基于AnyLogic的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)能力分析

李強(qiáng)，蘇耀峰

（國防信息學(xué)院，武漢430010）

基于AnyLogic的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)能力分析

李強(qiáng)，蘇耀峰

（國防信息學(xué)院，武漢430010）

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)能力是網(wǎng)絡(luò)能力的重要組成部分，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維能力的指標(biāo)分類和具體指標(biāo)，詳細(xì)分析網(wǎng)絡(luò)值勤模型、故障模型和調(diào)度模型，基于三類模型設(shè)置了仿真試驗(yàn)參數(shù)并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，得出各個(gè)指標(biāo)的典型值，為有效評估網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)能力提供數(shù)據(jù)支撐，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)；運(yùn)維能力分析；AnyLogic

0　引言

AnyLogic是一款常用的建模仿真軟件平臺，包括系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamic）、離散事件仿真（Discrete Event）以及基于主體（Agent Based）的建模。其建模語言具有獨(dú)特的靈活性，能讓用戶詳細(xì)捕捉到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生物等復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行特征。AnyLogic具有圖形化建模界面和對象庫，能讓用戶快速實(shí)現(xiàn)各領(lǐng)域建模。AnyLogic還支持面向?qū)ο蟮哪Ｐ驮O(shè)計(jì)范式，為大型模型提供模塊化、增量化和層次化的構(gòu)造方法。鑒于AnyLogic仿真平臺的強(qiáng)大功能，以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維能力分析涉及的要素眾多、組織復(fù)雜、業(yè)務(wù)繁重等特點(diǎn)，本文采用AnyLogic仿真平臺作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維能力分析的主要工具。

1　指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

1.1指標(biāo)分類

在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維能力的評估指標(biāo)中，有些指標(biāo)可以通過計(jì)算或者計(jì)算機(jī)仿真分析獲得，還有一些指標(biāo)既不能計(jì)算也不能仿真，則只能通過定性分析評估來描述。為了區(qū)分這2類指標(biāo)，給出如下指標(biāo)屬性分類定義：

（1）可仿真計(jì)算指標(biāo)

可測試指標(biāo)用A表示。該類指標(biāo)可以根據(jù)一定的事件產(chǎn)生分布規(guī)律（如泊松分布規(guī)律、指數(shù)分布規(guī)律等），按照一定的流程和規(guī)則，采取離散事件仿真的方法，選擇合適的計(jì)算機(jī)仿真工具平臺，通過仿真分析獲得。如故障處理完成率、應(yīng)急響應(yīng)平均時(shí)間等。

（2）可定性評估指標(biāo)

可評估指標(biāo)用B表示。該類指標(biāo)值不具備仿真或計(jì)算獲得的條件，只能用定性分析評估的方法，通過專家評定的等級來表示，如維修技術(shù)支援能力、組織協(xié)調(diào)能力等。

1.2指標(biāo)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)能力指完成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量監(jiān)控、運(yùn)行管控、資源調(diào)控、質(zhì)量評估和技術(shù)支援等任務(wù)的能力。該指標(biāo)可進(jìn)一步通過以下幾個(gè)指標(biāo)綜合度量：

（1）網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控能力，指機(jī)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制的能力。該指標(biāo)為B類指標(biāo)。

（2）故障處理完成率，指網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)機(jī)構(gòu)通過監(jiān)控發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象后，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)組織完成故障事件處理的比率，超過規(guī)定時(shí)間的視為未完成。故障處理完成率可通過仿真獲得統(tǒng)計(jì)值，為A類指標(biāo)。

（3）平均故障處理時(shí)間，指網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)機(jī)構(gòu)通過監(jiān)控發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象后，分析判斷故障、形成處置決策、組織協(xié)調(diào)各類資源、指導(dǎo)完成故障處理直至故障恢復(fù)全過程的平均時(shí)間。平均故障處理時(shí)間可通過仿真獲得統(tǒng)計(jì)值，為A類指標(biāo)。

（4）資源調(diào)度完成率，指網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)機(jī)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)組織完成網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度任務(wù)的比率，超過規(guī)定時(shí)間的視為未完成。資源調(diào)度完成率可通過仿真獲得統(tǒng)計(jì)值，為A類指標(biāo)。

