通信的可靠性精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇通信的可靠性范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

实践中可以看到，可靠性分析法在电力通信系统中的应用非常的少，常见的是将通信网可靠性研究成果和电力通信系统实际特点进行有效的组合，以此来更好解决电力通信系统可靠性分析问题。在网络可靠性分析过程中，因没有充分考虑到业务对其造成的严重影响，所以不同业务可靠性也存在着较大的差异性。实践中很多的学者、专家试着在改进这种分析方法，采取不断优化算法的方式来降低运算过程的复杂度。据资料显示，当前国内外关于电力通信系统的研究成果非常的少，现有的技术也相对比较滞后，因此很难满足电力事业发展需要。

2提高电力通信系统可靠性的有效策略

基于以上对当前电力通信系统可靠性问题的研究成果分析，笔者认为要想提高供电力通信系统的可靠性，应当认真做好以下几个方面的工作：

2.1综合策略

优化建设光纤网，将单光缆建成环，以此来提高光纤网络系统的运行可靠性。对于那些投运时间相对较长、服役时间比较久的光缆而言，可用冗余度之所以会比较，其主要原因在于近年来电力通信网络发展速度非常的快，综合数据网等很多的网络建设过程中耗掉了大量的纤心。针对这一问题，笔者建议光缆建设之前，应当对各部门纤芯需求量进行综合考虑，而且在光缆实际建设过程中还要充分的考虑该区域未来一段时间的发展，以确保纤芯有适量的冗余度。针对当前已经非常少的纤心可用光缆，可适当地改造、扩容大心数光缆。部分区域网络管控手段以及分析方法相对比较落后，因此应当加快工程项目建设，提高分析水平。在此过程中，还要不断加快SDH光传输B网的接入，当B网接入完成后，就会有解决部分地区，尤其是110千伏厂站光传输设备没有双重配置问题。对于小部分110kV厂站SDH光设备关键部件没有冗余配置问题，笔者建议应当在技改项目中适当地增加一些关键部件冗余配置，而且新建机械设备关键位置应当真正满足冗余配置，只有这样才能投产和运行。

2.2全过程管理

1设计阶段。具体操作过程中，应当根据实际运行状况来设计系统可靠性标准、规程等；同时还要不断的提升具体通信系统可靠性设计方案和指标。对通信设备中的可靠性要求进行明确，在讨论、决定系统组织过程中，应当保证通信系统的可靠性。2建设阶段。在此过程中，引导组织和采取多元化的可靠性保障措施，对建设结果加强监督和评价。3运行和维护期间。应当对系统的可靠性质量予以全面的分析和研究，不仅要做好评价工作，而且更重要的是一定要形成一套与维护、管理通信系统相关的管理机制，并以此为基础形成维护管理目标；在此过程中，还要研判故障发生的规律，对可靠性措施进行设计和验证。若真正出现了一系列重大异常安全故障问题，则应当在已经制定好了的应急通信机制和保障措施下，切实履行流程，对所执行的机制和措施进行监督和管理。在电力通信系统实际运行过程中，运行人员切实运行、管理通信系统，而且对其进行全程管理，以保证其可靠性。这一全过程管理体系的目标在于设定可靠性目标，保证实现系统建设的可靠性；在通信网络的运行维护过程中，要切实维护以及提升通信网络的可靠性水平。为了确保电力通信系统的可靠运行，不断提升运行水平，要切实做好通信系统的可靠性管理工作，构建行之有效的可靠性反馈机制，这样就具备了系统的可靠性管理机制，还能够定期地跟踪评价通信网络的运行情况。

3结语

篇(2)

本文作者：刘科许洪华工作单位：苏州市职业大学电子信息工程系

工业无线通信调度工业无线通信中一般采用时分多址(TimeDivisionMul-tipleAccess，TDMA)调度方式，通信调度周期分为多个时隙(TimeSlot，TS)，通信节点依次进行数据交互。基于TDMA的多跳通信中，实时性要求更具有挑战。传统的有线通信和点对点通信中需要1个时隙情况，n跳端到端通信至少需要n个时隙，相应地，重传也需要更多时隙。在端到端时隙数约束下，时隙分配成为工业多跳无线通信重要的资源调度方法。工业无线通信中一般采用跳－跳重传方式。网络调度器为每个节点分配固定次数的重传时隙，以超帧形式下载到各个通信节点。如前所述，现有的工业无线系统一般是根据实时性约束等，为每跳平均分配重传时隙。2．2重传提高可靠性原理考虑基于TDMA调度中子链路Li上通信情况。设每个时隙中Li只传输数据报和相应的确认信息。由于确认信息数据帧较短，在数据报传输后立即接收，一般不考虑数据报传输成功而确认信息传输失败情况。此时，子链路Li上通信可以用图1所示的二维马尔可夫链描述［5］。图1子链路通信二维马尔可夫链图1中，Gi表示通信成功状态，qGi和pGi分别表示上一个时隙通信成功时，本次通信成功和失败的概率，Bi表示通信失败状态，qBi和pBi分别表示上一个时隙通信失败时情况。在考虑外界随机干扰的情况下，有qGi=qBi=qi，pGi=pBi=pi=(1－qi)，此时，Li上通信情况符合贝努力概型，用di表示分配给Li子链路的时隙数目(包括重传时隙数目)，记Ri为其通信成功概率，有:Ri(qi，di)=1－∏dij=1(1－qi)(1)显然，1－qi＜1，随着di增加，通信可靠性Ri增大。2．3冗余路由提高可靠性原理为进一步提高链路可靠性，工业无线通信中可以利用邻居节点协作重传，构成冗余路由。图3为典型冗余路由形式。r1为冗余中继，当n0到通信失败时(如无视距路径、n1处持续强干扰、n1故障等)，启用n0r1n2路由，以提高端到端可靠性。图2中，L11、L12为主链路中子链路，设其通信成功概率为q1和q2;L11、L12为冗余路由中子链路，设其通信成功概率为q11和q12;设R(n0|n2)表示节点n0到节点n2的通信成功概率，则R(n0|n2)=q1q2+(1－q1)q11q12(2)显然，R(n0|n2)＞q1q2，有冗余路由情况提高了链路可靠性。考虑重传时隙时，可由(1)式计算各个子链路通信成功概率，代入(2)式，可计算端到端可靠性。

