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关于通信网可靠性定义的探讨精
1997年6月北京邮电大学学报Jun.1997 第20卷第2期JournalofBeijingUniversityofPostsandTelecommunicationsVol.20No.2
关于通信网可靠性定义的探讨3
张学渊 梁雄健
(北京邮电大学管理工程系,北京100088;第一作者26岁,男,博士生
摘 要 根据一般可靠性的定义和通信网的特点,在剖析几种已有定义的基础上提出了一个通信网可靠性的新定义,并对其变动特性进行了分析.
进一步开展.
关键词 电信网;可靠性;定义
分类号 TN913.2
:
力[1].、规定时间、规定功能和概率(即测度等5项要素.,可靠性的研究范围和研究内容都在不断扩展.在研究过程中,人,从研究任务出发提出了基本可靠性和任务可靠性[2];从研究内容出发提出了固有可靠性和使用可靠性,二者共同组成工作可靠性;从研究范围出发提出了狭义可靠性和广义可靠性.后来,人们又提出了人员可靠性和软件可靠性的定义,将可靠性的研究从硬件向软件延伸.详细内容可参见文献[3~6].
由于可靠性是一门综合性的边缘学科,它涉及到基础学科、技术学科和管理学科中的许多领域.因此,在应用可靠性理论解决某一具体问题时,就需要对其所属学科的某些理论问题和技术问题有一基本了解,这有助于明确问题的研究内容和研究方向.而一个概念的定义是对其内涵和外延的确切而简要的说明,是研究问题的依据.为了对通信网的可靠性进行深入研究,我们认为有必要首先在一般可靠性定义的基础上明确通信网可靠性的定义.
1 通信网可靠性原有定义的缺陷
从目前的研究情况来看,通信网可靠性的定义很多,莫衷一是,现将其列举如下:
定义1 在人为或自然的破坏作用下,通信网在规定条件下和规定时间内的生存能力[7].定义2 在人为或自然的破坏作用下,通信网在特定环境下和规定时间内,充分完成规定的通信功能的能力[8].环境、时间和充分完成功能是这一定义的三要素.
收稿日期:
1996205202
3邮电部软科学研究资助项目
定义3 当传输、交换发生故障和话务异常时可以维持正常业务的程度[9].
定义4 由源点到终点能够成功地传送所需信息的概率[10].
定义5 在给定时间间隔,装备能在给定条件下执行要求功能的概率[11]等等.
定义1和定义2都是根据一般可靠性的定义演绎而来的,突出人为或自然灾害的影响,定义1是指网路的生存性,定义2则是指网路的有效性;定义3是我国惯称的“网路可靠性”定义,实际是指网路的稳定质量,从这方面讲,可能用“可用性”更合适;定义4主要是从网路结构和组织方面对可靠性进行定义(即属于狭义可靠性,是在考虑了节点和链路的可靠性,以及网路拓扑结构和容量基础上给出的,是指网路的可用性;定义5则是以装备的可靠性来定义网路的可靠性,不符合标准可靠性定义的要求.其它一些外文文献也对通信网可靠性作了定义,但都不出这几个定义所涵盖的范围.另外,一些文献对通信网的可靠性进行了探讨,但都没有给出确切的定义.如文献[12]提出通信网可靠性的定义具有多样性,分别从全网出发、从重要端出发;CCITT建议对信赖度、可靠性[]并描述了它们间的关系(如图1,但这些定义(5
子系统和设备的定义,而不适用于整个通信网.
它们都没有确切
地反映出这一点.
图1 信赖度和其它性能的关系
2 通信网可靠性的研究内涵
为了对通信网可靠性进行科学的定义,有必要先对通信网及其可靠性的研究内涵作一下解释.这里的研究对象通信网是指电信网,它是由电信端点、节(结点和传输链路相互有机地连接起来,以实现在两个或更多的规定电信端点之间提供连接或非连接传输的通信体系[13].通信网的规定功能就是提供通信服务,即按用户的需要传递、处理和交流信息,以实现他们间的通信.
