專利名稱：基于M/M/s排隊(duì)模型的網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)通信以及可靠性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于M/M/s排隊(duì)模型的網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，對網(wǎng)絡(luò)的定量與定性特征的科學(xué)理解，已成為一個(gè)極其重要的挑戰(zhàn)性課題，甚至被稱為“網(wǎng)絡(luò)的新科學(xué)”。隨著網(wǎng)絡(luò)使用的普及，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大，由擁塞造成的及時(shí)可靠性已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)定量特征理解的重要問題。在一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)建成前，在一種新的服務(wù)投入使用前，試驗(yàn)是考核網(wǎng)絡(luò)可靠性的 重要途徑。然而，網(wǎng)絡(luò)任務(wù)周期普遍較長，為了有效暴露故障，網(wǎng)絡(luò)可靠性試驗(yàn)時(shí)間往往是其任務(wù)周期的數(shù)倍(參考文獻(xiàn)[I]:張建濤，張劍.軍用通信網(wǎng)綜合可靠性試驗(yàn)與檢驗(yàn)[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，25(2)，2007:19-22)，這直接導(dǎo)致研制周期過長。為了快速在可靠性試驗(yàn)中暴露設(shè)計(jì)缺陷，確定網(wǎng)絡(luò)可靠性水平，有必要采取加速試驗(yàn)，增大單位時(shí)間內(nèi)的循環(huán)次數(shù)，加速故障模式的出現(xiàn)。加速模型是設(shè)計(jì)加速試驗(yàn)的前提。對網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性而言，其故障模式為時(shí)延過長，網(wǎng)絡(luò)的排隊(duì)機(jī)制為探索延遲故障機(jī)理以及確定加速模型提供了支撐。相似理論是研究自然界和工程中各種物理過程相似原理的學(xué)說，是確定加速模型的理論依據(jù)?，F(xiàn)有的加速試驗(yàn)和加速模型的研究大多是硬件領(lǐng)域，并沒有針對通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠性加速模型和試驗(yàn)方法的探索。尚無法解決網(wǎng)絡(luò)可靠性試驗(yàn)時(shí)間過長、費(fèi)用過高或者短時(shí)試驗(yàn)樣本量不足、置信度偏低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決可靠性試驗(yàn)時(shí)間過長或短時(shí)試驗(yàn)評估置信度偏低的問題，提出一種基于M/M/s排隊(duì)模型的網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)方法，通過進(jìn)行可靠性加速模型的推導(dǎo)和驗(yàn)證，制定網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)方案。一種基于M/M/s排隊(duì)模型的網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)方法，包括如下步驟步驟一根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)排隊(duì)模型的延遲故障機(jī)理，獲取排隊(duì)模型的組成，確定服務(wù)強(qiáng)度要求；步驟二 獲取網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性模型；步驟三基于相似理論獲取可靠性加速模型；步驟四進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果在于(I)本發(fā)明方法提出了基于排隊(duì)論的網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速模型，在相似理論的指導(dǎo)下推導(dǎo)并驗(yàn)證M/M/s排隊(duì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性加速模型，這是相似理論在加速試驗(yàn)上的又一應(yīng)用，同時(shí)也是其在網(wǎng)絡(luò)流上的又一應(yīng)用，這是加速試驗(yàn)的核心，是規(guī)劃加速試驗(yàn)的模型基礎(chǔ)。
(2)本發(fā)明方法為網(wǎng)絡(luò)可靠性加速試驗(yàn)方法建立理論基礎(chǔ)根據(jù)推導(dǎo)得出的加速模型，可以進(jìn)一步確定通信網(wǎng)試驗(yàn)方法，這是產(chǎn)品加速壽命試驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)對象上的推廣，可有效解決當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)可靠性試驗(yàn)時(shí)間過長、費(fèi)用過高或者短時(shí)試驗(yàn)樣本量不足、置信度偏低的問題，進(jìn)而提聞試驗(yàn)效率。


圖1是本發(fā)明的方法流程圖；圖2是本發(fā)明中OPNET建立M/M/s排隊(duì)模型示例圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中某通/[目網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳焕龍D。
具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提出一種基于M/M/s排隊(duì)模型的網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)方法，包括如下步驟步驟一根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)排隊(duì)模型的延遲故障機(jī)理，獲取排隊(duì)模型的組成，確定服務(wù)強(qiáng)度要求。具體包括如下步驟步驟1. 1，獲取排隊(duì)模型的組成排隊(duì)模型的組成由輸入過程、到達(dá)規(guī)則、排隊(duì)規(guī)則、服務(wù)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、服務(wù)時(shí)間、服務(wù)規(guī)則組成。M/M/s排隊(duì)模型，表示輸入過程為數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間間隔為λ的負(fù)指數(shù)分布，到達(dá)規(guī)則為數(shù)據(jù)單個(gè)到達(dá)，數(shù)據(jù)源總體為無限源總體，排隊(duì)規(guī)則為先到先服務(wù)，服務(wù)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)為s個(gè)服務(wù)臺(tái)并聯(lián)服務(wù)，容量為無窮，服務(wù)時(shí)間為服從平均服務(wù)時(shí)間為μ的負(fù)指數(shù)分布，服務(wù)規(guī)則為一次服務(wù)單個(gè)數(shù)據(jù)的排隊(duì)模型。