工业无线通信链路可靠性建模不失一般性，考虑N+1个节点组成的N跳链路，用N=n0，n1…．n{}N表示链路节点，其中，n0表示源节点，nN表示目的节点，Li表示节点ni－1和ni之间的子链路，i∈{1，2，…}N。多跳无线通信链路如图3所示。如2.2节所述，由式(1)可以计算多跳链路中每个子链路通信成功概率Ri。对于N跳链路，用D={d0，d1…．dN}表示链路时隙分配，用Q={q0，q1…．qN}表示各子链路可靠性情况，则整条链路的可靠性表示为:R(Q，D)=∏Ni=1Ri(qi，di)(3)通过工业认知无线电技术可以实时感知通信信道信噪比等，从而获得各子链路通信可靠性情况［6］［7］。由于工业现场实时通信周期短，可认为感知的链路可靠性Q在通信周期内不变，此时有:R(D)=∏Ni=1Ri(di)(4)工业无线通信链路可靠性优化工业无线通信链路可靠性优化即是最大化(4)式。考虑工业通信实时性约束，设从源节点n0到目的节点nN允许的最大时延为D个时隙，则最大化通信可靠性表示为:MAXDRs．t．∑Ni=1di{=D(5)式(5)优化问题可以采用非线性整数规划问题求解方法，从而为每个子链路分配时隙，在D个时隙时间内实现链路端到端可靠性最大化，但一般计算量大，难以应用于现场仪表实时通信中。以下通过转化，寻求易于应用的求解方法。定义3.1:定义子链路增益函数Ki(di)=Ri(di+1)/Ri(di)，其含义表示当前子链路Li上分配的时隙数量为di，若再多分配1个时隙，子链路的可靠性增益。引理3.1:Ki(di)是di的减函数。证明:Ki(di)=Ri+(1－Ri)RiRi=2－Ri，同理Ki(di+1)=2－Ri+(1－Ri[)R]i=2－2Ri+R2iKi(di+1)－Ki(di)=Ri(Ri－1)＜0命题得证。定理3.1:重传时隙分配过程中，每个时隙分配给Ki(di)最大的子链路，则链路可靠性最大。证明:对于N+1个节点的N跳路由，假设允许的最大时延为D个时隙，那么就有m=D－N个可再分配的重传时隙。考虑Q在通信周期内不变，由式(2)和定义3.1，链路可靠性可表示为:R(D)=∏Ni=1Ri(1)∏Ni=1∏di－1j=1Ri(1)Ki(j)(4)即R(D)=f(Ki(j))链路中各子链路增益函数可有mN个可能的取值，m个重传时隙分配对应m个Ki(j)。重传时隙实际分配中，每个子链路j从1到di递增，而Ki(di)是di的减函数，所以分配中Ki(j)满足递减。分配重传时隙时，取i=argmaxi=1，2…NKi(j)，m个重传时隙分配过程对应着依次选取子链路增益函数mN个可能值中前m个最大值的过程，故R(D)=f(Ki(j))最大，命题得证。基于定理3.1，原资源分配问题可以转化为如下方法进行求解:1)为每一个子链路分配1个时隙作为初始值，既取D(0)=［1，1…1］;2)取1个重传时隙进行分配，遍历每个子链路，计算每个子链路的增益函数值Ki(di);3)搜索增益函数值Ki(di)最大的子链路n*，该子链路时隙分配值加1;4)所有重传时隙分配完毕，则输出最终时隙分配结果D=［d1，d2…di］;否则转2)步。利用该结果和信道感知情况，应用式(1)可以进一步计算每个子链路的可靠性，根据式(2)可以计算整个链路的可靠性。在工业无线系统中，由网络调度器以超帧形式，下传该结果到链路，从而实现链路优化。3．3有冗余路由情况有冗余路由的多跳无线通信链路如图4所示。图4有冗余路由的多跳无线通信链路通信调度上，主链路仍然基于传统的TDMA，但重传时隙为(D－2N)。当ni节点重传时隙耗尽仍不能成功通信时，启用冗余路由niri+1ni+2，数据从ni传送到ni+2。主链路采用前述方法优化分配时隙，Li1和Li2子链路使用Li+1子链路的时隙向ni+1传送数据，视为2跳链路进行重传时隙优化方法分配。设R(ni|nj)表示节点i到节点j的通信成功概率，可按如下方法求取链路可靠性:R(nN－1|nN)=RLNR(nN－2|nN)=RLN－1R(nN－1|nN)+(1－RLN－1)RLN1RLN2R(nN－3|nN)=RLN－2R(nN－2|nN)+(1－RLN－2)RL(N－2)1RL(N－2)2R(nN－1|nN)……R(n0|nN)=RL1R(n1|nN)+(1－RL1)RL11RL12R(n2|nN)当然，利用无线信道的广播特性，可以在主链路上节点nm(m∈(0，1，…，N－1))发起通信时，nm+1和rm+1同步接收，nm+1接收失败时，由rm+1将数据传送给nm+2;也可以设计为nm+2同时接收nm+1和rm+1数据，采用最大比拟合，可以进一步提高链路可靠性。这些方案会增加冗余路由节点时隙和能耗开销，对现场节点时钟同步等要求较高，与传统的TD-MA方式兼容也存在困难，在此不作进一步讨论。4数值仿真研究工厂环境无线信道一般近似为瑞利衰落［7］。仿真条件中设链路信道衰落服从瑞利分布，取σ=0．2瑞利序列作为各子链路一次通信失败概率，依次取N=1～19，即选取子链路数目为1～19情况。在Matlab中对平均分配时隙和优化分配时隙情况进行数值仿真。图5为D=3N时1000次数值仿真统计情况。图中可见，优化分配方法较平均分配时隙明显提高链路可靠性。在子链路L5、L10、L15施加干扰(失败概率增加30%)时，优化分配方法仍然有较好的可靠性。图6为N=19时，D=57时(对应平均分配时隙中每子链路3个时隙的典型情况)，时隙分配情况统计，可见，优化算法能够将有限的时隙分配给信道质量较差的子链路，具有较好的链路自适应能力，避免形成通信瓶颈;图7中研究算法随重传时隙增加时可靠性情况，在图6基础上增加时隙，优化算法取D=19～95，平均分配取D=19、38、57、72、95(对应0、1、2、3、4次重传)，分别进行1000次仿真统计平均。可见，优化分配方案在D=19～72时，即无重传到3次重传都可比较明显提高链路可靠性，覆盖了典型通信情况。在图5仿真条件下，对有冗余路由情况进行数值仿真。图8为1000次数值仿真统计情况，与图5比较，一方面，可图7多跳链路时隙分配统计见有冗余路由的多跳无线通信链路较明显改善了可靠性;另一方面，平均分配时隙、优化分配时隙及对应的有无干扰情况，与图5有类似结论，可见优化方法对有冗余路由情况也可以进一步提高链路可靠性。图8有冗余路由的1～19跳链路可靠性仿真

