好的，咱们把“用图论表达传输网络资源关系”这件事讲清楚、讲落地。下面内容既讲概念，也给出可直接落库建模与算法应用的思路。

# 1. 为什么用“图”

* **网络天生是图**：节点（站点、设备、端口…）+ 边（链路、跳线、光纤对…），天然适配图结构。
* **多层映射**：物理层（管道/光缆/纤芯/熔接）→ 光层（波长/OTN 时隙）→ 二层（VLAN/QinQ/LAG）→ MPLS（LSP/TE Tunnel/VRF）→ 三层（IP 链路/邻接/BGP 会话）。图可以用“跨层映射边”把它们绑在一起。
* **算法丰富**：最短路、带约束最短路（CSPF）、k 条无交路径、最大流/最小割、图着色（波长/标签分配）、连通度/SRLG 评估、故障传播/根因定位等。

# 2. 基本建模（Property Graph / 属性图）

## 2.1 节点（Vertex）常见类型

* 位置类：`Site`（站点/机房）、`Room`、`Rack`
* 物理类：`Device`（设备）、`Board`（板卡）、`Port`（端口）、`ODF`（配线架）、`PatchPanel`、`Cable`（光缆）、`Fiber`（纤芯）、`Splice`（熔接点）、`Duct`（管道）、`ConduitHole`（管孔）、`PoleRoute`（杆路）
* 逻辑类：`EthernetLink`、`LAG`、`VLAN`/`QinQ`、`MPLS_LSP`/`TE_Tunnel`、`PW`、`VRF`、`IP_Interface`、`BGP_Session`、`Subnet`
* 业务/服务类：`Service`（E-Line/E-LAN/L3VPN/专线）

## 2.2 边（Edge）及语义

* **连接**：`CONNECTS_TO`（端口↔端口、纤芯↔纤芯、设备↔设备）
* **承载/映射**：`REALIZED_BY`（逻辑资源由下层资源承载），`CARRIES`（链路承载业务流/标签）
* **从属/包含**：`LOCATED_IN`（设备→机柜→机房）、`HOSTS`（设备→端口/板卡）、`CONTAINS`（光缆→纤芯）
* **运维关系**：`PROTECTS`（保护关系1+1/1:1）、`DEPENDS_ON`（依赖链，用于故障传播）
* **施工关系**：`PATCHED_TO`（跳纤/配线）、`SPLICED_WITH`（熔接）
* **资源组**：`MEMBER_OF`（SRLG/冗余组/集群）

## 2.3 关键属性（建议统一单位/枚举）

* 边：`capacity`（带宽/波特率）、`metric`（开销/时延/抖动/丢包）、`cost`（租费/使用费）、`srlg_id`（共享风险链路组）、`admin_status/oper_status`、`avail_bw`、`fiber_type`、`attenuation`、`length_km`、`latency_ms`
* 节点：`vendor/model/slot/port_type`、`geo`（经纬度）、`site_code`、`ownership`（自有/租用）、`state`（in-service/maintenance/reserved）
* 时间有效性：所有节点/边建议带`valid_from/valid_to`或版本号，支持“时态图”。

# 3. 多层图与特殊图形

* **多层/多分片图（Layered Graph）**：L0（管道/光缆）→ L1（纤芯/波长/OTN）→ L2（VLAN/LAG）→ L2.5（MPLS LSP/TE）→ L3（IP 邻接）。用`REALIZED_BY`把上层对象映射到下层路径（不一定一条边，可能是多跳子路径）。
* **多重图（Multigraph）**：站点间可有多条并行链路（不同承载/不同运营商）。
* **双分图（Bipartite）**：端口↔跳线/ODF/面板端口，做端口匹配/工单生成很直观。
* **线图（Line Graph）**：把“边”变“点”，用于做光路占用/碰撞检测。
* **超图/区间图**：光谱/频隙/时隙分配可近似用区间图着色。

# 4. 典型业务场景 → 对应图算法

1. **专线/TE 选路（含约束）**

* 输入：A→Z，速率=10G，时延≤5ms，需**SRLG 互斥** + **链路不相交**备路。
   * 算法：

* 过滤不满足`avail_bw/latency/admin_status`的边；
     * 用 **CSPF** 找主路（比如 Dijkstra 上加多维约束）；
     * 用 **Suurballe/Disjoint Path** 找与主路**链路/节点/ SRLG 不相交**的备路；
     * 若需多层落地：上层 LSP 的每一跳以 `REALIZED_BY` 映射到下层（纤芯/波长）连续可用段；波长/标签分配可用**图着色**或“最小可用号段”策略。
2. **容量规划与瓶颈定位**