（5）平均資源調(diào)度時(shí)間，指網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)機(jī)構(gòu)接受資源調(diào)度任務(wù)后，分析資源狀態(tài)、選擇信道路由、形成調(diào)度決策、組織完成資源調(diào)度任務(wù)全過程的平均時(shí)間。平均資源調(diào)度時(shí)間可通過仿真獲得統(tǒng)計(jì)值，為A類指標(biāo)。

2　仿真模型設(shè)計(jì)

2.1值勤模型設(shè)計(jì)

值勤模型是整個(gè)仿真中的基礎(chǔ)模型，能夠根據(jù)所處環(huán)境、任務(wù)需求和自身狀態(tài)，制定相應(yīng)的行動(dòng)策略，獨(dú)立或者與其他模型共同完成某項(xiàng)任務(wù)。值勤模型是值勤業(yè)務(wù)的映射，其功能直接體現(xiàn)了各類值勤業(yè)務(wù)的職能，主要完成接收需求、建立任務(wù)列表、分配任務(wù)、監(jiān)控任務(wù)完成情況、統(tǒng)計(jì)相關(guān)信息等功能。其內(nèi)部處理流程如圖1所示。

圖1　值勤模型業(yè)務(wù)處理流程圖

模型首先檢測任務(wù)需求，根據(jù)任務(wù)分類插入相應(yīng)的任務(wù)隊(duì)列；然后，判斷任務(wù)隊(duì)列是否為空，如果為空則直接完成本次任務(wù)，否則進(jìn)行需求處理；檢查目前人員是否滿足該任務(wù)，如果滿足則進(jìn)行任務(wù)分配，否則進(jìn)行告警提示并保持該任務(wù)；最后，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的更新，完成本次任務(wù)。值勤模型通過任務(wù)接口完成對上對下的信息交互，并對完成的任務(wù)總數(shù)以及延遲的任務(wù)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.2故障模型設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行故障模型用于模擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)中故障處理流程，獲取平均故障處理時(shí)間和故障處理完成率兩種指標(biāo)。其內(nèi)部處理流程如圖2所示。

模型接收到故障處理任務(wù)后，依據(jù)故障特征，判斷由何分隊(duì)處理任務(wù)，如果可以由線路維護(hù)分隊(duì)直接處理則直接處理，否則派出技術(shù)支援分隊(duì)處理；在故障處理完成后，通過網(wǎng)管系統(tǒng)核對故障和業(yè)務(wù)的恢復(fù)，并進(jìn)行故障處理結(jié)果確認(rèn)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)網(wǎng)絡(luò)故障處理模塊通過任務(wù)接口完成對上對下的信息交互，并對每次完成故障處理的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖2　故障模型業(yè)務(wù)流程圖

2.3調(diào)度模型設(shè)計(jì)

調(diào)度模型用于模擬資源調(diào)度等業(yè)務(wù)處理流程，獲取平均調(diào)度時(shí)間和資源調(diào)度完成率兩種指標(biāo)。模塊首先接收調(diào)度請求，在完成資源核查后，啟動(dòng)調(diào)度業(yè)務(wù)；添加調(diào)度任務(wù)，并從任務(wù)列表中取出最前的任務(wù)處理，調(diào)度任務(wù)需要明確主調(diào)單位、被調(diào)單位、完成時(shí)限、具體資源（如路由、端口、帶寬、接入碼、費(fèi)率）等信息；而后下達(dá)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)，業(yè)務(wù)處理要素依據(jù)任務(wù)屬性進(jìn)行有關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)配置，完成業(yè)務(wù)資源部署或調(diào)整的過程，如線路/光路的連接/拆除。此類活動(dòng)一般由業(yè)務(wù)處理要素和設(shè)備維護(hù)要素配合，協(xié)作完成；最后，在完成業(yè)務(wù)測試、異常處理、完工回單后，結(jié)束本次調(diào)度任務(wù)。調(diào)度模型通過任務(wù)接口完成對上對下的信息交互，并對每次完成電路調(diào)度的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3　仿真實(shí)驗(yàn)和分析