本文在传统的工业无线通信调度模式下，通过优化重传，提高了工业多跳无线通信链路可靠性。应用中，将优化的时隙分配结果以超帧形式下载到各个节点即可，具有应用价值。对无冗余路由情况链路重传优化，实际是对链路进行了时域上优化;对于有冗余路由的多跳链路重传优化，实际是对链路时域和空域资源调度优化。随着工业认知无线电理论和技术发展，以及现场仪表通信能力和数据处理能力提高，诸如频域、码域、功率域等多域资源均可以在通信中得到协同优化，从而可以进一步提高链路通信可靠性，为工业无线技术应用推广提供基础和空间。

篇(3)

关键词：能源互联网；信息通信技术；可靠性；安全性

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.1672-3198.2017.16.107

信息通信技术是可再生资源与能源系统融合的关键技术，该技术满足现代社会消费方式和发展趋势。互联网也不断的影响着人们的生活，互联网战略已经成为各个行业的共识，对于能源互联网的建立，其主要问题是保证其安全性与可靠性。

1 能源互联网特点

随着大规模可再生和清洁能源的接入，也就是随着能源互联网的运行，传统的信息通信问题非常明显的展示出来。能源互联网具有自身的特点，如数据信息多而杂，安全性对技术具有较高要求等。要改善这一问题，首先要了解移动能源互联网的特征。能源互联网除了具有复杂性，还具有开放性、集成性和分散性等特征。移动通信是保证其信息传输的关键，安全性是基本的保证。能源互联网系统要对外具有抵御作用，才能将问题从系统中隔离出来，应对应急分析和自动恢复控制功能。能源互联网物理系统和信息网络系统具有抵御外部攻击的能力，能够把存在问题的单元从系统中隔离出来，使系统迅速恢复供电运行。具有自愈特性的能源互联网具备在线评估预测、实时测量故障、实时应急分析、自动控制恢复等功能。信息通信技术的可靠性还要以能源的可再生与可利用相连，信息通信技术将成为能源互联网构架中不可或缺的部分。能源互联网在我国已经有一定程度的发展，并且将在未来一段时间内快速的发展，对于企业而言，应注重信息通信技术的可靠性和保证。以电力系统为例，应实现其层次化、开放性和高安全性，促进其可持续发展。

2 能源互联网下的信息通信技术

能源互联网是一种综合技术，包括电厂输配电技术，互联网技术、信息通信技术等。信息通信是系统运行的核心，具有强大的数据储备和处理功能。对核心技术具有较高要求，我国移动通信互联网目前上存在一定的技术发展空间，对复杂数据的处理能力不强。如能源信息节点接入较为固定，无法适应无线传感等异构设备，使电网的集成能力较差。并且能源信息互联网的安全问题将成为业界研究的重点。文章以能源互联网通信构架为基本信息构架，信息通信技术和可靠性进行分析。

2.1 标识传感技术与数字集成技术

标识传感技术又称为射频识别技术，包括我们经常使用的二维码技术、生物识别技术等。目前，这一技术在国家电网的管理中具有广泛的应用，并且安全性较高。数据集成技术与标识传感技术往往同时使用，该技术是对资源的合理分配，对数据处理能力提出了新的要求。在云计算等技术的支持下，实现了信息和数据的全面共享，是计算机能源互联网的重要资源之一。云计算在这一时期的应用明显增多，并且实现了数据的随时调用和处理。能源互联网是以不同的云计算平台和营销平台为依托，完成资源整合、处理、存储等功能，集成技术在我国发展迅速，是能源互联网最重要的基础设施之一，对信息通信技术的可靠性提供保障。

2.2 大数据信息处理分析技术

与以往的互联网结构不同，能源互联网接入了更多新型的负荷，使数据类型增多，传统的数据分析方式明显无法适应这一处理要求，海量数据下的大数据分析技术就成为其核心技术之一。大数据技术是基于时代特征而出现的一种技术，可以实现大量数据的同时分析，快速准确的找到有效数据，并指导营销和管理实践。其主要技术是数据建模技术和数据挖掘技术，通过对能源互联网中的信息挖掘，分析存在的问题，并第一时间解决这一问题，进而确保能源互联网的运行稳定。大数据对技术的要求极高，其处理速率空前提高，不仅满足现代企业发展的需求，也是未来发展的一种必然趋势，大数据的可视化将推进其在信息处理中的应用。

2.3 通信传输技术

通信传输能力是互联网时代的必然要求，通过信息通信传输技术，完成远距离、大容量光通信技术，目前全球能源互联网体系已经开始建立，3G、4G网等通信方式在互联网中的应用广泛，打破了以往传输距离短的局势，并且降低了传输中的损耗，使网络传输速率能够满足日益发展的行业需求。5G传输技术将成为未来能源互联网的主要技术之一，该技术极大的提高了无线覆盖和信息传输速度，并能够增加用户体验，能源互联网强调智能通信协议与电能传输之间的融合，实现了能源基础设施的一体化，为我国能源互联网的进一步发展提供了保障。目前，能源互联网一级骨干网全面支持IPv6协议。但是在基础网络体系发展中，依然无法充分利用IPv6协议，这一技术具有积极作用和较大的发展空间。

3 能源互联网信息通信技术的可靠性

随着能源互联网的发展，信息通信技术的可靠性也就成为我们研究的重点。大数据时代，信息传输过程中面临的干扰更多，并且在处理过程中很容易增加工作量。信息通信技术是其发展的必然途径。为确保能源互联网的基础作业、流程控制和信息监测的运行，需要提高其可靠性。

