通信网的可靠性讲解.pptVIP

现代通信网技术 * 连通度：指为使一个通信网成为不连通图至少需去掉的节点数。 结合度：指为使一个通信网成为不连通图至少需去掉的链路数。 设通信网可用图G(n，m)表示，n为节点数，m为链路数。若连通度用α(G)表示，结合度用β(G)表示，则可证明下式成立： 一个连通信网的连通度α和结合度β越大，该网的可靠性就越高。因此，为了提高通信网的可靠性，必须提高 的数值。当n一定时，增加m可达到此目的，这就意味着要增加网的传输链路，而只有增加连接到每个节点的链路数，才能使α和β的增加。因为某个度数最低的节点会限制α和β值的增加，所以该节点是影响全网的最关键因素。β的最大值等于 ，这时图中各点的度数相同。这种各点度数相同的图称为正则图如图8.7所示。 (8-53) 现代通信网技术 * 图8.7 通信网中常采用的几种正则图 图.7中图(a)是环形图，α=β=2；图(b)是蜂窝图，α=β=3；图(c)是格形图，α=β=4；图(d)是网形图，α=β=n-1。 上以通信网连通性的确定性量度方法，还可以用概率性量度方法研究通信网的连通性。如果仍用图G(n，m)表示通信网，且设节点失效的概率为0，各链路失效的概率均为 ，且彼此相互独立，当有k条链路正常工作，m-k条链路失效时，通信网成为非连通图的概率： (8-54) 现代通信网技术 * 式中C(k)的计算是求解的关键。C(k)是覆盖n个点的具有k条边的连通子图的数目。由于最小连通图是树，其边数是n-1，所以k≥n-1，而 是主树的棵数。通常 ，近似计算时可忽略 的高次幂。从网的可靠度出发，得到较简的近似式，则可靠度可写成： (8-55) 其中 是具有i条边的割边集。由于图的结合度β是最小的割边集的元数，所以i≥β。于是上式可近似为： 其中 是最小割边集的个数。 同理，若边都正常，点失效概率为 ，且彼此独立时，则网的可靠度为： 从以上的分析可发看到，α和β愈大，网的可靠度也愈大；要增大α或β，就要增加网的冗余度，即要增加边数，是增加网络的费用的。 现代通信网技术 * 3、通信网的有效性 通信网的有效性是基于网络业务性能的可靠性测度，它反映通信网在网络某些部件失效条件下满足业务性能要求的程度，是能够较全面描述通信网可靠性的综合测度指标。对于通信网的设计人员和使用人员来说，更关注的是某些部件失效时对通信网的业务性能的影响，如此时的呼换、时延、流量等。一般来论，网络由于部件失效引起连通性方面的故障只影响到少数用户，而部件失效引起的业务性能变差却会影响众多的用户且经常发生，因此通信网的有效性研究更具实用意义。 在研究通信网的有效性时，需要考虑的业务性能主要有呼损、流量、传输时延、吞吐量等。前面介绍的交换局间的综合可靠度，就反映了考虑呼损指标时两点间的通信的有效性。此处再简要介绍一种Barberis给出的考虑信息流量时的网络有效性指标，即加权的点到点连通概率。 设 为通信网任意两点之间的信息流量， 为任意两点间的连通 概率，i，j=1，2，…，n，其中 n是通信网的节点数，通信网的 有效性可定义为用全网的点对点信息流量对相应的点到点连通概率作加权的平均值，即加权的网络点对点的连通概率为： . 现代通信网技术 * (8-58) 式中 连通概率P可以真实反映用户对通信网连通性的要求，也就是通信网的不可靠度。可靠度为： (8-59) 以上是考虑呼损时的网络有效性分析，按照同样的思路可以得出在考虑通信网的吞吐量、传输时延等的指标时网络的有效性分析，此处不作介绍。 现代通信网技术 * 通信网的可靠性设计是要在满足给定的可靠性指标的条件下寻找最经济的网络结构，或者最经济的改造已有网的方案。这就是前述的可靠性计算的逆问题。可以设想，先找到所有可能的网的结构，计算其可靠度，其中必有满足要求的与不满足要求的，在满足要求的网络结构中找出一个最经济的网络。这种穷举法在理论是可行的，但当点数很大时将成为不可实现的方法，即计算量将是随点数的指数增加而增大。在实际问题中，一般求助于经验解，或称为准最佳解。 由于影响通信可靠性的因素很多，故在进行网的可靠性设计时，可以从构成网络的部件的可靠性、网络的拓扑结构、路由选择方式等方面来考虑。 4、通信网的可靠性设计 现代通信网技术 * 1. 网络部件的可靠性 通信网是由基本的部件或子系统等构成的，要提高网的可靠性必须首先尽量降低部件或子系统故障率λ。在进行系统设计时，要避免过多部件的串接。对可靠性要求较高的系统，可采用备份形成并接系统。如光纤系统的容量比较大，要求具有高可靠性，一般均采用1主1备或多主1备方式。采用可修