Анализ комплексных показателей надежности сетей передачи данных
П.А.Рахман
Опубликовано: dl, 27.12.12 13:19
Аннотация
В последние три десятилетия наблюдается бурное развитие информационных технологий
и их внедрение в самые различные сферы деятельности человека, и сети передачи данных стали
неотъемлемой частью жизни людей, без которой практически уже немыслим информационный
обмен. В такой ситуации анализ технических характеристик существующих сетей передачи
данных и проектирование новых сетей с учетом заданных характеристик была и остается одной
из наиболее актуальных задач в области информационных технологий.
Помимо таких технических характеристик сетей, как: производительность, латентность,
масштабируемость, степень прозрачности для конечных пользователей, также крайне важными
характеристиками являются комплексные показатели надежности такие как: коэффициент
готовности и среднее время недоступности в год. От показателей надежности напрямую зависит
доступность информационных сервисов для пользователей. Кроме того, от надежности сети
косвенно также зависят производительность и латентность сети, поскольку возникновение сбоев
и отказов в сети влечет к необходимости повторной передачи блоков данных, а это в итоге ведет
к увеличению задержек при передаче и уменьшению объемов передаваемых данных в единицу
времени. Наконец, от надежности сети также косвенно зависит безопасность функционирования
систем управления какими-либо объектами, в которых несвоевременная реакция (из-за отказов
и сбоев в сети передачи данных) системы управления на какие-либо критические изменения в
объекте управления могут привести к серьезным последствиям. В такой ситуации анализ
показателей надежности сетей передачи данных является особенно актуальной проблемой.
В рамках данной статьи автор рассматривает применение теоретической модели
надежности восстанавливаемых систем, состоящих из одной или нескольких групп
однородных объектов, на несколько типовых топологий локальных сетей и на магистральные
сети с задаваемой топологией с целью анализа коэффициента готовности сетей. В основе
модели лежит математический аппарат теории вероятностей. Для максимального упрощения
конечных формул для расчета коэффициента готовности автором делается допущение о полной
независимости объектов как внутри групп, так и между группами, как по отказам, так и по
восстановлениям. Кроме того, также для упрощения анализа не учитывается возможность
отказов самих каналов связи в сетях передачи данных.
В первой части статьи рассматриваются модели надежности восстанавливаемых систем с
конечными формулами для расчета вероятностей всех состояний систем. Во второй части
рассматриваются несколько простейших видов топологий современных локальных сетей с
некоторыми топологическими допущениями (достаточно распространенными на практике),
существенно упрощающими итоговые формулы расчета коэффициента готовности этих сетей.
Наконец, в третьей части рассматриваются магистральные сети с произвольно задаваемой
топологией, и приведена методика расчета коэффициента готовности, использующая в своей
основе алгоритмы комбинаторики и теории графов Для каждой из рассматриваемых
топологий сетей приводятся примеры расчета коэффициента готовности.
Полный текст (pdf, 1.5Mb).