* 全网多业务视为多货流（Multi-Commodity Flow），做近似求解或滚动仿真；
   * **最小割**≈最小扩容代价的瓶颈切面；**边介数/负载中心性**辅助识别关键链路。
3. **故障影响圈 & 根因定位**

* 以 `DEPENDS_ON/REALIZED_BY` 构建**有向依赖图**；
   * 边/点故障后，对下游拓扑做**可达性**/拓扑排序传播，叠加概率（Bayesian/评分）做根因排序；
   * **SRLG** 触发：同组资源一起置障，快速得出受影响的 LSP/Service 集。
4. **工单与配线指引**

* 选路结果在 L0/L1 展开为**具体端口—ODF—跳纤—熔接**的序列（path decomposition），生成**施工清单**。
5. **合规/健壮性校验**

* **k-连通度**检查（站点/设备/链路），**冗余组**完整性校验，**策略约束**（不得跨某地区/不得用某运营商资源）= 边黑名单过滤。

# 5. 最小可行数据模型（示例字段）

* `Site(site_id, name, geo, owner, level, admin_status)`
* `Device(dev_id, site_id, vendor, model, role, admin_status)`
* `Port(port_id, dev_id, type, speed, admin_status, used_by)`
* `Cable(cable_id, from_site, to_site, fiber_count, length_km, owner, srlg_id)`
* `Fiber(fiber_id, cable_id, index, attenuation, admin_status)`
* `Link(link_id, a_port, z_port, capacity, metric, srlg_id, latency_ms, admin_status, avail_bw)`
* `LSP(lsp_id, src_dev, dst_dev, class, bw, primary_path, protect_path, policy_tags)`
* `Service(svc_id, type, a_uni, z_uni, bw, latency_sla, uses_lsp)`
* 关系表可落成**边表**：`Edge(src_id, src_type, dst_id, dst_type, rel_type, attrs_json, valid_from, valid_to)`

# 6. 查询/编排示例（Cypher 伪代码）

```cypher
// ① 过滤可用链路子图（带宽/时延/状态）
MATCH (a:Port)-[e:CONNECTS_TO]->(b:Port)
WHERE e.avail_bw >= 10 AND e.admin_status='up' AND e.latency_ms <= 1.0
WITH collect(e) AS eligible_edges

// ② 在可用子图中求 A→Z 的 k 条不相交路径（伪表达）
CALL kDisjointPaths('Port', 'CONNECTS_TO',
  {src: 'A:GE0/0/1', dst: 'Z:GE0/0/1', k: 2, disjoint:'edge+SRLG'}) YIELD paths

// ③ 为 LSP 选择标签/波长（简化：优先最小可用号）
UNWIND paths[0] AS hop
MATCH (hop)-[r:REALIZED_BY]->(l1:Wavelength)
WHERE l1.is_free = true
WITH min(l1.channel) AS chosen_wl
CREATE (:LSP {lsp_id:'LSP-0001', bw:10, primary_path:paths[0], wavelength:chosen_wl});
```

# 7. 约束建模（把“专业规则”变成可计算）

* **SRLG**：`srlg_id` 放在光缆段/管道/桥梁等共享风险资源上，路径计算时做“SRLG 不相交”约束。
* **SLA/策略**：将“不得越省/不得走第三方/必须环路保护”等写成边/节点属性或标签，计算前做**策略过滤**。
* **资源占用**：所有占用写入 `reservation`（带时间窗口），支持**时态可用性**与**回收**。
* **拓扑完整性**：端口类型/速率匹配、单纤/双纤对称、A/Z 方向延迟对齐、ODF 端口余量等，落为**检查器**。

# 8. 故障与变更的“时态图”实践

* 任何新增/下线/断开都写成**事件**，对节点/边打版本或`valid_from/valid_to`；
* 报警接入（SNMP/Telemetry）映射到图节点/边，触发**依赖图传播**；
* 变更工单执行前，用**影子图**（what-if）做影响分析；执行后再合并到主图。

# 9. 实施落地建议

* **存储**：小规模可用关系型+边表；中大型建议**图数据库**（Neo4j/Cosmos Gremlin/JanusGraph）或在计算层用 NetworkX/GraphX。
* **命名与ID**：建立全域唯一 `resource_id` + 规范化编码（Site/Device/Port/Cable/Fiber）。
* **分区与索引**：按**地域+层级**分区，边上普建索引（`srlg_id`, `admin_status`, `avail_bw`）；预计算**站点-站点**候选路径缓存。
* **接口**：南向对接 NMS/EMS/配线台账/资产台账；北向开放 REST/GraphQL/Cypher/Gremlin 查询；
* **可视化**：分层显示、路径展开到**具体配线/熔接**；工单联动（一步生成端子-端子操作序列）。