3.1 安全可靠性技术

能源互联网的信息系统是一种开放性的共享系统，从原理上其安全性较差，因此需要注重使用者的隐私保护，在互动过程中确保通信安全，重点防治恶意程序的侵入。现行的能源互联网采用了一系列的安全措施，如针对能源互联网的可靠性设计了安全传输机制，并于终端和现场安装了监控系统。但是随着科技的发展，我们认为，能源互联网的主要安全隐患来自于典型攻击，因此应对其展开典型攻击检测与深度分析，及时正确的查找全部安全威胁，从而提高能源互联网的运行水平。因此在当下的系统中，通常采用信息加密技术和可信技术，在这两种核心技术的支持下，数据分析可以采用多种不同方法，对大数据的分析更加准确，同时保证了其机密性，将密码技术作为主要方式，进而建立作基于可信计算的互联网交互终端可信认证模型，极大的降低了恶意攻击几率。

3.2 预测分析软件与可靠性监测

要实现可靠性目标，预测分析软件的应用具有一定的可行性。在以往的安全隐患检查中，多以先检查后处理的方式进行，但是这一方式在未来快速发展的移动通信业而言，存在明显的滞后性。通过建立预测软件，对系统的状态进行判断，提醒维护人员关注存在隐患的系统，降低了安全事故和系统故障，提高了其可靠性。与此同时，还可以对软件实施可靠性监控。目前的主流新型监测软件，可以整合现有传感器数据并持续监测设备性能，该设备在偏离正常后立即给出信号，能够提高设备运行的安全性。先进模式识别是一种常见的预测性分析技术，该技术从各种经验模型中获得预测结果，并且所获结果可靠性较高。

4 总结

能源互联网的建立是新时期工业革命的结果，是能源可持续发展的必然要求。信息通信技术在多个领域具有积极作用，基于能源互联网的信息通信技术则是其发展的基础保证。我国目前的能源浪费和不可再生资源要求其建立能源互联网，在这一技术下实现清洁、绿色的能源应用。但是这一道路任重而道远，笔者仅基于自身的工作经验和对信息通信技术的理解，将能源互联网下的信息通信技术及其可靠性进行相关的分析，旨在为未来能源互联网信息通信相关技术的发展提供基础。

参考文献

[1]邓雪梅.日本数字电网计划[J].世界科学，2013，（7）.

[2]刘振亚.构建全球能源互联网推动能源与环境协调发展[J].中国电力企业管理，2014，（7）.

篇(4)

关键词：计算机通信网络；可靠性；优化设计

一、计算机通信网络可靠性理论的概述

计算机通信网络的可靠性是信息网络系统安全的根本要求，反映着计算机网络系统在规定时间及范围内所能完成指定功能的概率和能力。在计算机通信网络系统运行过程中，计算机通信网络安全的可靠性直接关系到系统应用的有效性，是计算机通信网络正常运行的基础性前提。计算机通信网络可靠性的内容主要包括计算机网络的抗破坏性、生存性以及系统部件在多模式下工作的有效性，要求计算机通信网络部件和基础结点必须为各用户终端提供可靠的链路，从而确保计算机通信网络的正常工作。在实际应用中，计算机通信网络可靠性理论包含计算机通信网络的可靠性和可靠度两方面内容。可靠性是计算机通信网络保持连通并满足通信要求的能力，是计算机通信网络设计、规划和运行的重要依据和参数之一。而计算机通信网络可靠度是指计算机通信网络在规定条件下完成规定功能的概率，涉及到二终端可靠度λ 终端可靠度以及全终端可靠度三种类型。

二、影响计算机通信网络可靠性的因素

1.用户设备对网络可靠性的影响

用户终端设备是直接面向用户的设备，其可靠性至关重要，也是计算机通信网络可靠与否的关键所在。计算机通信网络运行过程中的日常维护，主要就是确保用户终端保持良好运行状态。用户终端的交互能力越高，网络的可靠性也越高。

2.传输交换设备对网络可靠性的影响

在计算机通信网络建设、运行的过程中，为了提高网络可靠性以及满足日后发展的需要，必需考虑有一定的冗余和容错能力。布线时最好布置为双线，以便网络线路出现故障时能及时切换。网络集线器将若干个用户终端集中起来接入网络，通过它可将所连设备的问题与通信网络其它部分隔开，构成保证网络可靠性的第一道防线。集线器是一种单点失效设备，若它发生故障，则与其相连接的用户就无法工作，可见集线器在提高网络可靠性方面所起到的重要作用。

3.网络管理对网络可靠性的影响

对于大型的计算机通信网络来说，计算机通信网络设计的复杂性一般来源于不同设备供应商的不同网络产品和设备的规模庞大和复杂度高。在计算机通信网络可靠性设计过程中，为确保信息传输的完整性，降低故障发生率、信息丢失率、差错率，实现计算机通信网络可靠性提高的目的，就必须采用先进的网络管理技术，实时采集网络运行参数并统计网络信息，监视网络运行状态，及时发现和排除故障。

4.网络拓扑结构对网络可靠性的影响

网络拓扑结构是计算机通信网络规划设计的重要内容，从根本上决定着计算机通信网络的可靠性。有自身特点的影响，网络拓扑结构在不同行业领域及规模层次中的应用也有所不同，对于维护计算机通信网络的可靠性有着关键作用。在计算机通信网络系统建设初期，计算机通信网络的有效性和容错性的评价标准通常由网络拓扑结构的直径和连通度来决定。

三、计算机通信网络可靠性设计的原则

计算机通信网络可靠性直接关系到计算机通信网络系统的运行安全，在计算机通信网络系统设计的优化是对计算机通信网络技术可靠性的提高，能够有效避免计算机通信网络安全问题的发生，从而减少计算机通信网络安全事故造成了严重损失。

（1）遵循国际和国家标准，采用开放式的计算机通信网络体系架构，从而能支持异构系统和异种设备的有效互联，具备较强的扩展与升级能力。先进性与实用性相结合，选择先进而成熟的网络技术，选择实用和通用的网络拓扑结构。

（2）计算机通信网络要具有较强的互联能力，能够支持多种通信协议。安全性和可靠性要高，具有较强的冗余和容错能力。应选择较好的网络链路介质，保证主干网络具有足够的带宽，使整个网络具有较快的响应速度。

