一組1553B總線網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估模型研究

何 鑫，周 晴，薛長(zhǎng)斌

(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心，北京 100190)

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一組1553B總線網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估模型研究

何 鑫，周 晴，薛長(zhǎng)斌

(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心，北京 100190)

在工程中，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)往往決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)可靠性；比如，若干節(jié)點(diǎn)的1553B總線可以設(shè)計(jì)為1個(gè)BC和多個(gè)RT的單層總線結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)計(jì)為雙層BC-RT的總線結(jié)構(gòu)；因此，如何比較這兩種設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)可靠性高低成為關(guān)鍵問題；為了解決這一問題，文中以上述總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題為切入點(diǎn)，結(jié)合容斥原理和總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出一組網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估模型，并通過這組模型對(duì)單層和雙層1553B總線結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行評(píng)估、比較和分析，為工程中網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估模型的選擇和使用提供指導(dǎo)，為總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的定量分析提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)為網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)要求的滿足提供理論依據(jù)；最后，文中對(duì)總線設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)可靠性問題研究的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行討論。

網(wǎng)絡(luò)可靠性；總線結(jié)構(gòu)；評(píng)估模型

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的領(lǐng)域不斷拓展，現(xiàn)已成為人們生產(chǎn)和生活的重要組成部分。然而，在使用中網(wǎng)絡(luò)失效的問題卻時(shí)有發(fā)生。因此，網(wǎng)絡(luò)可靠性問題逐漸成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)可靠性是指網(wǎng)絡(luò)在規(guī)定時(shí)間和規(guī)定條件下完成規(guī)定功能的能力[1]。在工程中，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)往往決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)可靠性。比如，若干節(jié)點(diǎn)的1553B總線可以設(shè)計(jì)為1個(gè)BC和多個(gè)RT的單層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也可以設(shè)計(jì)為雙層BC-RT的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此，如何比較這兩種設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)可靠性高低成為關(guān)鍵問題。

為了比較網(wǎng)絡(luò)可靠性的高低，合理安排網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，保證網(wǎng)絡(luò)可靠性滿足設(shè)計(jì)要求，需要通過網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估的手段進(jìn)行評(píng)判。然而，由于評(píng)估模型多種多樣，計(jì)算復(fù)雜度也千差萬(wàn)別，造成解決實(shí)際工程問題時(shí)評(píng)估模型的選擇和使用成為了一個(gè)難題。

為了解決這一難題，文中以上述總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題為切入點(diǎn)，結(jié)合容斥原理和總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出一組網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估模型，并通過這組模型對(duì)單層和雙層1553B總線結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行評(píng)估、比較和分析，為工程中網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估模型的選擇和使用提供指導(dǎo)，為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的定量分析提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)為網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)要求的滿足提供理論依據(jù)。最后，文中對(duì)總線設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)可靠性問題研究的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行討論。

1 模型

在歷史上，網(wǎng)絡(luò)可靠性研究領(lǐng)域曾出現(xiàn)過一些經(jīng)典算法，如：狀態(tài)枚舉法[2]、容斥原理方法[3]、不交積和法[4]和因子分解法[5]等。近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)外的網(wǎng)絡(luò)可靠性研究中，新的評(píng)估方法層出不窮[6-7]，出現(xiàn)了基于不交積和的算法[8]、基于狀態(tài)枚舉的算法[9]、遞歸截?cái)嗨惴╗10]、仿真法[11]、智能算法[12]等方法。但這些方法在使用時(shí)會(huì)遇到假設(shè)條件不易滿足、計(jì)算量復(fù)雜等困難。

因此，為了有效的比較單層和雙層1553B總線結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性，文中在評(píng)估模型的選擇上采用了一組從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的模型，逐步深入的評(píng)估、比較和分析，既考慮計(jì)算量的簡(jiǎn)化，又考慮盡量客觀完善的描述問題。下面詳細(xì)描述這一組網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估模型。

1.1 模型1

考慮到總線中的各節(jié)點(diǎn)的故障將直接影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性，同時(shí)為了盡量簡(jiǎn)少計(jì)算量，因此，模型1采用如下假定條件：

1)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)只有正常、故障兩種狀態(tài)，且正常的概率均為p(p∈[0,1])。

2)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)正常、故障的概率是相互獨(dú)立的。

3)網(wǎng)絡(luò)中各總線只有正常一種狀態(tài)。

根據(jù)模型1的假定條件，對(duì)由5個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，得到模型1的雙層和單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 模型1的5節(jié)點(diǎn)雙層和單層網(wǎng)絡(luò)模型

