)時(shí)引起的數(shù)據(jù)異常存儲(chǔ)。

2.2 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)仿真模擬設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估

本文對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入終端業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估，主要通過(guò)對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)全網(wǎng)鏈路的長(zhǎng)度分布和失效鏈路長(zhǎng)度分布進(jìn)行評(píng)估，長(zhǎng)度分布如圖3所示。

圖3 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)光纜鏈路長(zhǎng)度分布圖

通過(guò)本次調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到參與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入終端業(yè)務(wù)的光纜共有210條，并且每一條光纜的長(zhǎng)度都不相同，配置的設(shè)備也不盡相同，其中每段光纜的失效概率可以通過(guò)式(4)計(jì)算。根據(jù)圖3的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，可以計(jì)算得到調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)鏈路失效概率平均值為0.142，方差為1.46×10-4。

為了解調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)單鏈路對(duì)全網(wǎng)可靠性的影響，對(duì)各鏈路序號(hào)對(duì)應(yīng)的可靠性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示。

圖4 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)光纜鏈路對(duì)全網(wǎng)可靠性的干擾

調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的單光纜鏈路在失效時(shí)帶來(lái)的業(yè)務(wù)損失就是調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)可靠性的減小值，也可以從側(cè)面說(shuō)明導(dǎo)致全網(wǎng)業(yè)務(wù)失效的總數(shù)量。其中,不同鏈路的失效業(yè)務(wù)損失可以通過(guò)業(yè)務(wù)故障樹模型統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出。圖4是不同鏈路對(duì)應(yīng)的鏈路失效時(shí)的可靠性干擾影響值，在圖4中可以明顯看出第125條調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的失效鏈路對(duì)全網(wǎng)的可靠性影響最大，有近14條接入的業(yè)務(wù)損失，也有一些失效鏈路并沒(méi)有給接入的業(yè)務(wù)帶來(lái)相應(yīng)的損失，說(shuō)明這種失效鏈路可以用來(lái)保護(hù)接入的業(yè)務(wù)。

為了解調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的各鏈路對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)性影響，根據(jù)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入的終端業(yè)務(wù)應(yīng)用結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì),如圖5所示。

圖5 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的單鏈路失效風(fēng)險(xiǎn)影響值分布

結(jié)合圖3、圖4和圖5分析可知，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的鏈路段失效概率與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的單鏈路失效概率以及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的鏈路段的長(zhǎng)度是正相關(guān)的。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的單鏈路業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)由鏈路段的失效概率和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的單鏈路失效業(yè)務(wù)損失分布相關(guān)，而調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入的業(yè)務(wù)損失分布與業(yè)務(wù)的數(shù)量、業(yè)務(wù)的路由器配置以及接入業(yè)務(wù)的多種保護(hù)方式等有關(guān)。根據(jù)圖5中統(tǒng)計(jì)的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)單鏈路失效風(fēng)險(xiǎn)影響值數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算可以得到，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的全網(wǎng)業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)影響值的均值為0.023，該風(fēng)險(xiǎn)影響均值可以反映調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的整體風(fēng)險(xiǎn)水平，與此同時(shí)計(jì)算出了調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的全網(wǎng)業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)影響值方差為0.000 9。

結(jié)合以上分析結(jié)果，為了解路由器各節(jié)點(diǎn)對(duì)于調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的危害度影響，將調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用與終端業(yè)務(wù)歷史出現(xiàn)的故障和業(yè)務(wù)損失進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖6所示。

圖6 接入的業(yè)務(wù)損失和危害度分布

根據(jù)圖6分析可得，在路由器的3號(hào)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生故障時(shí)對(duì)終端業(yè)務(wù)帶來(lái)的損失為0.491是最大的，對(duì)終端業(yè)務(wù)故障危害程度最大的是路由器26號(hào)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)3號(hào)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的終端業(yè)務(wù)危害度也是較大的。這也說(shuō)明了路由器3號(hào)節(jié)點(diǎn)承載的終端業(yè)務(wù)量較多，因此，當(dāng)該節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)將嚴(yán)重影響業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。但對(duì)于業(yè)務(wù)損失的關(guān)鍵影響因素還是業(yè)務(wù)本身的重要性以及業(yè)務(wù)中產(chǎn)生故障的影響時(shí)間。

3 總結(jié)

本研究主要通過(guò)仿真分析對(duì)靜態(tài)碼率(CBR)和動(dòng)態(tài)碼率(VBR)在業(yè)務(wù)線路中的平均寬帶占有率進(jìn)行分析，以及對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)定位接入終端業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估，分析發(fā)現(xiàn)靜態(tài)碼率(CBR)可以自己調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的采集頻率和密度，更適合在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中應(yīng)用。對(duì)評(píng)估結(jié)果的分析表明,調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)鏈路失效概率平均值為0.142，方差為1.46×10-4，分析發(fā)現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)鏈路失效概率與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的線路長(zhǎng)度之間具有高度一致性。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的全網(wǎng)業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)影響值的均值為0.023，該風(fēng)險(xiǎn)影響均值也反映了調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的整體風(fēng)險(xiǎn)水平，屬于較低水平，對(duì)終端業(yè)務(wù)運(yùn)行影響并不大。深入分析發(fā)現(xiàn)，終端業(yè)務(wù)損失的關(guān)鍵影響因素還是業(yè)務(wù)本身的重要性以及業(yè)務(wù)中產(chǎn)生故障的影響時(shí)間，優(yōu)化調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入終端業(yè)務(wù)的應(yīng)用效果，減少故障因素對(duì)終端業(yè)務(wù)的損失和危害性，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入終端業(yè)務(wù)時(shí)，應(yīng)該優(yōu)化接入設(shè)備路由器各節(jié)點(diǎn)的性能。