（3）在制定必要的网络管理条例的同时，加强相关应用人员的定期培训，同时对运行中的网络进行自动检查和维护，养成良好的维护和应用的职业习惯。

四、计算机通信网络可靠性优化设计方法分析

计算机通信网络可靠性优化设计是计算机通信网络系统建设的重要内容，有利于确保计算机通信网络系统的安全运行，促进计算机通信网络技术的进步和发展。在具体实施过程中，需要对计算机通信网络所有设备、软件、硬件、网络协议以及各分层的可靠性进行全面系统化设计，计算机通信网络通常有以下三种可靠性优化设计方法。

（1）最优选择方法。该方法就是研究出各种满足网络可靠性要求的方案并进行比较，在几个方案中甄选出最优方案并对设计方案进行进一步的求精和优化。此外，在费用充足的条件下，还可以通过设计一定冗余的方式来增强计算机通信网络的可靠性，从而确保计算机通信网络系统扩容和升级的顺利进行，促进计算机通信网络可靠性设计最优化的实现。

（2）多级容错系统设计方法。当网络出现故障时，网络的容错系统可保证网络继续正常运行。多级容错技术使网络具有一定的自保和自愈能力，即便网络出现多种故障，容错技术使网络仍能正常工作，故障单元无需立即修复或更换，这样就大大减少了对网络管理技术人员的需求，降低了维护成本。

（3）分层处理方法。分层处理法的应用对于解决计算机通信网络所面临的此类问题有着重要的作用，通过对计算机通信网络进行分层的方式，分别定义系统层、服务层、物理层及逻辑层等不同层次上的差异化可靠性度量指标，从而制定针对性方案措施，以提高计算机通信网络系统的可靠性，实现计算机通信网络技术设计的最优化。

五、结语

在经济社会全球化发展的今天，计算机通信网络技术的进步和发展，对计算机通信网络的可靠性也提出了新的要求。这就需要在充分认识到造成计算机通信网络系统安全漏洞原因的基础上，高度重视计算机通信网络可靠性优化设计的实施，从根本上确保计算机通信网络的可靠性，以提高我国信息网络设计的水平。

篇(5)

电力通信网是电力系统第2张实体网络，承担着电网公司生产调度、经营管理和企业信息化管理等业务需求。其安全可靠性直接影响电网的安全稳定运行。国内外学者在电力系统可靠性与通信网可靠性方面的研究取得了大量的成果。

目前电力通信网可靠性研究主要集中在通信网络拓扑优化和网络结构本身的可靠性等方面。文献提出了基于节点重要性的平衡度网络拓扑优化算法，文献提出考虑容量需求关系与光缆共享的光缆路由优化方法，文献提出了基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性评估方法。这些文献都没有从业务层面对电力通信网的可靠性进行评估。

考虑到电力通信网络及电力通信业务日益发展，与电网之间的联系也更加紧密，文献指出研究电力通信网整体业务可靠性对于指导电力通信运行部门日常业务规划设计、网络运行方式优化调整等方面具有重要的意义，并提出了业务重要度、全网业务平均风险度和业务风险均衡度等可靠性评价指标，建立了基于全网业务风险均衡度的电力通信网可靠性的评估测度指标、评估模型及求解方法。该文献是在给定业务通道(路由)情况下展开研究的，没有研究提高业务可靠性的方法。以文献提出的业务风险评价指标为基础，研究业务路由的优化分配方法。研究中发现，以网络业务风险均衡度为评价指标进行路由优化分配具有局限性，网络业务风险均衡度最小的路由分配方法并不一定是实际情况下的最优路由分配方法。

本文以业务风险均衡度和业务平均风险度为电力通信网的可靠性评估指标，利用多目标遗传算法实现业务路由优化分配，从业务层面为电力通信业务可靠性评估和网络运行方式优化提供理论参考。

1问题的提出

1.1以业务风险均衡度为路由优化指标的局限性参考文献[10]，业务平均风险度RVg和业务风险均衡度BR计算方法分别为

                                               

式中：R为全网业务总的风险度，为所有通道的业务风险度总和；N为网络业务的总通道数；RE()为网络中第/个通道的风险度。

网络业务风险均衡度BR反应网络中各通道所承载的业务风险度均衡分布情况。该指标过高，则表示网络中业务通道上承载的业务分布不均；如果该指标趋近于0，则标志着全网业务安排风险均衡，网络运行风险较小。但以网络业务风险均衡度为评价指标进行路由优化分配可能具有局限性。

以图1所示电力通信网拓扑为例。网络某时刻只有风到风的调度数据网业务，若此时网络上有路径1(NrN2-N5)，路径2(NrN3-N6-N4-N5)这2条可选路径。根据文献中计算方法分别求出这2条路径下相关指标，如表1所示。

从表1可以看出，完成业务需求，路径1需要经过2个通道，路径2需要经过5个通道。路径1所承担的业务风险度要远小于路径2，而路径1的业务风险均衡度要高于路径2。我们更倾向于选择路径1完成业务需求，也就是说，单纯基于业务风

险均衡度进行路由优化不一定合适，实际中，应该结合业务的需求以不同的评价指标来选择路由。

1.2 路由优化指标及方法的选择

从上述分析可看出，单独以业务风险均衡度为评估指标，很难准确描述网络通路上业务承载情况。同时，对电力通信网业务进行可靠性评估的过程中同样需要考虑网络业务平均风险度的大小。因此，我们同时考虑业务风险均衡度和业务平均风险度这2个指标，实现电力通信网路由的多目标优化分配。

多目标遗传算法的核心是调节各目标函数之间的关系，找出使各目标函数能尽量达到比较小(或比较大)的最优解集[1'NSGAII是最常用的多目标优化算法，其计算效率和鲁棒性较好。

2应用NSGAII的路由优化分配方法

2.1 染色体的编码

应用遗传算法进行路由优化分配的关键是染色体的编码和解码，即确定可靠性指标与染色体之间的联系。本文采用基于优先权的间接编码方式。对网络中每个业务进行染色体独立编码，形成染色体编码段。每个染色体段中基因的位置表示节点，基因组值的大小对应于该节点的优先权大小。染色体个体共有N个独立的编码段，染色体长度L为