# 10. 从 0 到 1 的落地步骤（MVP）

1. 定义节点/边类型与最小字段（见 §5）。
2. 先导入 **L0 物理**（站点/设备/端口/光缆/纤芯/ODF/熔接/跳纤）。
3. 构建 **L1/L2/L2.5/L3**，用 `REALIZED_BY` 连接上下层。
4. 实现 **CSPF+k 不相交** 选路，加入 **SRLG** 与 **SLA** 过滤。
5. 增加 **占用与回收** 的一致性规则（并发锁/事务）。
6. 接入告警，做 **根因定位/影响圈**。
7. 把“路径→工单”自动化，闭环到运维。

AI摘要

本文介绍了如何使用图论来表达传输网络资源关系，包括网络天生是图、多层映射和算法丰富等优势。文章详细阐述了基本建模、多层图与特殊图形、典型业务场景对应的图算法、最小可行数据模型、查询/编排示例、约束建模、故障与变更的“时态图”实践、实施落地建议以及从0到1的落地步骤。通过这些内容，读者可以了解如何将图论应用于传输网络资源关系，并实现具体的建模和算法应用。

好的，咱们把“用图论表达传输网络资源关系”这件事讲清楚、讲落地。下面内容既讲概念，也给出可直接落库建模与算法应用的思路。

1. 为什么用“图”

网络天生是图：节点（站点、设备、端口…）+ 边（链路、跳线、光纤对…），天然适配图结构。
多层映射：物理层（管道/光缆/纤芯/熔接）→ 光层（波长/OTN 时隙）→ 二层（VLAN/QinQ/LAG）→ MPLS（LSP/TE Tunnel/VRF）→ 三层（IP 链路/邻接/BGP 会话）。图可以用“跨层映射边”把它们绑在一起。
算法丰富：最短路、带约束最短路（CSPF）、k 条无交路径、最大流/最小割、图着色（波长/标签分配）、连通度/SRLG 评估、故障传播/根因定位等。

2. 基本建模（Property Graph / 属性图）

2.1 节点（Vertex）常见类型

位置类：Site（站点/机房）、Room、Rack
物理类：Device（设备）、Board（板卡）、Port（端口）、ODF（配线架）、PatchPanel、Cable（光缆）、Fiber（纤芯）、Splice（熔接点）、Duct（管道）、ConduitHole（管孔）、PoleRoute（杆路）
逻辑类：EthernetLink、LAG、VLAN/QinQ、MPLS_LSP/TE_Tunnel、PW、VRF、IP_Interface、BGP_Session、Subnet
业务/服务类：Service（E-Line/E-LAN/L3VPN/专线）

2.2 边（Edge）及语义

连接：CONNECTS_TO（端口↔端口、纤芯↔纤芯、设备↔设备）
承载/映射：REALIZED_BY（逻辑资源由下层资源承载），CARRIES（链路承载业务流/标签）
从属/包含：LOCATED_IN（设备→机柜→机房）、HOSTS（设备→端口/板卡）、CONTAINS（光缆→纤芯）
运维关系：PROTECTS（保护关系1+1/1:1）、DEPENDS_ON（依赖链，用于故障传播）
施工关系：PATCHED_TO（跳纤/配线）、SPLICED_WITH（熔接）
资源组：MEMBER_OF（SRLG/冗余组/集群）

2.3 关键属性（建议统一单位/枚举）

边：capacity（带宽/波特率）、metric（开销/时延/抖动/丢包）、cost（租费/使用费）、srlg_id（共享风险链路组）、admin_status/oper_status、avail_bw、fiber_type、attenuation、length_km、latency_ms
节点：vendor/model/slot/port_type、geo（经纬度）、site_code、ownership（自有/租用）、state（in-service/maintenance/reserved）
时间有效性：所有节点/边建议带valid_from/valid_to或版本号，支持“时态图”。

3. 多层图与特殊图形

多层/多分片图（Layered Graph）：L0（管道/光缆）→ L1（纤芯/波长/OTN）→ L2（VLAN/LAG）→ L2.5（MPLS LSP/TE）→ L3（IP 邻接）。用REALIZED_BY把上层对象映射到下层路径（不一定一条边，可能是多跳子路径）。
多重图（Multigraph）：站点间可有多条并行链路（不同承载/不同运营商）。
双分图（Bipartite）：端口↔跳线/ODF/面板端口，做端口匹配/工单生成很直观。
线图（Line Graph）：把“边”变“点”，用于做光路占用/碰撞检测。
超图/区间图：光谱/频隙/时隙分配可近似用区间图着色。

