0 引言

　　網(wǎng)絡(luò)的故障情況及可靠性是網(wǎng)絡(luò)性能的重要衡量指標(biāo)，也是效能評(píng)估系統(tǒng)主要考核的指標(biāo)[1]。但是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是傳輸速度快、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性高和異構(gòu)性，因此使得網(wǎng)絡(luò)故障管理成為通信網(wǎng)絡(luò)管理中的一個(gè)難題。目前針對網(wǎng)絡(luò)性能分析和評(píng)估的研究并不多，且缺乏有效的評(píng)估手段。因此，網(wǎng)絡(luò)管理的綜合化、自動(dòng)化和智能化成為網(wǎng)絡(luò)管理未來的發(fā)展方向。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和日益復(fù)雜化，迫切需要建立與之適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)保障體制和效能評(píng)估系統(tǒng)。

　　對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行評(píng)估，傳統(tǒng)的方法有層次分析法[2-3]和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法[4]等。其中，將層次分析法用到柵格化信息網(wǎng)中效果不好，因?yàn)橛绊懢W(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)參數(shù)數(shù)量多，指標(biāo)之間的相互影響不便定量分析，因此建立層次模型會(huì)有很大的難度；采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法又會(huì)造成訓(xùn)練過于復(fù)雜，從而導(dǎo)致評(píng)估的效率差，不利于針對現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行有效的評(píng)估。

　　ADC模型源于美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會(huì)(WSEIAC)于20世紀(jì)60年代中期為美國空軍建立的模型，旨在根據(jù)武器系統(tǒng)的有效性(可用度) 、可信賴性和能力三大要素評(píng)價(jià)裝備系統(tǒng)。該模型層次清晰, 易于理解和計(jì)算, 可以進(jìn)行變量間關(guān)系的分析，是一種較為優(yōu)秀的效能評(píng)估方法, 在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[5-8]，但是應(yīng)用在通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域并不多。相比較傳統(tǒng)的評(píng)估方法，基于ADC模型的評(píng)估方法更能夠科學(xué)地分析影響網(wǎng)絡(luò)性能的各個(gè)指標(biāo)，智能分析結(jié)果并評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的可靠性，最后制定出包含網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、檢查、服務(wù)、安全及設(shè)備維修等五類指標(biāo)體系及考評(píng)策略，并對網(wǎng)元的擴(kuò)充和調(diào)整給出合理建議，從而為網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和資源優(yōu)化配置提供了合理有效的依據(jù)。

　　本文根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于ADC模型的網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估系統(tǒng)，并且采用了可視化的實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)合了專家經(jīng)驗(yàn)和客觀指標(biāo)值來設(shè)計(jì)，能夠提高評(píng)價(jià)的科學(xué)性和有效性。

1 基于ADC模型的效能評(píng)估系統(tǒng)

　　1.1 ADC模型

　　ADC評(píng)估模型的解析表達(dá)式為:

　　E=A·D·C(1)

　　式(1)中，E為系統(tǒng)效能；A是可用性行向量，表示系統(tǒng)在任意隨機(jī)時(shí)刻開始執(zhí)行任務(wù)瞬間處于不同狀態(tài)的概率，表達(dá)式為A=(a1，a2，…，an)，其中n為狀態(tài)數(shù)目；D為可信賴矩陣，用于描述處于不同狀態(tài)的概率；C為能力向量，是系統(tǒng)效能在已知各個(gè)狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)完成任務(wù)的能力度量，是系統(tǒng)性能集中的體現(xiàn)，表達(dá)式為C=[c1，c2，…，cn]T，其中矩陣元素ci是裝備系統(tǒng)在狀態(tài)i時(shí)的能力。

　　根據(jù)通信網(wǎng)的實(shí)際特點(diǎn)，本文提出了如圖1所示的基于ADC模型的通信網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估系統(tǒng)，其中模型中的參數(shù)A、D、C分別表示可用性行向量、可信賴性矩陣和通信保障能力。

　　1.2 ADC模型參數(shù)定義

　　1.2.1 可用性行向量A

　　可用性行向量A是由系統(tǒng)開始處于所有可能狀態(tài)的概率組成, 一般表達(dá)式為：A=[a1，a2]，兩種可能狀態(tài)構(gòu)成了樣本空間。假設(shè)通信系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)狀態(tài)僅劃分為完全正常工作(用數(shù)字1表示)和發(fā)生故障(用數(shù)字 0表示)兩種狀態(tài)，則系統(tǒng)的可用性向量可表示為A，式中a1表示系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)處于完全正常工作狀態(tài)的概率(即可用度), a2表示系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)處于發(fā)生部分故障狀態(tài)的概率(即不可用度1)。根據(jù)可靠性理論有：

　　其中，完全正常的概率，為完全故障的概率。

　　1.2.2 可信賴性矩陣D

　　通信安全設(shè)備在執(zhí)行任務(wù)中，按正常工作和發(fā)生故障兩種狀態(tài)，系統(tǒng)可信賴性矩陣為：

　　式中dij為i狀態(tài)轉(zhuǎn)移到j(luò)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率。

