上海交大－主从通信系统可靠性问题建模和仿真课件.pptVIP

* * * * * DAL 00-1647 课程设计 讲座 -主从通信系统可靠性问题建模和仿真 上海交通大学 电子工程系 2010年4月 * 主从通信系统可靠性问题建模 控制电路 接口电路 通信从机1 控制电路 接口电路 通信主机 控制电路 接口电路 通信从机2 控制电路 接口电路 通信从机3 集线器 系统中有1台通信主机，3台通信从机 通信机由两部分组成： （1）控制电路（2）接口电路 控制电路 有微处理器，运行软件程序 集线器 是一个通信电缆的汇接装置 光电隔离器 内部完成电-光-电信号转换，靠电气隔离增加安全性。其内部有元部件冗余，5个同类部件只要有3个正常工作即能使整体正常发挥效能 被研究系统的物理形态： 1主3从通信系统 光电隔离器 光电隔离器 主从通信系统可靠性问题建模 元件 部件 子系统 逻辑模型的构件单位 * 主从通信系统可靠性问题建模 串联组合：n个构件之一失效则整体失效 组合方式 元部件 元部件 元部件 元部件 元部件 元部件 并联组合：n个构件全部失效才整体失效 元部件 K-out-of-n组合：n个部件中多于k个同时失效才整体失效 元部件1 元部件2 元部件n …… * 主从通信系统可靠性问题建模 控制电路 接口电路 通信从机1 控制电路 接口电路 通信主机 控制电路 接口电路 通信从机2 控制电路 接口电路 通信从机3 集线器 通信机控制硬件电路由30个元件构成，适用串联模型；硬件与软件组合，适用串联模型 模型的构件数目和组合方式 光电隔离器 光电隔离器 光电隔离器由5个元件构成，其中3个正常工作即能使整体正常发挥效能，适用k-out-of-n模型 通信机接口电路由10个元件构成，适用串联模型；接口电路与控制电路组合，适用串联模型 集线器由10个元件构成，适用串联模型 所有元件具有完全独立的统计特性 * 主从通信系统可靠性问题建模 控制电路 接口电路 通信从机1 控制电路 接口电路 通信主机 控制电路 接口电路 通信从机2 控制电路 接口电路 通信从机3 集线器 通信机控制电路 软件故障、硬件故障 通信主机故障使网络瘫痪 被研究系统的各类故障 光电隔离器 光电隔离器 通信机接口电路 硬件故障，可能阻塞通信总线 集线器故障 网络瘫痪 光电隔离器故障 可自恢复，而无须人工修复 主从通信系统可靠性问题建模 故障的分类 系统故障 系统内若存有处于失效状态的部件，则认为有系统故障。 重大系统故障 系统运行中的下述情形，列为重大系统故障。这些情形可能同时并存。 通信主机子系统失效或无法通信（双机热备时，双机同时失效或同时无法通信）。 集线器发生故障。 因某个通信从机的某类特定故障，引发通信总线阻塞，整个通信网络瘫痪。 三个通信从机子系统中，有两个或两个以上同时失效或无法通信。 一般系统故障 除列为重大系统故障之外的其他故障系统。 （通信）总线阻塞 系统中的通信总线是各通信机间的共享信道。在同一时刻，至多只能有一台通信机的接口电路工作于发送信息状态，并占用信道。当某台通信机出现特定故障，使其通信接口电路无法退出发送状态，会造成通信总线阻塞。此时，因信道被占用，其他处于正常状态的通信机间也无法进行通信。 * 控制电路 接口电路 通信从机 控制电路 接口电路 通信主机 控制电路 接口电路 通信从机 控制电路 接口电路 通信从机 集线板 通信机的处理器都加WATCHDOG 有98%的软件故障可经WATCHDOG机制重启，恢复系统 2%的软件无法通过WATCHDOG机制重启，系统会死机 措施1：处理器的WATCHDOG，减少因软件死机造成的严重故障 看门狗 机制 看门狗 机制 主从通信系统可靠性问题建模-提高系统可靠性的措施 * 控制电路 接口电路 通信从机 控制电路 接口电路 通信主机 控制电路 接口电路 通信从机 控制电路 接口电路 通信从机 集线板 措施2：通信总线防阻塞 防“挂起” 电路 注： 图示电路兼有光电隔离 DE 可杜绝原本因软件或硬件的原因造成“挂起”现象 接口电路增加5个(主要)元件 主从通信系统可靠性问题建模-提高系统可靠性的措施 * 控制电路 接口电路 通信从机 控制电路 接口电路 通信主机 控制电路 接口电路 通信从机 控制电路 接口电路 通信从机 集线板 措施3：主机的双机热备 热备分：备用主机平时加电运行，但不承担数据收发处理；主用机故障时，在控制机构的作用下，双机倒换 倒换控制机构的故障概率忽略不计 提示：当接口电路未使用防阻塞电路时，因一个主机的接