設(shè)Ai為第i個(gè)最小路集，i=1,2,…,n，AI表示指標(biāo)集為I的交集，k為集合I的元素個(gè)數(shù)，運(yùn)用容斥原理計(jì)算網(wǎng)絡(luò)正常的概率公式為：

(1)

依據(jù)容斥原理公式(1)，模型1的雙層和單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正常的概率分別為：

P(A1)=p5-3p4+2p3+p2

P(B1)=-p5+4p4-6p3+4p2

1.2 模型2

模型1假定了網(wǎng)絡(luò)中各總線只有正常一種狀態(tài)，但在實(shí)際應(yīng)用中很可能遇到總線故障的情況，因此，為了更完善的反映真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模型2考慮增加總線故障的假定條件。

模型2采用如下假定條件：

1)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)、各總線只有正常、故障兩種狀態(tài)，且正常的概率均為p(p∈[0,1])。

2)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)、各總線正常、故障的概率是相互獨(dú)立的。

根據(jù)模型2的假定條件，對(duì)5個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，得到模型2的雙層和單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。圖中“(A)雙層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)1、3、4、6、7和“(B)單層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)1、3、4、5、6為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，“(A)雙層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)2、5和“(B)單層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)2為網(wǎng)絡(luò)中的總線。

圖2 模型2的5節(jié)點(diǎn)雙層和單層網(wǎng)絡(luò)模型

依據(jù)容斥原理公式(1)，模型2的雙層和單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正常的概率分別為：

P(A2)=p7-3p6+2p5+p3

P(B2)=-p6+4p5-6p4+4p3

1.3 模型3

模型2假定了各節(jié)點(diǎn)和各總線均存在故障狀態(tài)，但在實(shí)際情況中，網(wǎng)絡(luò)中的某些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)還有可能存在主備份的情況，因此，為了進(jìn)一步客觀全面的表達(dá)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模型3考慮增加雙備份的假定條件。

模型3采用如下假定條件：

1)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)、各總線只有正常、故障兩種狀態(tài)。

2)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)、各總線正常、故障的概率是相互獨(dú)立的。

3)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)作為BC的節(jié)點(diǎn)、各總線采用雙備份，這些雙備份點(diǎn)正常的概率均為1-(1-p)2(p∈[0,1])，其他節(jié)點(diǎn)正常的概率均為p(p∈[0,1])。

根據(jù)模型3的假定條件，對(duì)5個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，得到模型3的雙層和單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示。圖中“(A)雙層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)1、3、4、6、7和“(B)單層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)1、3、4、5、6為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，“(A)雙層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)2、5和“(B)單層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)2為網(wǎng)絡(luò)中的總線。同時(shí)，圖中“(A)雙層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)1、2、3、5和“(B)單層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)1、2為雙備份點(diǎn)，其余為單備份點(diǎn)。

圖3 模型3的5節(jié)點(diǎn)雙層和單層網(wǎng)絡(luò)模型

依據(jù)容斥原理公式(1)，模型3的雙層和單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正常的概率分別為：

經(jīng)過因式分解，可得：

綜上所述，本章建立了一組網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估模型，得到了3個(gè)模型下雙層和單層總線正常的概率。下一章將依據(jù)這3個(gè)模型，對(duì)雙層和單層兩種總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行進(jìn)一步的比較和分析。

2 對(duì)比和分析

上一章根據(jù)建立的3個(gè)模型，分別求出雙層和單層1553B總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正常的概率表達(dá)式。本章采取作差判斷是否大于0的方法，分別在這3個(gè)模型下對(duì)雙層和單層1553B總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行比較和分析。

2.1 在模型1條件下對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的對(duì)比和分析

在模型1條件下，通過作差的方法比較P(A1)與P(B1)的大?。?/p>

經(jīng)過分析可知：因?yàn)閜∈[0,1]，所以2p-3<0，且(p-1)2p2≥0，因此ΔP1≤0。

由此可見，在模型1的條件下，雙層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性小于等于單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中，在p=0或p=1時(shí)，雙層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性等于單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在0

2.2 在模型2條件下對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的對(duì)比和分析

在模型2的條件下，通過作差的方法比較P(A2)與P(B2)的大小：

經(jīng)過分析可知：因?yàn)閜∈[0,1]，所以p3-3<0，且(p-1)2p2≥0，因此ΔP2≤0。

由此可見，在模型2的條件下，雙層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性小于等于單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中，在p=0或p=1時(shí)，雙層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性等于單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在0

