通信网络可靠性综合评估方法_张美华

莱阳农学院学报　16(3):233～235,1999
Journal of L aiyang A gricultural College
通信网络可靠性综合评估方法Ξ
张美华1　关凯书1　王少华2
(1.莱阳农学院农工系,山东莱阳265200;　2.莱阳市产品质量监督检验所)
摘要　利用模糊数学的基本思想对通信网络的可靠性测度指标进行了综合评估。

每种因素的可靠性指
标对系统综合可靠性贡献程度不同,对系统综合可靠性贡献大的因素,可保持该因素的可靠性在较高水
平,而其他因素的可靠性可维持在相对较低水平,这样有利于提高系统的综合可靠性,而经济上又比较
合理。

关键词　通信网络;可靠性;模糊数学
中图分类号　TN915.0
R eliability Synthetical Evaluation Method of
Communication N et works
Zhang Meihua1　Guan Kaishu1　Wang Shaohua2
(1.Dept.of Agric.Engineering,LAC;　2.Institute of Quality Supervise and Test in Laiyang city)
Abstract　Based on the method of fuzzy mathematics,the method of reliability synthetical evaluation of communication networks was given in this paper.the result shows that enhancing the reliability of these elements which are most important for the system can enhance the syntheatical reliability re2 markably.It can provide programming and decision for communication networks.
K ey w ords　communication networks;reliability;fuzzy mathematics
随着现代通信事业的迅速发展,通信网络不断扩大,网络种类不断增加,如校园虚拟网、计算机网、传呼网等。

提高网络系统的工作可靠性便显得越来越重要。

由于通信网络可靠性影响因素复杂,如组成网络的各个部件的可靠性、维修性和保障性,网络的结构和重组能力,网络的业务负荷,网络的损坏和抗干扰能力等,使得网络的可靠性评估变得困难,目前还没有满意的评估方法,影响了网络的规划和建设。

1　基本思想
网络的可靠性因素不止一种,而是多指标的综合,例如,网络的通信能力,网络完成规定性能要求的能力,网络的全程衰耗,载频同步,串杂音电平等均构成整个系统的可靠性指标。

由于单个因素只反应了系统可靠性的一个方面,不能全面反应整个系统的优劣,而实际中使每项因素都达到最优是不现实的。

因此,有必要建立通信网络的可靠性综合评估方法。

由于实际中收集信息不完全或难以获得,具有一定的不确定性和模糊性,另外,系统工作状态的好坏也很难用具体数值确定。

因此,可用模糊数学的综合评判方法来判决通信网的工作状态。

选取4种可靠性因素:用户接通率、载频同步、全程衰耗和串杂音电平。

取因素集
U={u1,u2,u3,u4}(1) Ξ收稿日期:1999-03-20
式中:u 1、u 2、u 3、u 4分别代表用户接通率、载频同步、全程衰耗和串杂音电平。

可靠性评价指标包括两个方面,一是网络或元件不出现故障;二是出现故障能在规定的时间内修复使网络或元件在使用期内保持工作能力,既有效度。

因此,可靠性评判集V ∈[0,1]
V ={v 1,v 2}
(2) 式中,v 1,v 2分别代表无故障率和有效度。

设U 中第i 个因素u i 的评判值为r ij
R j ={r i1,r i2}
(3) 其中r ij 为U 中第i 个因素对V 中第j 个评判指标的隶属度,r ij 可根据失效分布函数及统计测试获得。

式(3)是评判集v 上的一个模糊子集,因此,总的模糊评判矩阵为
R =(R 1,R 2,R 3,R 4)T
在对系统进行综合评价时,考虑各个可靠性因素对整个系统所起的作用不同,形成了因素集合U 上的一个模糊子集A
A ={a 1,a 2,a 3,a 4}
这样,可得到通信网系统总的可靠性评判集合B
B ={b 1,b 2}=A ・R
式中,b 1,b 2分别为系统总的可靠度对评判指标无故障率和有效度的隶属度。

评判集合中两个评判指标对系统总的可靠度的重要程度不同,因而取权重系数ω1、
ω2,根据模糊集合处理问题的基本思想[1],可得系统综合可靠性评价值为
R =(ω1,ω2)・b 1b 2
2　实例分析
通信设备都属电子产品,其失效服从威布尔分布[2],即
R (t )=exp (-λt )
式中:R (t )为无故障率,t 为使用时间,λ为威布尔分布尺度参数,1/λ为元件使用寿命。

下面以作者在黑龙江省阿城市邮电局工作时测试的数据为例,根据上式统计得到模糊矩阵为
R =　0.800.90
0.981.00　0.780.95
　0.800.90
对于模糊集合A 中各元素的取值,视网络种类的不同而不同。

对于普通的电话网络,载频同步是最为重要的,因此将载频同步的重要度定为1,其他各因素的作用相对载频同步的作用程度而定,用户接通率同载频同步相比,重要度为0.6,全程衰耗同载频同步相比,重要度为0.8,串杂音电平同载频同步相比,重要度为0.7,得到
A ={0.6,1.0,0.8,0.7}
归一化,即,使A 中各数值之和等于1,则
A ={0.20,0.32,0.26,0.22}
B =A ・R =(0.85,0.95)
对评判集中无故障率和有效度来讲,一般要求无故障率更重要一些,故取权重为ω1=0.7,
ω2=0.3,则求得
R =0.89
即系统综合可靠性值为0.89。

4
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根据计算得到的可靠性值为网络的综合指标,根据计算可知,网络综合可靠性的高低主要与每种因素的重要程度既对系统综合可靠性贡献的大小有关。

本例中,载频同步最为重要,提高该因素各元件的可靠性可使系统综合可靠性有较大幅度提高,而提高其他因素可靠性指标,系统综合可靠性提高较小。

对于实际网络系统,系统综合可靠性越高,则所需费用越高,为此,在保障系统正常工作的条件下,可靠性也不宜过高。

作者认为,对于重要因素,既对系统综合可靠性贡献大的因素,可保持该因素的可靠性在较高水平,可以在0.99-1之间,而其他因素的可靠性可维持在相对较低水平,这样可保证系统综合可靠性较高,而经济上又比较合理。

3　结 论
通信网可靠性因素众多且复杂,单因素指标可通过故障统计或实验室实验确定。

本文根据模糊数学的基本思想,对多因素多目标的可靠性进行了综合评估,每种因素的可靠性指标对系统综合可靠性贡献程度不同,对系统综合可靠性贡献大的因素,可保持该因素的可靠性在较高水平,而其他因素的可靠性可维持在相对较低水平,这样可保证系统综合可靠性较高,而经济上又比较合理。

评估方法为通信网的规划、设备选择及网络的维护等提供了依据。

参　考　文　献
1　陈贻源.模糊数学.华中工学院出版社,1984
2　张美华.电子产品寿命周期费用与可靠性关系的研究.莱阳农学院学报,1998,15(4):305～3075323期 张美华等:通信网络可靠性综合评估方法 。