[發明專利]基于M/M/s排隊模型的網絡及時可靠性加速試驗方法

有效

• 申請號: 201210552895.0
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103023703A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李枚楠;李瑞瑩;黃寧
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/861
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明屬于網絡通信以及可靠性技術領域，具體涉及一種基于M/M/s排隊模型的網絡及時可靠性加速試驗方法。

背景技術

隨著網絡技術的不斷發展與應用，對網絡的定量與定性特征的科學理解，已成為一個極其重要的挑戰性課題，甚至被稱為“網絡的新科學”。隨著網絡使用的普及，網絡負載增大，由擁塞造成的及時可靠性已經成為網絡定量特征理解的重要問題。

在一個新的網絡建成前，在一種新的服務投入使用前，試驗是考核網絡可靠性的重要途徑。然而，網絡任務周期普遍較長，為了有效暴露故障，網絡可靠性試驗時間往往是其任務周期的數倍（參考文獻[1]：張建濤,張劍.軍用通信網綜合可靠性試驗與檢驗[J].電子產品可靠性與環境試驗,25(2),2007:19-22），這直接導致研制周期過長。為了快速在可靠性試驗中暴露設計缺陷，確定網絡可靠性水平，有必要采取加速試驗，增大單位時間內的循環次數，加速故障模式的出現。加速模型是設計加速試驗的前提。對網絡及時可靠性而言，其故障模式為時延過長，網絡的排隊機制為探索延遲故障機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說，是確定加速模型的理論依據。

現有的加速試驗和加速模型的研究大多是硬件領域，并沒有針對通信網絡進行可靠性加速模型和試驗方法的探索。尚無法解決網絡可靠性試驗時間過長、費用過高或者短時試驗樣本量不足、置信度偏低的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決可靠性試驗時間過長或短時試驗評估置信度偏低的問題，提出一種基于M/M/s排隊模型的網絡及時可靠性加速試驗方法，通過進行可靠性加速模型的推導和驗證，制定網絡及時可靠性加速試驗方案。

一種基于M/M/s排隊模型的網絡及時可靠性加速試驗方法，包括如下步驟：

步驟一：根據通信網絡排隊模型的延遲故障機理，獲取排隊模型的組成，確定服務強度要求；

步驟二：獲取網絡及時可靠性模型；

步驟三：基于相似理論獲取可靠性加速模型；

步驟四：進行網絡及時可靠性加速試驗；

本發明的優點與積極效果在于：

（1）本發明方法提出了基于排隊論的網絡及時可靠性加速模型，在相似理論的指導下推導并驗證M/M/s排隊系統的網絡可靠性加速模型，這是相似理論在加速試驗上的又一應用，同時也是其在網絡流上的又一應用，這是加速試驗的核心，是規劃加速試驗的模型基礎。

（2）本發明方法為網絡可靠性加速試驗方法建立理論基礎：根據推導得出的加速模型，可以進一步確定通信網試驗方法，這是產品加速壽命試驗在網絡對象上的推廣，可有效解決當前網絡可靠性試驗時間過長、費用過高或者短時試驗樣本量不足、置信度偏低的問題，進而提高試驗效率。

附圖說明

圖1是本發明的方法流程圖；

圖2是本發明中OPNET建立M/M/s排隊模型示例圖；

圖3是本發明實施例中某通信網絡拓撲示例圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

本發明提出一種基于M/M/s排隊模型的網絡及時可靠性加速試驗方法，包括如下步驟：

步驟一：根據通信網絡排隊模型的延遲故障機理，獲取排隊模型的組成，確定服務強度要求。

具體包括如下步驟：

步驟1.1，獲取排隊模型的組成：排隊模型的組成由輸入過程、到達規則、排隊規則、服務機構結構、服務時間、服務規則組成。

M/M/s排隊模型，表示輸入過程為數據到達時間間隔為λ的負指數分布，到達規則為數據單個到達，數據源總體為無限源總體，排隊規則為先到先服務，服務機構結構為s個服務臺并聯服務，容量為無窮，服務時間為服從平均服務時間為μ的負指數分布，服務規則為一次服務單個數據的排隊模型。（參考文獻[2]唐應輝,唐小我.排隊論-基礎與分析技術[M].北京:科學出版社,2006:33）當網絡數據包到達后，如交換機存在服務臺空閑，則開始提供數據交換服務，否則排隊等待，直到前面所有的數據包完成數據交換。如果逗留時間過長，達到故障判據時，則發生延遲故障。

步驟1.2，確定排隊模型的服務強度要求：當ρ_s=λ/sμ<1時，ρ_s表示排隊模型服務強度，排隊模型能達到統計平衡，逗留時間構成概率分布，是本發明方法的前提條件；否則，數據到達累積會越來越多，排隊模型無法達到穩態，排隊時延會隨時間呈遞增趨勢，此情形探討延遲故障意義不大。