式中：N为当前所有业务需求总数；N为网络的节点总数。

以图1拓扑为例，假设某时刻网络有冲到凡的调度数据网业务需求。则染色体业务需求总数N为1，网络节点总数N为6，则染色体长度L为6。某个染色体个体的表示方法为：（2-5-1-6-3-4)。贝IJ节点1对应的优先权为2，节点2对应的优先权为5。

2.2 染色体的解码

染色体解码的关键是根据具有优先编码的染色体求出业务需求的路径。对于某个染色体编码段，从起始节点开始进行循迹，当有多个可选通道时，选择优先权高的路径，直至到达终点。每个节点只允许在路径中存在1次。

以图1所示拓扑为例，假设某时刻网络有节点Nj到Ns的调度数据网业务需求。其对应染色体段的编码方式为(2-5-1-6-3-4)。则从冲出发，有通道Nj-N2和风我可选，由于节点2对应基因的优先权高于节点3对应基因的优先权，因此循迹过程为NrN2，依次循迹可得业务路径为N1-N2-N6-N4-N5。

由于基于优先权编码方式的特殊性，在反求路径过程中会出现死路的情况。同样以图1所示拓扑为例，假设某时刻网络有节点冲到N5的调度数据网业务需求。其对应的染色体段的编码方式为(2-5-4-6-1-3)。则路径依次为NrN2-N6-N4-N3，当循迹过程达到节点N3后，由于与之相连的节点(NuN4,N6)都已经存在路径中，则循迹过程出现死路。为此我们增加阻塞数组。当循迹过程到节点N3，发现无路可走后，则将节点N3放入前面一个节点(N4)的阻塞数组中，循迹过程返回到节点N4。在继续选路的过程中，选择排除阻塞节点(N3)和已存在路径中的节点风)后的剩余节点的)中优先权最大的节点。即路径依次为N7N2-N6-N4-N5，循迹结束。

当对基于优先权染色体解码求出各电网通信业务的路径后，利用第1节的计算方法进行网络评价指标的计算，求出各个染色体对应的业务平均风险度Ravg和业务风险均衡度。

2.3应用NSGAII的路由优化算法流程

1) 随机产生初始种群P。。计算每个个体的业务平均风险度Ravg和业务风险均衡度Br；根据这1个目标函数的值，对种群进行非劣排序，计算拥挤距离。

2) 根据非劣排序和拥挤距离计算结果，对P0进行选择、交叉、变异，得到新种群0。，令?=0。

3) 形成新的种群R=P,U0,，计算每个个体的Ravg和Br；根据这2个目标函数的值，对新的种群进行非劣排序，计算拥挤距离。

4) 根据非劣排序和拥挤距离计算的结果，选择新种群R中最好的N个体形成新的种群PM；对种群Pm进行选择、交叉、变异，得到新的种群。

5) 若终止条件成立，则遗传过程结束；否则?=?+1，跳转到步骤3)继续进行循环。

遗传算法中选择过程采用二元锦标赛选择，交叉过程采用基于位置的杂交运算法，变异过程则随机的改变某个染色体中2个基因的位置。

3优化算例

3.1算例1

以文献所示拓扑为例，网络中节点个数为6，业务通道边的数目为8。设网络中有5个业务需求，分别为：节点冲到N5的调度数据网业务；节点冲到N6的调度数据网业务；节点风到N4的变电站综合监控业务；节点冲到N5的智能电网信息支撑(SG-ERP)业务；节点风到凡的会议电视系统业务。

利用遗传算法进行路由优化分配。网络中有5个业务需求，则每个染色体个体有5个染色体段；网络节点数为6，每个染色体段的长度为6；则染色体的总长度为30。算例中NSGAII参数设置如下：初始种群规模为100，迭代次数为200，变异率为0.1。

图2显示了Pareto最优解对应的个数在种群中所占的比例在迭代过程中的变化情况，本文设置的最大运行次数为200次，由图可知运行到30代左右时，Pareto最优解对应的个数在种群中所占的比例已基本保持不变，为45%左右。

图3为NSGAII算法初始种群和运行200代后种群的分布空间。结果表明NSGAII算法用于电力

通信网路由优化的有效性。由于业务平均风险度Rmg和业务风险均衡度BR这2个目标函数的相互矛盾性，一般情况下不能同时使2个函数同时最小，因此通常根据实际情况从Pareto最优解集中进行选择。

表2所示为部分Pareto最优解，各种方案对应的业务路由见表3。若以降低电力通信网的业务风险均衡度BR为主要优化目标，则选择方案1；若以降低业务平均风险度Ravg为主要优化目标，则选择

方案5；若无特殊要求时，则可以选择方案3。

3.2算例

电力通信网中不全是1对1的业务。有可能是1对N{1个起始点，N个终止点)，N对\(N个起始点，1个终止点)或者多个节点顺序执行(从某起始节点出发，顺序经过多个中间节点，最终到达终止节点)等情况。此时可将业务请求分解成多个子业务请求。如图1，某时段网络中有N1到风的调度数据网业务请求，其必须经过N6。则可分解成2个子业务请求，分别为N1到N6和N6到风的调度数据网业务。

                                

对图4网络(NSFNET)进行最优路由分配。设网络中有5个业务需求，分别为：风到叫的调度数据网业务，其必须经过N9；N5到Nm的变电站综合监控业务；N„到风的SG-ERP业务；N1到N6的会议电视业务；N3到N13的行政电话业务。由于业务1有中间节点的约束，因此可以拆分成从N1到叫和从N9到N7的2个子业务，则网络中有6个业务需求。每个染色体有6个染色体段；网络节点数为14，每个染色体段长度为14；则染色体总长度为84。算例中NSGAII参数设置：初始种群规模为100，迭代次数为300，变异率为0.1。

                                               

图5显示了Pareto最优解对应的个数在种群中所占的比例在迭代过程中的变化情况，本文设置的最大运行次数为300次，由图可知运行到100代左右时，Pareto最优解对应的个数在种群中占的比例基本保持在35%左右。图6为NSGAII算法初始种群和运行300代后种群的分布空间。

