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在IP业务的迅速增长和WDM技术发展的推动下，光互联网正以IP业务直接承载于WDM传送系统上的两层架构方向发展。光层在IP/WDM网络中是业务信息的承载和传输者，其可靠程度直接影响所承载业务的QoS。对光层进行可靠性分析和评估是提供各类业务QoS保证的前提以及辅助网络管理的基础。
本文在分析影响光层可靠性的各项因素基础上，提出了光层可靠性内涵的框架，包括网络实体、业务服务和生存机制三个方面。在此基础上，重点研究了光层连通可靠性，提出了基于最小路集法的光层连通可靠性的评估方法和模型，对类CERNET，Mesh-Torus网络以及NSFNET的连通可靠性进行了计算和评估，获得了网络的连通可靠度、平均故障间隔以及故障频率和维修频率指标。在综合考虑了光层中生存机制的作用、光节点和光纤链路的失效率、网络单元的维修时间、基于业务分级的网络动态资源配置方法以及网络的拓扑结构等因素基础上提出并建立了光层动态可靠性评估模型，对类CERNET、Mesh-Torus网络以及NSFNET进行了可靠性仿真，获得了光层可用性随时间的分布、在任意指定时间段内的可用性概率分布以及给定可用性阈值条件下的网络寿命的概率分布，从而为评估网络的可靠性水平提供了定量依据。仿真结果表明，类CERNET网络的可靠性水平在三者中最高，NSFNET的可靠性水平在三者中最低。本文还考察了不同的保护概率、网元失效率以及维修时间等参数对网络可靠性水平的影响，结果表明光节点和光纤链路的失效率越高，所需维修时间越长，受网元失效影响的业务连接的保护概率越小，网络的可用性越低、网络寿命越短。本文研究结果可供不同拓扑结构的IP/WDM网络的可靠性评估，便于网络的可靠性设计。在给定可用性阈值要求时，选择网络单元的可靠性参数、规划网络的拓扑结构以及网络的保护恢复机制。