《基於排隊論的通信網及時可靠性加速試驗方法研究》是依託北京航空航天大學，由李瑞瑩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於排隊論的通信網及時可靠性加速試驗方法研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：李瑞瑩
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著網路負載的增加，由擁塞造成的傳輸延遲已經成為通信網路的主要故障模式。試驗是確定網路及時可靠性水平的重要手段，然而網路任務周期普遍較長，可靠性試驗時間更是任務周期的數倍，否則會造成樣本數量少、試驗結果置信度低的問題。本項目首次將產品加速壽命試驗方法推廣到通信網路對象，針對典型通信網排隊模型揭示網路延遲故障機理，基於相似理論推導加速模型，構建通信網及時可靠性加速試驗方法，並通過OPNET仿真和實驗室試驗平台進行模型和方法驗證。通過本項目研究可建立起一套通過短時高應力試驗確定網路正常應力條件下及時可靠性水平的方法，可有效解決網路可靠性試驗時間過長、費用過高的問題，為科學制定網路可靠性加速試驗方案，充分挖掘試驗信息，給出高置信度的可靠性評估結論提供理論依據，並為形成一整套網路可靠性加速試驗評估方法奠定理論基礎。
結題摘要
針對通信網路任務周期長、可靠性指標要求超高（通常為0.99999），而開展常規可靠性試驗所需要的樣本量巨大這一問題，本項目將產品相似理論和加速壽命試驗方法推廣到了通信網路當中。項目以擁塞造成的傳輸延遲作為主要研究對象，根據時延組分分析揭示了網路延遲故障機理，針對不同網路通信機制和流量特徵，建立了相應的排隊模型，創新地推導了及時可靠性相似準則和加速模型，設計了加速試驗方法，並通過仿真和試驗結果對比驗證了項目所提出方法的正確性，達到了保證樣本量的同時縮短試驗時間的目的。本項目的主要貢獻如下：（1）將相似理論套用於網路及時可靠性，推導建立了典型排隊網路及時可靠性的相似準則，通過增大網路設備服務率建立相似網路，並在試驗中按照相應的相似係數增大數據到達率，通過在相似網路上收集網路傳輸時延數據、計算及時可靠性經驗估計值來對應估計原網路的及時可靠性。項目按照實驗設計方法在多參數變化情況下對比相似網路和原網路可靠性試驗結果，驗證了模型的有效性。該方法適用於服務率已知且可以增加的網路對象。（2）借鑑加速壽命試驗方法，發現網路延遲主要來源於排隊引發的逾時，由此基於排隊論、馬爾科夫過程、拉普拉斯變換等推導建立了典型排隊網路的及時可靠性加速模型並設計了加速試驗方法。通過提高數據到達率開展網路加速試驗，並根據試驗結果外推得到正常應力下的網路及時可靠性評估值。通過多組實驗進行模型驗證，證明通過加速試驗獲得的可靠性評估結果與正常應力下網路的結果誤差很小，且不受各種排隊參數取值影響。與前一種基於相似理論的試驗方法相比，本方法不依賴於網路服務參數的事先獲取和調整，適用性更強。（3）依據數據到達時間分布、服務時間分布、優先權、顧客源有無損失等特徵，識別了乙太網、AFDX、雲計算等典型通信網路的排隊模型，建立了數據在泊松到達和固定幀長情況下的及時可靠性加速模型，搭建仿真環境和實驗室試驗平台，開展了及時可靠性加速試驗，驗證了本方法在實際網路的套用效果。（4）拓展研究了Ad hoc網路正確可靠性相似準則和基於該準則的試驗方法，並進行了模型驗證。