有人的地方就有通信需求.通信生产具有消费过程和生产过程不可分割的特点,而且组13第2期张学渊等:
关于通信网可靠性定义的探讨
成通信网的各部分必须协同动作才能保证通信功能的实现,即通信网具有全程全网联合作业的性质.这就决定了通信网的复杂性、系统性和连续性等特点.为了保证通信功能的实现,满足社会的通信需求,通信网的建设和运行目标是“安全、可靠、经济和高效”,这正符合许多现代大型系统设计的基本要求.其中,可靠性是最直接的影响因素.
通信网是一个复杂的开放式的大系统,在运行过程中经常会由于各种因素的影响而出现网路性能下降和通信服务质量下降.这些因素包括通信设备及通信网所依存的环境条件(如自然灾害、人为故障、各种突发社会事件,以及设备工作条件等和通信网的内在条件(如设备故障、网路设计质量差、网路的维护管理水平低等.因此,研究通信网可靠性的目的就是克服这些破坏性因素的影响,提高网路的运行可靠性,从而满足社会和用户在各种条件下的通信需求.一个通信网的可靠性如何,以及通信需求是否得到满足可以在运行过程中得到体现.由此可见,通信网可靠性的研究应从广义上对工作可靠性进行研究,不应局限于狭义的固有可靠性.这也是可靠性研究进展所要求的.只有这样,,提高网路的可靠性水平,实现通信网的建设和运行目标.
那么如何定义通信网可靠性呢?
标准可靠性定义的要求.
素(即各种影响通信网高效可靠运行的因素
.,是和用户需求密切相关的,(即使网路发生故障也是如此,,.从网路运行的角度看,,网路性能的下降就会影响对通信需求的满足程度,特别是,由于大量超过设计能力的话务流入网路将会使设计可靠的网路运行质量下降.因此,通信网可靠性应当从广义的工作可靠性角度进行定义,反映通信网在运行过程中对通信需求的满足程度.
3 通信网可靠性的变动特性分析
随着网路的发展,用户的通信需求也在变化,不仅需求量和需求种类有所增加,而且对服务质量的要求也越来越高.不过,随着网路技术的发展和规模的增长,通信网对用户需求的满足能力也应不断提高.这就说明通信网的可靠性水平应当是不断增长的,这样才符合其运行目标的要求.
从一般产品来看,任何产品在研制初期,其可靠性和性能参数都不可能立即达到所规定的指标,必须经过反复试验—改进—再试验的过程,才能使其不断提高,直到满足要求.在这个过程中,产品的设计、制造工艺、操作方法等不断地暴露出缺陷,而经过分析和改进后又不断地趋于完善,从而使产品的可靠性和性能不断提高.这说明产品可靠性在生命周期中要经过多次变动,可靠性存在一个增长过程.对于一个复杂产品,其可靠性水平的变动情况[14]如图2所示.图2中R1,R2,R3为各阶段可靠性指标;R1为可靠性合格的基准值;R0为可靠性预计值,即增长的极限值;a~b为研制阶段;b~q为试生产阶段;q~c为正规或批量生产阶段;c~u为试用阶段;u~w为正规使用阶段;w~e为磨损老化阶段.
产品的可靠性是产品质量的时间性指标[3],对通信网而言,可靠性则应理解为一个过程23北京邮电大学学报1997
性指标,即强调它是对网路运行过程的要求和反映.这正是通信网可靠性的研究不同于一般的产品可靠性研究,也不同于通信设备或单一通信系统可靠性研究的地方.由于通信网将通过设备的更新而使运行过程不断延续,因此,通信网的运行过程就应当是可靠性的增长过程.在运行过程中,网路环境、通信设备和系统、网路组织、维护和管理等方面不断暴露出问题,通过对问题的分析和解决就使得网路运行的可靠性不断改进,对用户需求的适应能力和满足能力不断提高.
由于用户需求的随机性、网路建设的经济性考虑、网路设备性能的劣化影响以及网路运行中各种问题发生的不可避免性,用户需求永远不可能得到100%的满足,如果设定通信网可靠性测度的理想极限值为1,则现实通信网的可靠性水平也就不可能超过1.但随着可靠性水平的逐渐提高,其测度值将会逐渐趋近于1.