4. 典型业务场景 → 对应图算法

专线/TE 选路（含约束）
- 输入：A→Z，速率=10G，时延≤5ms，需SRLG 互斥 + 链路不相交备路。
- 算法：
  - 过滤不满足avail_bw/latency/admin_status的边；
  - 用 CSPF 找主路（比如 Dijkstra 上加多维约束）；
  - 用 Suurballe/Disjoint Path 找与主路链路/节点/ SRLG 不相交的备路；
  - 若需多层落地：上层 LSP 的每一跳以 REALIZED_BY 映射到下层（纤芯/波长）连续可用段；波长/标签分配可用图着色或“最小可用号段”策略。
容量规划与瓶颈定位
- 全网多业务视为多货流（Multi-Commodity Flow），做近似求解或滚动仿真；
- 最小割≈最小扩容代价的瓶颈切面；边介数/负载中心性辅助识别关键链路。
故障影响圈 & 根因定位
- 以 DEPENDS_ON/REALIZED_BY 构建有向依赖图；
- 边/点故障后，对下游拓扑做可达性/拓扑排序传播，叠加概率（Bayesian/评分）做根因排序；
- SRLG 触发：同组资源一起置障，快速得出受影响的 LSP/Service 集。
工单与配线指引
- 选路结果在 L0/L1 展开为具体端口—ODF—跳纤—熔接的序列（path decomposition），生成施工清单。
合规/健壮性校验
- k-连通度检查（站点/设备/链路），冗余组完整性校验，策略约束（不得跨某地区/不得用某运营商资源）= 边黑名单过滤。

5. 最小可行数据模型（示例字段）

Site(site_id, name, geo, owner, level, admin_status)
Device(dev_id, site_id, vendor, model, role, admin_status)
Port(port_id, dev_id, type, speed, admin_status, used_by)
Cable(cable_id, from_site, to_site, fiber_count, length_km, owner, srlg_id)
Fiber(fiber_id, cable_id, index, attenuation, admin_status)
Link(link_id, a_port, z_port, capacity, metric, srlg_id, latency_ms, admin_status, avail_bw)
LSP(lsp_id, src_dev, dst_dev, class, bw, primary_path, protect_path, policy_tags)
Service(svc_id, type, a_uni, z_uni, bw, latency_sla, uses_lsp)
关系表可落成边表：Edge(src_id, src_type, dst_id, dst_type, rel_type, attrs_json, valid_from, valid_to)

6. 查询/编排示例（Cypher 伪代码）

// ① 过滤可用链路子图（带宽/时延/状态）
MATCH (a:Port)-[e:CONNECTS_TO]->(b:Port)
WHERE e.avail_bw >= 10 AND e.admin_status='up' AND e.latency_ms <= 1.0
WITH collect(e) AS eligible_edges

// ② 在可用子图中求 A→Z 的 k 条不相交路径（伪表达）
CALL kDisjointPaths('Port', 'CONNECTS_TO',
  {src: 'A:GE0/0/1', dst: 'Z:GE0/0/1', k: 2, disjoint:'edge+SRLG'}) YIELD paths

// ③ 为 LSP 选择标签/波长（简化：优先最小可用号）
UNWIND paths[0] AS hop
MATCH (hop)-[r:REALIZED_BY]->(l1:Wavelength)
WHERE l1.is_free = true
WITH min(l1.channel) AS chosen_wl
CREATE (:LSP {lsp_id:'LSP-0001', bw:10, primary_path:paths[0], wavelength:chosen_wl});

7. 约束建模（把“专业规则”变成可计算）

SRLG：srlg_id 放在光缆段/管道/桥梁等共享风险资源上，路径计算时做“SRLG 不相交”约束。
SLA/策略：将“不得越省/不得走第三方/必须环路保护”等写成边/节点属性或标签，计算前做策略过滤。
资源占用：所有占用写入 reservation（带时间窗口），支持时态可用性与回收。
拓扑完整性：端口类型/速率匹配、单纤/双纤对称、A/Z 方向延迟对齐、ODF 端口余量等，落为检查器。

8. 故障与变更的“时态图”实践

任何新增/下线/断开都写成事件，对节点/边打版本或valid_from/valid_to；
报警接入（SNMP/Telemetry）映射到图节点/边，触发依赖图传播；
变更工单执行前，用影子图（what-if）做影响分析；执行后再合并到主图。

9. 实施落地建议

存储：小规模可用关系型+边表；中大型建议图数据库（Neo4j/Cosmos Gremlin/JanusGraph）或在计算层用 NetworkX/GraphX。
命名与ID：建立全域唯一 resource_id + 规范化编码（Site/Device/Port/Cable/Fiber）。
分区与索引：按地域+层级分区，边上普建索引（srlg_id, admin_status, avail_bw）；预计算站点-站点候选路径缓存。
接口：南向对接 NMS/EMS/配线台账/资产台账；北向开放 REST/GraphQL/Cypher/Gremlin 查询；
可视化：分层显示、路径展开到具体配线/熔接；工单联动（一步生成端子-端子操作序列）。