2.3 在模型3條件下對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的對(duì)比和分析

在模型3的條件下，通過作差的方法比較P(A3)與P(B3)的大?。?/p>

經(jīng)過分析可知：因?yàn)閜∈[0,1]，所以(p-1)3≤0，且-3p≤0，p-2≤-1，得到(p-1)3-3p+1≤1，且3(p-2)≤-3，進(jìn)而(p-1)2[(p-1)3-3p+1]≤1，可得{(p-1)2[(p-1)3-3p+1]+ 3(p-2)}≤-2，因此ΔP3≤0。

由此可見，在模型3的條件下，雙層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性小于等于單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中，在p=0或p=1時(shí)，雙層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性等于單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在0

3 討論

通過上述兩章的建模、評(píng)估、比較和分析過程，文中得出了雙層和單層1553B網(wǎng)絡(luò)正常的概率大小。下面對(duì)各模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行討論。

3.1 對(duì)各模型計(jì)算結(jié)果的小結(jié)

通過上一章的對(duì)比和分析，可以發(fā)現(xiàn)：無(wú)論選擇上述3個(gè)模型中的任意一個(gè)模型，雙層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性均小于等于單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中，在p=0或p=1時(shí)，雙層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性等于單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在0

3.2 單雙層正常概率之差的變化趨勢(shì)分析

通過對(duì)上述各模型計(jì)算結(jié)果的分析，可以比較出雙層和單層網(wǎng)絡(luò)正常的概率大小。于此同時(shí)，在相同的模型下，雙層和單層網(wǎng)絡(luò)正常的概率之差是否存在一定的規(guī)律？下面以模型3為例，對(duì)此進(jìn)行分析。

在p的取值為0.00000、0.50000、0.75000、0.87500、0.93750、0.96875、1.00000時(shí)，根據(jù)模型3的假定條件可得含5個(gè)節(jié)點(diǎn)條件下雙層和單層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正常的概率P(A3)和P(B3)的取值結(jié)果，如表1所示。

表1 含5個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)雙層和單層網(wǎng)絡(luò)正常的概率隨p變化趨勢(shì)表

由此可見，隨著p的增加，P(A3)和P(B3)的差距將逐漸縮小。當(dāng)p為0.96875時(shí)，P(A3) 和P(B3)幾乎相等；當(dāng)p為0.00000、1.00000時(shí)，P(A3) 和P(B3)完全相等。

3.3 節(jié)點(diǎn)增加的情況分析

通過對(duì)上述各模型計(jì)算結(jié)果的分析，可以在5個(gè)節(jié)點(diǎn)的情況下，比較出雙層和單層網(wǎng)絡(luò)正常的概率大小。為了更有說(shuō)服力，下面以模型3為例，在7個(gè)節(jié)點(diǎn)的情況下，比較雙層和單層網(wǎng)絡(luò)正常的概率結(jié)果。

根據(jù)模型3的假定條件，對(duì)7個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，得到模型3的雙層和單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。圖中“(A)雙層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)1、3、4、7、8、9、10和“(B)單層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)1、3、4、5、6、7、8為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，“(A)雙層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)2、5、6和“(B)單層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)2為網(wǎng)絡(luò)中的總線。同時(shí)，圖中“(A)雙層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)1、2、3、4、5、6和“(B)單層總線結(jié)構(gòu)”的節(jié)點(diǎn)1、2為雙備份點(diǎn)，其余為單備份點(diǎn)。

圖4 模型3的7節(jié)點(diǎn)雙層和單層網(wǎng)絡(luò)模型

依據(jù)容斥原理公式(1)，運(yùn)用模型3對(duì)圖4的網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行評(píng)估，得出雙層和單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正常的概率分別為：

P7(B3)=6(-p2+2p)2p-15(-p2+2p)2p2+

20(-p2+2p)2p3-15(-p2+2p)2p4+6(-p2+2p)2p5-

(-p2+2p)2p6

在p的取值為0.00000、0.50000、0.87500、1.00000時(shí)，根據(jù)模型3的假定條件可得含7個(gè)節(jié)點(diǎn)條件下雙層和單層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正常的概率P7(A3)和P7(B3)的取值結(jié)果，如表2所示。

表2 含7個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)雙層和單層網(wǎng)絡(luò)正常的概率隨p變化趨勢(shì)表

由此可見，無(wú)論p(p∈[0,1])取值如何，含7個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)雙層網(wǎng)絡(luò)正常的概率小于等于單層網(wǎng)絡(luò)正常的概率。

3.4 對(duì)模型3的調(diào)整和分析

在模型3中，將單備份點(diǎn)正常的概率設(shè)為p，雙備份點(diǎn)正常的概率設(shè)為1-(1-p)2，因此雙備份點(diǎn)與單備份點(diǎn)正常的概率相互不獨(dú)立。為了進(jìn)一步分析模型3中雙層和單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性大小，對(duì)模型3進(jìn)行調(diào)整，提出模型4。

