Определение показателей структурной надежности в распределенных телекоммуникационных системах

А А Шерстнева; О Г Шерстнева

doi:10.22213/2413-1172-2022-1-100-107

Авторы

А. А. Шерстнева Новосибирский государственный университет экономики и управления
О. Г. Шерстнева Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-1-100-107

Ключевые слова:

надежность, сеть связи, структурная надежность, математическое ожидание, показатели надежности, интенсивность отказов

Аннотация

Рассмотрена задача расчета структурных характеристик сети связи. Целью работы является вычисление ключевых показателей структурной надежности. Предложена методика расчета математического ожидания числа связей и вероятности связности в сетях разной структуры. В основе методики лежит решение задачи оптимизации сетевой структуры с точки зрения надежности. Предложена классификация оборудования по степени влияния его отказа на качество обслуживания сетевого трафика. Согласно принятой классификации перечислены параметры надежности, характеризующие каждую из классифицируемых групп оборудования. Параметры надежности разделены на единичные и комплексные. Надежность и качество функционирования сети связи оцениваются расчетными значениями этих параметров. Построен вероятностный граф сетевой модели и граф состояний линий связи одного иерархического уровня сети связи. При их построении предполагалось, что коммутационные узлы абсолютно надежны. Надежность линий связи выражена через коэффициент готовности. Расчет параметров выполнен при условии того, что отказы линии связи являются статистически независимыми событиями. Вычислены показатели надежности, такие как вероятность связности между каждой парой телекоммуникационных узлов и абсолютное значение математического ожидания числа связей. Для удобства практического применения результатов расчета по предлагаемой методике математическое ожидание числа связей выражается в процентах. Рассматривается математическая модель функционирования отдельно взятой линии связи с абсолютной надежностью системы контроля ее технического состояния. Математическая модель представлена в виде графа состояний. Принято, что система мониторинга сети выполняет функции периодического и непрерывного контроля. Предложена методика расчета комплексных показателей надежности, таких как коэффициент готовности и коэффициент простоя. Методика расчета основана на матричном методе анализа вероятностных систем. В состав расчетных формул вошли статистические данные системы контроля технического состояния линий связи. При экспериментальных исследованиях применялся метод имитационного моделирования. Моделируется процесс функционирования сети связи. В зависимости от поступающей нагрузки выполняется поиск свободных алгоритмических ресурсов, линий связи. Выполняется расчет показателей надежности выбранного пути обслуживания вызовов с учетом установленного программой критерия выбора. На экран монитора выводятся графики зависимости показателей надежности от интенсивности поступающей нагрузки. Выполняется расчет относительной статистической частоты успешности обслуживания запросов, а также рассчитывается частота отказов линий связи. Результатом работы программы являются предложения по реконструкции сети связи путем перераспределения используемых сетевых ресурсов.

Биографии авторов

А. А. Шерстнева, Новосибирский государственный университет экономики и управления

кандидат технических наук, доцент

О. Г. Шерстнева, Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

кандидат технических наук, доцент

Библиографические ссылки

Zain Aalabdain Al Namer. Systematization of approaches to the development of quality systems indicators and network services realibility. T-Comm: Telecommunications and Transport, 2021, no. 5, pp. 58-61.

Dovbnya V.G., Koptev D.S. Mathematical model of the receiving path of digital communication lines. T-Comm: Telecommunications and Transport, 2021, no. 5, pp. 52-57.

Yasinskiy S.A., Zyuzin A.N. Justification of the choice of the topological structure of the public fiber-optical communication network. Electrosvyaz’, 2021, no. 3, pp. 43-47 (in Rus.).

Tregubov R.B., Oreshin A.N., Titova O.V. Methodology for planning network resources leased from a communication operator for the interest of a transport network with packet switching. Telecommunications, 2021, no. 1, pp. 32-48 (in Rus.).

Likhttsinder B.Ya., Bakai Yu.O. Delays in queues of queuing systems with stationary requests flows. T-Comm: Telecommunications and Transport, 2021, no. 2, pp. 54-58.

Shebanova O.V. Analysis of the tasks of ensuring the reliability of communication networks. Scientific Notes OrelGIET, no. 3, pp. 41-45.

Kazuya Anazawa, Tory Mano, Takery Inoue, Atsushi Taniguchi, Kohei Mizuno. Reconfigurable transport networks to accommodate much more traffic demand.International conference on onformation networking (ICOIN), 2021, pp. 361-366.

Siyu Dong, Hong Zhang. Research on network traffic prediction and management based on logarithmic barrier method. IEEE 9th Joint International Information Technology and Artificial Intelligence Conference (ITAIC), 2020, pp. 627-630.

Cym A.Yu., Yarlykova S.M., Bychkova O.A. Main provisions of the standart methodology for calculation and planning of the capacity of 5G transport networks based on SDN. NFV technology. Electrosvyaz’, 2021, no. 3, pp. 10-14 (in Rus.).

Mousa Alizadeh, Mohhammad T. H. Beheshti, Amin Ramezani, Hadis Saadatinezhad.Network traffic forecasting based on fixed telecommunication dsts using deep learning. 6th Iranian Conference on Signal Processing and Intelligent Systems (ICSPIS), 2020, pp. 1-7.

Wanquing Guan, Haijun Zhang, Victor C.M. Leung. Analysis of traffic performance on network slicing using complex network theory. IEEE Transactions Technology, 2020, vol. 69, pp. 15188-15199.

Rakhimov B.N., Rakhimov T.G., Berdiyev A.A., Ulmaskhujayev Z.A and Zokhidova G. Synchronous data processing in multi-channel information measuring systems of radiomonitoring. An International Journal of Advanced Computer Technology, 2019, vol. 8, no. 3, pp. 3088-3091.

Zhou P., Fang X., Wang X. and Yan L. Multi-Beam Transmission and Dual-Band Cooperation for Control/Data Plane Decoupled WLANs. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2019, vol. 68, no. 10, pp. 9806-9819.

Evstafiev V.V., Rudenko N.V., Semenov V.A., Sumin D.L. Features of assessment of reliability characteristics of communication networks. Proceedings of the North Caucasus Branch of the Moscow Technical University of Communications and Informatics, 2018, no. 1, pp. 102-104 (in Rus.).

Batenkov K.A. Analysis of the reliability of multipole communication networks by the method of full states bitching. Information Technology. Problems and solutions. Materials of the International Scientific and Practical Conference, 2018, no. 1, pp. 405-411 (in Rus.).

Lamri Mohammed Amin., Kaisina I.A., Vasiliev D.S. Developing Al-ARQ module for automatic measurement of one-way data transmission delay. Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova, 2020, vol. 23, no. 2, pp. 82-90 (in Rus.).

Lobastova M.V., Matyukhin A.Yu., Mutkhanna A.S. Analysis of network synchronization network reliability. Information technology and telecommunications. Information technology and telecommunications, 2020, vol. 8, no. 4, pp. 93-99 (in Rus.).

Kudelya V.N., Vovk V.V. Sustainability of networks with programmable packet switching. T-Comm: Telecommunications and Transport, 2018, vol. 12, no. 4, pp. 43-47 (in Rus.).

Korepanov K.E., Kaisina I.A QoS analysis of video streaming in the UAV networks with WiFi standarts. Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova, 2021, no. 4, pp. 73-79 (in Rus.).

Maslov O.N. NBIC technologies for digital econiomic. Electrosvyaz’, 2021, no. 3, pp. 39-42 (in Rus.).