Структура надежности сети связи. Показатели структуры надежности и методы их определения. Способы повышения структурной надежности

Вопрос 7.Структура надежности сети связи. Показатели структуры надежности и методы их определения. Способы повышения структурной надежности .

Понятии о структурной надежности.

Надежностью какого- либо объекта (системы, сооружения, устройства, аппарата, прибора, их части или отдельной детали) называется его свойство, заключающееся в способности выполнять определенные задачи (функции) в определенных условиях эксплуатации, Состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные  функции, сохраняя основных параметров в пределах, установленной нормативно технической – документацией, называют его работоспособностью , а состояние в котором объект удовлетворяет указанным требованиям , его – исправностью. Событие, заключающееся  в нарушении работоспособности объекта, называют отказом.

В зависимости от назначения объекта, выполняемых им функций и условий эксплуатации различают несколько свойств объекта, связанных с надежностью: безотказность (свойство непрерывно сохранять работоспособность), долговечность (сохранять работоспособность до определенного состояния), ремонтопригодность  (возможность выполнения ремонта и технического обслуживания), восстанавливаемость (возможность восстановления работоспособности после отказа), срок службы или сохраняемости  и др. Важным показателем является коэффициент готовности – вероятность того, что в установившемся  (стационарном) процессе эксплуатации в произвольный момент времени объект окажется работоспособным.

Для сетей связи, являющихся сложными многофункциональными системами, состоящими из элементов, разнородных по своим свойствам, показателем надежности, назначению, дате изготовления, сроку ввода в эксплуатацию и т.п., можно выделить два основных аспекта надежности, которые условимся называть аппаратным и структурным. Под аппаратным аспектом будем понимать проблему надежности аппаратуры, отдельных устройств и их элементов, включая каналы и линейные тракты, т.е. отдельных элементов, входящих в узлы и линии (ребра) сети. Структурный аспект отражает функционирование сети в целом в зависимости от работоспособности или отказов узла (станций, пунктов) или ребер (линий, магистралей, пучков каналов) сети, т.е. он связан с возможностью существования в сети путей доставки информации. В настоящем курсе будем говорить только о структурной надежности.

Учитывая многофункциональность сети, в которой при N узлах должно быть организовано N (N – 1) связей, да еще разного вида (телеграф, телефон, звуковые или телевизионные вещания и т.д.) определить что следует понимать под отказом сети, т.е. определить когда сеть в целом перестаем выполнять свои функции, практически невозможно. Иногда под отказом сети понимают потерю связности, однако этот показатель может быть принят только в некоторых частных случаях, т.к. он не учитывает важности отдельных связей. В других случаях надежность сети характеризуют некоторый «средней» величиной коэффициента готовности ( или другого показателя) связи или путей в сети для заданных пар узлов. Более правильно, по- видимому, характеризовать надежность сети матрицей, вектором или перечнем показателей надежности ребер (линий, каналов) сети или же для каждой пары пунктов сети – показателями надежности кратчайших или допустимых путей («реальная» надежность связей) или всех возможных путей («потенциальная» надежность). Наконец, надежность сети может характеризоваться функциями (графиками) вероятность того, что сохранится определенная часть из общего числа ребер, путей или связей или из общей длины ребер L, каналов Λ или связей D.

Будем относить понятие надежности не к сети в целом, а к путям или совокупности путей между заданной парой пунктов (узлов), т.е. рассмотрим надежность связи между этими пунктами, считая что известны надежностные показатели ребер и узлов. Требования к надежности в таком понимании могут быть различными в зависимости от значения рассматриваемых пунктов, расстояний между ними, их взаимосвязанности в хозяйственной или другой деятельности, а также от вида и назначения связи.

Отказом ребра будем называть такое состояние, при котором каналы (линии) , образующие рассматриваемое ребро, либо полностью вышли из строя, либо их параметры настолько ухудшились, что практически их нельзя использовать (например, из-за больших помех, искажений, снижения уровня на приемном конце и т.п.) для данного вида связи. Надежность ребра – вероятность его безотказной работы – определяется, с одной стороны, аппартурной надежностью его элементов, а с другой, - механической исправностью линейных сооружений.  

Отказ узла – невозможность передачи через него информации с входящих каналов на исходящие. Такой отказ эквивалентен одновременному отказу всех ребер, инцидентных этому узлу.

Под живучестью сети чаще всего понимают ее свойство сохранять связность при массовых разрушениях и обеспечивать при этом связь между всеми или большинством пунктов хотя – бы с пониженным качеством. В настоящее время нет установленного критерия для оценки живучести, и мы под живучестью сети будем понимать сохранение структурной связности.

Меры повышения структурной надежности.

Повышение структурной надежности  связи между заданными пунктами достигается принятием следующих мер:

Выбор аппаратуры или линий с повышенной надежностью (например, переход от воздушных линий к кабельным), что позволяет повысить надежность отдельных ребер сети;

Применением резерва по каналам, трактам или линиям на отдельных участках сети, что также приводит к повышению надежности ребер;

Применением резервных обходных путей (в режиме горячего резерва), что эквивалентно увеличению числа независимых путей, которые могут быть использованы для связи;

Устройством «перемычек» - поперечных соединений между существующими путями, что эквивалентно увеличению числа зависимых путей;

Организацией службы контроля и восстановления, в том числе, например, использование передвижных радиорелейных линий для организации обходов поврежденных участков, перекроссировок и других мер, позволяющих временно восстановить связь хотя бы не в полном объеме, что эквивалентно уменьшению времени восстановления, а следовательно, увеличению надежности ребер;

Созданием существующей системы управления различных уровней, обеспечивающей оперативное переключение каналов и трактов, перераспределение и ограничение потоков сообщений.

Аналогичные мероприятия позволяют повысить и живучесть сети. Выбор той или иной меры определяется требованиями надежности и допустимому времени перерыва в связи, а также соотношениями затрат. В практике используется, как правило, сочетание указанных мер.

Выбор оптимального варианта должен производится после соответствующих исследований, в конкретных условиях с учетом того, что перемычки могут использоваться в сети для других связей.