模型4采用如下假定條件：

1)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)、各總線只有正常、故障兩種狀態(tài)。

2)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)、各總線正常、故障的概率是相互獨(dú)立的。

3)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)作為BC的節(jié)點(diǎn)、各總線采用雙備份，這些雙備份點(diǎn)正常的概率均為p1(p1∈[0,1])，其他節(jié)點(diǎn)正常的概率均為p2(p2∈[0,1])，且p1與p2相互獨(dú)立。

依據(jù)容斥原理公式(1)，運(yùn)用模型4對(duì)圖3的網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行評(píng)估，得出雙層和單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正常的概率分別為：

P(A4)=p14(p23-3p22+2p2)+ p12p2

P(B4)=p12(-p24+4p23-6p22+4p2)

在模型4的條件下，通過作差的方法比較P(A4)與P(B4)的大?。?/p>

因?yàn)閜1∈[0,1]，p2∈[0,1]，所以p2-1≤0，p2≤0，因此p14p2(p2-1)(p2-2)≤0。為了判斷p2(p2-2)2+2(p2-2)+1是否小于等于0，選取一組值進(jìn)行分析：

當(dāng)p2=0.00000時(shí)，p2(p2-2)2+2(p2-2)+1=-3.00000≤0。

當(dāng)p2=0.12500時(shí)，p2(p2-2)2+2(p2-2)+1=-2.31055≤0。

當(dāng)p2=0.50000時(shí)，p2(p2-2)2+2(p2-2)+1=-0.87500≤0。

當(dāng)p2=0.87500時(shí)，p2(p2-2)2+2(p2-2)+1=-0.14258≤0。

當(dāng)p2=0.93750時(shí)，p2(p2-2)2+2(p2-2)+1=-0.06665≤0。

當(dāng)p2=1.00000時(shí)，p2(p2-2)2+2(p2-2)+1=0.00000≤0。

因此，斷言[p2(p2-2)2+2(p2-2)+1]≤0，但是仍需要在數(shù)學(xué)上嚴(yán)格證明。由此可知，在斷言成立的前提下，p12p2[p2(p2-2)2+2(p2-2)+1]≤0，即ΔP4≤0。

4 結(jié)論

為了比較單層和雙層1553B總線結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性，文中結(jié)合容斥原理和總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出一組網(wǎng)絡(luò)可靠性模型，并通過這組模型對(duì)單層和雙層總線結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行評(píng)估、比較和分析。通過分析和討論可知，在文中的各種模型假定條件下，雙層1553B總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性均小于等于單層1553B總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

文中的建模、評(píng)估、比較和分析結(jié)果，可以為工程中網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估模型的選擇和使用提供指導(dǎo)，為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的定量分析提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)為網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)要求的滿足提供理論依據(jù)。

然而，在工程中，雙層1553B總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的使用范圍廣泛，也具有較高的網(wǎng)絡(luò)可靠性。而且，工程中情況復(fù)雜，并不一定滿足文中的全部假定條件。因此，不能僅僅通過文中的論述就簡(jiǎn)單的認(rèn)為單層1553B總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)于雙層1553B總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種總線設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)可靠性問題仍將在未來(lái)得到進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。

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Research on a Group of 1553B Bus Network Reliability Evaluation Models

He Xin, Zhou Qing, Xue Changbin

(National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)

In engineering, network reliability of data communication is often determined by data network structure. For instance, 1553B bus with some nodes could be designed into a one-layer bus structure with a BC node and some RT nodes. It also could be designed into a two-layer BC-RT bus structure. Therefore, it is a crucial question that how could these two kinds of design be compared for network reliability. In order to solve this problem, this paper makes this problem of bus structure design as a breakthrough point, combines principle of inclusion-exclusion and bus structure characteristics, and provides a group of network reliability evaluation models which could be used to evaluate, compare and analyze network reliability of one-layer and two-layer 1553B bus structure. This paper could guide to choose and use network reliability evaluation models in engineering, give quantitative data support to reasonable data network structure design, and provide theoretical proof to satisfaction of network reliability design requirements. At last, the developing trends of bus design network reliability research will be discussed.

network reliability; bus structure; evaluation model

2016-03-18；

2016-05-05。

何 鑫(1983-) 男，北京人，碩士，工程師,主要從事軟件工程技術(shù)、軟件安全性與可靠性技術(shù)方向的研究。

1671-4598(2016)09-0292-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.09.082

TP311

A