表4为部分Pareto最优解，各种方案对应的业务路由如表5所示。若以降低电力通信网的业务风险均衡度BR为主要优化目标时，则选择方案1；若以降低业务平均风险度Rvg为主要优化目标时，则选择方案5；若无特殊要求时，则可以选择方案3。4结语

        

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关键词；通信网络　可靠性　拓扑结构算法分析

中图分类号：TN914　献标识码：A　文章编号：1672-3791(2012)01(c)-0028-01

神经系统可以看作大量神经细胞通过神经纤维相互连接形成的通信系统，从大型电力通信系统到垒球交通通信系统，几乎所有的复杂系统都可以抽象成通信通信系统模型，从生物体中的大脑到各种新陈代谢通信系统，这些通信系统往往有着大量的节点，从科研合作通信系统到各种经济、政治、社会关系通信系统等，节点之间的连接关系可以通过通信系统部件的相互作用描述，人们已经生活在一个充满着各种各样通信系统的世界中。

通信系统化给人类社会生产和生活带来了极大的便利，人类社会的日益通信系统化需要人类对各种人工和自然的复杂通信系统的行为有更好的认识，提高了人类生产效率和生活质量，对通信网可靠性研究的重大理论意义和应用价值也日益凸显出来。但也给人类社会生活带来了一定的负面冲击，人们需要关注，如传染病和计算机病毒的快速传播以及大面积的停电事故等。

可靠性是通信系统最直接的影响因素。从实际情况来看，而运营部门在具体实施方面却又缺乏综合考虑。通信系统技术的发展为提高通信网可靠性提供了条件和可能，通信网可靠性的研究还有待作进一步深入。

1　通信系统系统可靠性度量参数

1.1基本可靠性

在随机性破坏作用下，基于统计物理的抗毁性参数通过观察节点或边移除过程中通信系统性能的变化，能够保持通信系统连通的概率。基于统计物理的通信系统抗毁性参数，用通信系统状态发生相变时的临界节点(边)移除比例来刻画通信系统的抗毁性，生存性参数是概率性的。近年来通信系统抗毁性研究的焦点出现了一个重要的新变迁，它不仅和通信系统的拓扑结构有关，常用的通信系统性能指标，也和通信系统部件的故障概率、外部故障以及维修策略等有关。从研究小规模简单通信系统的精确性质转变为研究大规模复杂通信系统的统计属性，常用的度量参数包括端端可靠度、K端可靠度和全端可靠度。统计物理的很多方法开始被广泛应用到复杂通信系统研究中，描述了随机性破坏以及通信系统拓扑结构对通信系统可靠性的影响。

1.2任务可靠性

对于承载一定任务的通信系统系统来说，基于连通性能的基本可靠性是通信系统可靠性的一个基本要求，是决定通信系统系统发撺其性能的决定性要素，也是检验通信系统系统在任务执行过程中可靠性水平的准绳。但通信系统系统一旦投入使用，从而不能完成预定任务，与通信系统所承载的任务相结合，就要承载一定的业务负荷，通信系统系统任务可靠性作为一个综合反映通信系统系统可靠性的参数更加具有实际意义。输电通信系统的电传送量，通信系统部件发生故障时会引起通信系统性能下降甚至瘫痪，交通通信系统的运输量与流量等，在这种情况下通信系统实际上是不可靠的。

2　解析分析方法

2.1精确解析方法

状态空间法是计算通信系统可靠性最简单的方法，一个路集对应着通信系统的一个工作状态，通过枚举出通信系统正常工作的所有互斥的状态而计算相应的可靠度。容斥原理法是按照组合数学的容斥原理公式求通信系统的可靠度，通信系统系统环境的复杂性和任务的不确定性等因素，一个割集对应着通信系统的一个故障状态，使得利用数学模型和方法来分析求解通信系统任务可靠性很难，因此该方法将通信系统可靠度表示为全部最小路集的并。不交积和法是运用不交积和定理来计算通信系统可靠度，然后采用容斥原理去掉相容事件相交的部分，状态空间法就成为了评估通信系统任务可靠性的有效方法之一，进而计算相应的可靠度。

2.2近似解析方法

图变换法是一种牺牲精度而降低计算难度的方法，由于通信系统规模的增大，结构的复杂化、部件随机性的增强等因素，先按照某种规则简化通信系统，精确算法都具有指数复杂性，定界法是通过组合数学方法研究通信系统可靠性问题的代数结构，因此研究者对高效率的近似算法进行了大量的研究，再进行可靠度计算。在串并联通信系统中可以完垒解决通信系统的可靠性计算问题，计算出绝对的边界值来近似通信系统可靠度的精确值，而对一般的非串并联通信系统可以起到充分简化的作用。

2.3仿真分析方法

此计算机仿真成为了分析通信系统可靠性的重要方法。利用它的自适应机制和学习能力，通过计算机对通信系统进行模拟，不断逼近可靠性与通信系统结构等参数之间复杂的映射关系，并获取抽样信息。进而对通信系统可靠性作出近似估计。不同的抽样方式对通信系统可靠性的估计精度有很大的影响，通信系统可靠性是关于通信系统结构以及通信系统部件可靠度的高度非线性映射，神经通信系统法受通信系统结构复杂度和样本精确度的影响较大，而神经通信系统可以实现输入空间到输出空间的非线性映射，而确定通信系统结构和精确的样本存在困难，因此，需要大量的训练样本才能保证得到好的结果。神经通信系统技术在通信系统可靠性研究中得到了广泛的应用，在通信系统可靠性分析和建模方面有很大的潜力。

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【关键词】 电力 通信系统 可靠性

近年来，现代信息与通信技术不断发展，电力系统向数字化、信息化方向发展。然而信息技术也存在着不可靠性因素，所以电力通信系统的可靠性也应该引起重视，分析影响电力通信可靠性因素，提出解决措施。

一、电力通信系统及其可靠性概念分析

1.1电力通信系统概念

电力通信系统是一个能够满足电力生产与运营，实现管理需求的通信体系，电力通信系统在电力系统内部建立，它具有电力、通信两种特性。但是从其自身特点来看，电力通信系统更趋向与通信方面，具有通信的本质，但是从其服务的对象而言，其服务的对象是电力系统，也具备电力系统的特性。[1]