由于通信网的复杂性,网路设备种类很多,设备性能随时间具有各自不同的劣化规律,再加上其它各种破坏性作用的影响,(如在发生异常破坏作用时,用户需求的满足程度会出现较大的下降可能.察时间有关,当观察时间以日.但是通信网可靠性增长的总趋势是确定的,如图3.的理论推测
.
图2 可靠性水平的增长变动情况 图3 通信网可靠性的变动总趋势
4 通信网可靠性的新定义
在上述讨论的基础上,我们给出通信网可靠性的定义如下:
通信网可靠性是指通信网在其增消变化的整个运行过程中,在各种破坏性因素共存的条件下,通信网对用户的通信需求持续满足的能力.
这一定义体现了通信网“以用户为中心”的服务宗旨.这里,“对通信需求的满足能力”是通信网可靠性的测度,它既包含了网路的生存能力和可用性(时点指标,也反映了网路对用户需求的适应能力;既研究网路正常运行情况下的可靠性,也研究异常情况下的可靠性,是对网路运行过程的综合测度.这一测度比前述定义的内涵均有所扩展,充分体现了通信网可靠性的研究特点,即具有广泛性、动态性和不断演进的特点.由于通信网处于连续的运行过程中,不存在生命周期的规定(不同于一般的产品,因此,在通信网可靠性的定义中,我们没有提到“规定时间”这一要求.但是,这不等于评定通信网的可靠性没有时间性要求.由于
33第2期张学渊等:
关于通信网可靠性定义的探讨
用户的通信需求是随着网路的发展而不断提高的,因此,其测度指标的计算是在一定的需求条件下对一定时间段内通信网运行情况的综合统计.
5 结 论
通过对通信网可靠性的重新定义,使其同通信设备或通信系统的可靠性区分开来,通信设备和通信系统的可靠性研究都是为了保证通信网的可靠性,从而满足用户的通信需求.这一新定义的提出,将使通信网可靠性的研究包含网路的设计、组织、运行维护和管理的各个方面和各个层次,有利于从全网角度采取各种有效措施提高网路的可靠性水平,也为进一步深入探讨通信网可靠性的研究框架和研究方法提供了依据.
参 考 文 献
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43北京邮电大学学报1997
第2期张学渊等:
关于通信网可靠性定义的探讨35OntheDefinitionforTelecommunicationNetworksReliabilityZhangXueyuan LiangXiongjian(DepartmentofManagementEngineering,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100088Abstract Onthebaseofthegeneralmeaningofreliabilityandthecharacteristicsoftelecommunicationnetworks,anewdefinitionfortelecommunicationnetworksreliabilityisgiven.Thecharacteristicofchangeoftelecommunicationnetworksreliabilityisanalysed.Theclearnessaboutitsdefinitionishelpfultofurtherresearch.Keywords telecommunicationnetwork;reliability;definition简 讯我校科技处荣获“全国高等学校科技管理先进单位”称号为了贯彻《中共中央国务院关于加速科学技术进步的决定》和全国高校科技工作会议精神,落实党中央科教兴国的伟大战略部署,调动高校科技管理部门的积极性,更好地组织高校科技力量,为国民经济和社会发展作出更大的贡献,国家教委于1996年10月开展首次评选、表彰科技管理先进单位的工作.我校科技处在各级领导的关怀指导下,认真总结工作,积极上报有关材料,在北京市教委评选“北京市高等学校科研管理先进集体”的基础上,经国家教委评议组评审,获得“全国高等学校科技管理先进单位”.国家教委于1996年12月15称号日在天津南开大学召开的“全国省(市、区教委及部分高校科技处处长会议”上宣布了表彰决定,并颁发了奖状、奖牌.根据国家教委教技[1996]58号文,此项荣誉视同国家教委科技进步一等奖我校获此殊.荣,对于提高知名度,促进211工程”“建设,具有十分积极的意义科技处全体同志表示,在.国家教委表彰的鞭策下,谦虚谨慎,再接再厉,爱岗敬业,努力促使科技管理工作上新水平,尽快步入科学化、法制化、现代化的管理轨道,奋力拼博,为我校科技事业的发展做出更大贡献.科技处
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