　　1.2.3 能力矩陣C

　　能力矩陣C表示系統(tǒng)在各個(gè)可用狀態(tài)下的能力, 是指在已知系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)過程中所處狀態(tài)條件下達(dá)到任務(wù)目標(biāo)的能力向量。作為通信保障系統(tǒng),其能力主要包括信息處理過程的準(zhǔn)確性、安全性及傳輸?shù)耐暾缘?。通信系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)過程中只有正常故障狀態(tài)三種模式，因此能力矩陣C可表示為：

　　根據(jù)某地區(qū)的情況，給出了如圖2所示的通信保障能力的能力指標(biāo)確定。

　　對通信保障能力采用加權(quán)合成綜合評(píng)估模型計(jì)算能力向量：

　　1.3 ADC模型中參數(shù)的設(shè)計(jì)

　　1.3.1 可用性行向量A

　　網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可分為三種情況：完全正常率、部分故障率、完全故障率。a1為正常運(yùn)行時(shí)間，a2為故障運(yùn)行時(shí)間。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分別得到運(yùn)行時(shí)的概率p(a1)、p(a2)，可根據(jù)三種狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)時(shí)長分別除以總時(shí)長得到：

　　1.3.2 可信賴矩陣D

　　dij為i狀態(tài)轉(zhuǎn)移到j(luò)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率，d11為正常情況下的概率，d12為正常情況變成部分故障的概率，d21為部分故障變成正常的修復(fù)率，d22為部分故障維持不變的概率?？尚刨嚲仃嘍描述為：

　　其中，表示系統(tǒng)的故障率,t為累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。

　　1.3.3 能力矩陣C

　　為了方便計(jì)算，能力矩陣C中大部分取值為0~100%。

　　1.4 評(píng)估過程

　　效能評(píng)估過程的流程圖如圖3所示。

　　效能評(píng)估部分需要輸入各個(gè)評(píng)估項(xiàng)目的打分情況和參數(shù)權(quán)值，輸出的則是該項(xiàng)目方案當(dāng)前系統(tǒng)的評(píng)估值。根據(jù)評(píng)估值可以判斷系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

2 實(shí)驗(yàn)測試

　　針對某區(qū)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況對評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行了測試，其中效能評(píng)估分為輸入?yún)?shù)部分和矩陣計(jì)算兩大部分。效能評(píng)估時(shí)首先對程序的原始設(shè)定進(jìn)行清空，然后設(shè)置可用性行向量A、能力矩陣C各個(gè)選項(xiàng)的權(quán)值以及可信賴矩陣D，根據(jù)A、D、C矩陣計(jì)算顯示評(píng)估結(jié)果。計(jì)算結(jié)果保存需要用到MySql數(shù)據(jù)庫。

　　評(píng)估過程各個(gè)參數(shù)的設(shè)定需要人工進(jìn)行評(píng)分，范圍為0~100%，包含了好、中、差三種情況的結(jié)果對應(yīng)值。依據(jù)某網(wǎng)絡(luò)性能的客觀指標(biāo)值設(shè)置各參數(shù)情況如圖4所示。圖5為可視化界面，描述了根據(jù)圖4對矩陣C各參數(shù)的配置設(shè)定得到的效能評(píng)估值。

　　選取某通信網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)重要性能指標(biāo)，測試在參數(shù)取值不同的情況下對通信效能評(píng)估值的影響，測試結(jié)果如表1所示。

　　通過理論分析可知道，A和D的取值情況會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)故障診斷的影響，通信保障能力C則綜合反映了幾個(gè)性能指標(biāo)對網(wǎng)絡(luò)性能的影響程度。通過實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果可以得出，信道抗干擾能力、平均無故障率和通信系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性是影響網(wǎng)絡(luò)性能的三個(gè)最主要因素，隨著抗干擾能力、平均無故障率、通信系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性的增強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估值相應(yīng)提高。實(shí)驗(yàn)表明通過對各個(gè)參數(shù)具體的設(shè)定，可以較好地將影響網(wǎng)絡(luò)性能的因素反映在效能評(píng)估模型中。該方法能夠比較科學(xué)有效地分析、評(píng)估通信保障效能。通過ADC模型得出的評(píng)估值，可以用來對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，并給管理者提供可靠的決策依據(jù)。

3 結(jié)束語

　　本文根據(jù)柵格化信息網(wǎng)的特點(diǎn)來構(gòu)建效能評(píng)估模型，解決了性能指標(biāo)過多而不便于客觀科學(xué)地評(píng)估網(wǎng)絡(luò)保障效能的問題。對網(wǎng)絡(luò)保障效能評(píng)估系統(tǒng)采用了可視化的實(shí)現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)評(píng)估系統(tǒng)操作不方便、不利于應(yīng)用推廣的問題。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)合了專家經(jīng)驗(yàn)和客觀指標(biāo)值來設(shè)計(jì)，提高了評(píng)價(jià)的科學(xué)性。柵格化信息網(wǎng)保障效能評(píng)估系統(tǒng)是提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，提高信息網(wǎng)保障效能的必然需求。該平臺(tái)能夠?qū)π畔⒕W(wǎng)絡(luò)管理中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，為信息網(wǎng)保障效能提供了科學(xué)的依據(jù)。

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