1.2电力通信系统可靠性概念

电力通信系统可靠性是指电力系统按照一定的质量标准和数据连续相电力用户提供电力和电量的能力的量度，在达到通信行业服务标准的基础上，向电力系统提供更持续稳定，资源充足的通信业务支撑以保证电力系统更安全、稳定、可靠的运行，其主要包括充裕性和安全性两方面。由于电力通信系统同时具备电力系统与通信系统的特性，所以在考虑其可靠性方面也要从通信网可靠性和电力网络可靠性两方面出发。电力通信系统以为电力系统提供安全生产、运营和管理的可靠的通信网络平台为目标。其目的在于减少电力系统的故障，保证网络通信顺畅，最大限度地提高通信网络运行服务质量，维护电网的安全稳定运行。

二、影响电力通信系统可靠性的因素分析

电力通信系统可靠性受多种因素限制，在电力通信过程中受到多种因素影响，使其信息传递过程中网络服务质量下降，不能满足电力系统的正常需求，电网安全稳定性下降。电力通信系统是一个统一的整体，其可靠性受到运行时间和运行环境的影响。长时间的连续工作会导致通信节点及链路性能的下降，运行环境改变或受到恶意攻击时会导致网络节点失效、性能下降、网络连通率下降、数据传输障碍等现象。影响电力通信系统可靠性的因素有可控的和不可控的，可控性因素例如设备工作时间、工作环境温度、电磁干扰等。不可控因素有自然灾害等。总而言之，电力通信系统可靠性的影响因素较多且复杂。[2]

三、提高电力通信系统可靠性研究

提高电力通信系统可靠性就是提高其运行服务的质量，主要在运行的前期规划、实施和运行维护中进行管理，以提高其可靠性。提高电力通信系统可靠性就要从其影响可靠性的因素出发，有些不可控因素不能完全避免，则需要尽可能减少其影响，对于可控因素要严格控制，例如环境温度、电磁干扰等。提高电力通信系统可靠性还可从业务层、网络层、系统层、设备层、基础层、管理层等六个不同层次加强管理，分析影响电力通信系统可靠性的内部原因和外部原因，提高其可靠性。[3]

四、电力通信系统可靠性管理分析

电力通信系统可靠性管理要结合实际工作进行，对电力通信系统的全过程进行管理，其中包括各个阶段。例如，在设计阶段。根据电力通信系统实际请款来设计可靠性标准，制定具体可行的方案对通信设备进行明确规定，保证设计方案的科学可行性。建设阶段的可靠性管理主要在于加强建设过程的监督，严格按照相应的规程进行。运行和维护阶段，要对电力通信系统进行全面的分析，形成一套健全的管理体制，以此为基础判断发生障碍的规律，提出解决故障的可靠措施设计方案。电力通信系统可靠性管理还应该通过实际操作中入手，在其运行过程中，工作人员要对其运行状况进行全面管理，通过设定可靠性的目标，实现系统建设的可靠性，提升电力通信系统可靠性水平。此外，还可建立电力通信系统反馈机制，能够及时的对通信网络运行情况进行跟踪评价和管理，保障其运行可靠性。

五、电力通信系统应用前景分析

电力通信系统的应用前景非常广阔，可以应用在各个领域当中，下面进行简要的分析。第一，在电网安全监视方面的应用。我国各个城市中都存在电力系统故障现象，主要是电力网络结构单一，为电网安全监控带来一定困难。电力通信系统的应用能够保证通信网络监控的稳定性。第二，气象和新能源方面的应用。电力通信系统在气象中主要是监控作用，例如地区的年降水量的监控，通过通信网络分析与数据采集以及传播，能够对数据进行全面的分析。电力通信系统在新能源开发利用方面也要较好的应用前景。第三，环境保护方面的应用。电力通信系统能够对火电厂、核电站等进行及时全面的监测，监测其排放的废气、废水等是否污染环境，结合遥感技术等先进技术能够通过网络处理对采集到的信息进行分析，为保护环境做出贡献。第四，电网商业化运营方面的应用。电力通信系统主要对电网商业化运营进行网络环境保护作用，因为随着全球网络化运营方式的深入发展，网络环境的安全性是需要考虑的最大因素，电力通信系统能够为电网运营提供快捷、宽广的商务交流平台，扩展电子商务的同时，加强了信息间的交流，所以安全可靠的电力通信网络对电子商务的长远发展作用非常重要。

六、电力通信系统发展分析

电力通信系统在多个重要领域都具有较为广阔的应用前景，就其未来发展而言，有以下发展方向。首先，加快光纤传输网的设置，扩大网络建设。就目前电力通信系统的发展情况来看，部分地区的电力光纤通信网还存在着设置不足，内存容量过小的现象。所以，要想实现电力通信系统的全面发展，应该加强光纤传输网的建设与改造，加强系统建设，尽可能的扩大网络通信的覆盖面积，提高信息交换网络的速度和效率，安全性以及稳定性。其次，加强科研技术研究。目前，我国电力传输技术相对落后，所以应在传统传输模式基础上进行改造和新技术的研发，加强电力传输业务管理的宽度与深度，加强科研创新，加强科技技术研究。

我国电力通信电路存在监控不利、通信网络工程质量较差等问题，在电力通信迅速发展的情况下，必须改善电力通信电路的质量问题。此外，电力通信发展规划中要将数字网络平台纳入其中，提升电力通信系统等级，保障其业务质量。最后，加强国内及国际市场的开发。大力拓展国内市场，保障业务服务质量，对用户层进行普及，对核心层进行优化，壮大电力通信网络的功能，遵守我国的市场机制和运行规律，充分合理的运用通信网络资源，扩展电力通信业务和范围。在国际市场方面要加强规划和建设，完善电力通信系统发展模式，发挥电力通信系统的发展潜能，加强自身的竞争能力，在国际市场平台发挥较大作用。

七、结语

电力通信系统是整个电力系统的重要内部组成部分，其可靠性关系着整个电力系统的安全、稳定运行。电力通信系统受多种因素影响，这给电力通信系统可靠性管理分析带来挑战。面对较为广阔的发展应用前景，电力通信系统应加强自身特点，规划发展模式，实现长远健康发展。

参 考 文 献

[1]谢静，刘伟平，康莹.用于ASON中的光交叉连接设备[J].光纤与电缆及其应用技术，2006，（1）：5-7.