3.1實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

仿真采用AnyLogic的基于Agent仿真以及離散事件仿真工具完成，定義了故障處理元素、資源調(diào)度元素、值勤維護(hù)元素。

（1）故障處理元素

表1　故障處理元素參數(shù)設(shè)置表

（2）資源調(diào)度元素

表2　資源調(diào)度元素參數(shù)設(shè)置表

（3）值勤維護(hù)元素

表3　值勤維護(hù)元素參數(shù)設(shè)置表

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）故障處理完成率

該指標(biāo)的五輪仿真結(jié)果如表4所示。

表4　故障處理完成率仿真結(jié)果

通過仿真可得出指標(biāo)均值約為0.9925，仿真結(jié)果方差約為0.0019。隨著時(shí)間以及任務(wù)數(shù)的增加，任務(wù)完成率指標(biāo)在某個(gè)階段會(huì)有一定劣化，但從長期仿真結(jié)果來看，指標(biāo)是趨于平穩(wěn)上升的。

（2）平均故障處理時(shí)間

該指標(biāo)的五輪仿真結(jié)果如表5所示。

表5　平均故障處理時(shí)間仿真結(jié)果表

通過仿真可得出指標(biāo)均值約為101.42，仿真結(jié)果方差約為1.15。隨著時(shí)間以及任務(wù)數(shù)的增加，平均故障處理時(shí)間在某個(gè)階段會(huì)有一定劣化，但從長期仿真結(jié)果來看，指標(biāo)是趨于平穩(wěn)下降的。

（3）資源調(diào)度完成率

該指標(biāo)的五輪仿真結(jié)果如表6所示。

表6　資源調(diào)度完成率仿真結(jié)果表

通過仿真可得出指標(biāo)均值約為0.9989，仿真結(jié)果方差約為0.0012。隨著時(shí)間以及任務(wù)數(shù)的增加，任務(wù)完成率指標(biāo)在某個(gè)階段會(huì)有一定劣化，但從長期仿真結(jié)果來看，指標(biāo)是趨于平穩(wěn)上升的。

（4）平均資源調(diào)度時(shí)間

該指標(biāo)的五輪仿真結(jié)果如表7所示。

表7　平均資源調(diào)度時(shí)間仿真結(jié)果表

通過仿真可得出指標(biāo)均值約為169.74，仿真結(jié)果方差約為1.12。隨著時(shí)間以及任務(wù)數(shù)的增加，平均資源調(diào)度時(shí)間在某個(gè)階段會(huì)有一定劣化，但從長期仿真結(jié)果來看，指標(biāo)是趨于平穩(wěn)下降的。

4　結(jié)語

本文依托AnyLogic仿真環(huán)境，設(shè)計(jì)了仿真方案，對仿真參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，對系統(tǒng)評估中的A類指標(biāo)進(jìn)行了仿真和結(jié)果分析。通過仿真得出了各個(gè)指標(biāo)的均值，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)能力評估提供了有效數(shù)據(jù)。該方法可以推廣應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)安全管理能力、裝備維修保障能力等網(wǎng)絡(luò)能力分析，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

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Analysis of Network Operation and Maintenance Capability Based on AnyLogic

LI Qiang，SU Yao-feng

（College of National Defense Information，Wuhan 430010）

Network operation and maintenance capability is an important part of network capacity，designs the index classification and specific indicators of the network operation and maintenance capability，then analyzes the network duty model，fault model and scheduling model in details，sets the simulation parameters and the simulation based on the three model，and then computes the typical value of each index，this method provides data support for the effective evaluation of network operation and maintenance capability，with strong application value.

Network Operation and Maintenance；Operation and Maintenance Capacity Analysis；AnyLogic

1007-1423（2016）25-0044-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.25.010

李強(qiáng)（1981-），男，山東臨沭人，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)樾畔⑾到y(tǒng)運(yùn)用

2016-06-07

2016-08-29

蘇耀峰（1982-），男，河南鞏義人，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)樾畔⑾到y(tǒng)運(yùn)用