(參考文獻(xiàn)[2]唐應(yīng)輝，唐小我.排隊(duì)論-基礎(chǔ)與分析技術(shù)[Μ].北京科學(xué)出版社，2006:33)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包到達(dá)后，如交換機(jī)存在服務(wù)臺(tái)空閑，則開始提供數(shù)據(jù)交換服務(wù)，否則排隊(duì)等待，直到前面所有的數(shù)據(jù)包完成數(shù)據(jù)交換。如果逗留時(shí)間過長，達(dá)到故障判據(jù)時(shí)，則發(fā)生延遲故障。步驟1.2，確定排隊(duì)模型的服務(wù)強(qiáng)度要求當(dāng)Ρ3=λ/8μ〈1時(shí)，03表示排隊(duì)模型服務(wù)強(qiáng)度，排隊(duì)模型能達(dá)到統(tǒng)計(jì)平衡，逗留時(shí)間構(gòu)成概率分布，是本發(fā)明方法的前提條件；否則，數(shù)據(jù)到達(dá)累積會(huì)越來越多，排隊(duì)模型無法達(dá)到穩(wěn)態(tài)，排隊(duì)時(shí)延會(huì)隨時(shí)間呈遞增趨勢，此情形探討延遲故障意義不大。步驟二 獲取網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性模型；具體包括如下步驟步驟2. 1，確定網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠度表達(dá)式，可靠度是可靠性在概率上的度量值，在網(wǎng)絡(luò)中及時(shí)可靠度表達(dá)式為R=P {D ( DJ ( I)式中，D表示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，Dmax表示用戶允許的最大時(shí)延，也就是故障判據(jù)，R表示網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠度，P表示網(wǎng)絡(luò)實(shí)際時(shí)延不超過用戶允許的最大時(shí)延的概率。步驟2. 2，確定逗留時(shí)間分布函數(shù)，M/M/s的排隊(duì)模型的逗留時(shí)間分布函數(shù)為M/M/s的排隊(duì)系統(tǒng)的逗留時(shí)間分布函數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]唐應(yīng)輝，唐小我.排隊(duì)論-基礎(chǔ)與分析技術(shù)[M].北京科學(xué)出版社，2006:33，能夠得到。
權(quán)利要求
1.一種基于M/M/s排隊(duì)模型的網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)方法，包括如下步驟步驟一根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)排隊(duì)模型的延遲故障機(jī)理，獲取排隊(duì)模型的組成，確定服務(wù)強(qiáng)度要求；具體包括如下步驟步驟1.1，獲取排隊(duì)模型的組成排隊(duì)模型的組成由輸入過程、到達(dá)規(guī)則、排隊(duì)規(guī)則、服務(wù)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、服務(wù)時(shí)間、服務(wù)規(guī)則組成；M/M/s排隊(duì)模型，表示輸入過程為數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間間隔為λ的負(fù)指數(shù)分布，到達(dá)規(guī)則為數(shù)據(jù)單個(gè)到達(dá)，數(shù)據(jù)源總體為無限源總體，排隊(duì)規(guī)則為先到先服務(wù)，服務(wù)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)為s個(gè)服務(wù)臺(tái)并聯(lián)服務(wù)，容量為無窮，服務(wù)時(shí)間為服從平均服務(wù)時(shí)間為μ的負(fù)指數(shù)分布，服務(wù)規(guī)則為一次服務(wù)單個(gè)數(shù)據(jù)的排隊(duì)模型；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包到達(dá)后，如交換機(jī)存在服務(wù)臺(tái)空閑，則開始提供數(shù)據(jù)交換服務(wù)，否則排隊(duì)等待，直到前面所有的數(shù)據(jù)包完成數(shù)據(jù)交換；如果逗留時(shí)間過長，達(dá)到故障判據(jù)時(shí)，則發(fā)生延遲故障；步驟1. 2，確定排隊(duì)模型的服務(wù)強(qiáng)度滿足ρ3=λ/8μ〈1，Ps表示排隊(duì)模型服務(wù)強(qiáng)度；步驟二 獲取網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性模型；具體包括如下步驟步驟2. 1，確定網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠度表達(dá)式，在網(wǎng)絡(luò)中及時(shí)可靠度表達(dá)式為R=PiD^DmaJ (I)式中，D表示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，Dmax表示用戶允許的最大時(shí)延，也就是故障判據(jù)，R表示網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠度，P表示網(wǎng)絡(luò)實(shí)際時(shí)延不超過用戶允許的最大時(shí)延的概率；步驟2. 2，確定逗留時(shí)間分布函數(shù)，M/M/s的排隊(duì)模型的逗留時(shí)間分布函數(shù)為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于M/M/s排隊(duì)模型的網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)方法，包括如下步驟步驟一根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)排隊(duì)模型的延遲故障機(jī)理，獲取排隊(duì)模型的組成，確定服務(wù)強(qiáng)度要求；步驟二獲取網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性模型；步驟三基于相似理論獲取可靠性加速模型；步驟四進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)；本發(fā)明給出了基于M/M/s排隊(duì)模型的網(wǎng)絡(luò)及時(shí)可靠性加速試驗(yàn)方法，可有效解決當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)可靠性試驗(yàn)時(shí)間過長、費(fèi)用過高或者短時(shí)試驗(yàn)樣本量不足、置信度偏低的問題，進(jìn)而提高試驗(yàn)效率。
文檔編號(hào)H04L12/24GK103023703SQ20121055289
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者李枚楠, 李瑞瑩, 黃寧 申請人:北京航空航天大學(xué)