通信网理论基础-第7章 通信网的可靠性

通信网和电力通信网可靠性分析摘要：本文主要介绍了通信网和电力通信网的整体构成形式，以IECSA提出的二十种通信环境为基础总结各种通信环境对通信业务质量的需求，给出了电力通信业务的分类方法；对可靠性、有效性、生存性和安全性四个可靠性测度的基本概念进行比较，确定了将有效性作为电力通网可靠性的研究测度：全面阐述了本论文的整体研究思路。

关键词：通信网；电力通信；可靠性1通信网的体系结构通信网是由传输，交换、终端设施和信令过程、协议，以及相应的运行支撑系统组成的综合系统，它从概念上可分为基础网、业务网和支撑网。

基础网是由用户终端、交换系统、传输系统等电信设备组成的实体结构，是通信网的物质基础。

业务网是疏通各类电信业务的网络，是指电信网的服务功能。

支撑网是为保证业务网正常运行、增强网络功能、提高全网服务质量而形成的网络，按其所具有的不同功能可以分为信令网、同步网和管理网。

通信网的规定功能就是提供通信服务，即按用户的需要传递、处理和交流信息，以实现他们之间的通信。

通信网功能的基本目标是规定必要而充分的网络性能，向用户提供各种服务。

通常，通信网在实现信息传递功能时应保证规定的通信质量要求。

2通信网可靠性的相关定义通信网可靠性的定义应当反映其研究内涵，即要从用户角度出发研究广义可靠性，同时又满足标准可靠性定义的要求。

通信网具有不同于一般产品的特点，通信网运行中的各种破坏性因素（即各种影响通信网高效可靠运行的因素）是通信网的规定条件，这些破坏性因素存在和发生的环境就构成通信网的运行环境。

通信网的规定功能是向用户提供通信服务，是和用户需求密切相关的，没有需求就不存在通信网能否完成功能的问题；而且用户需求是随着社会的发展和网络的发展而不断提高的。

从网络运行的角度看，各种破坏性因素将影响网络性能，网络性能的下降就会影响对通信需求的满足程度，特别是对用户需求随机性的影响。

因此，通信网可靠性应当从广义可靠性角度进行定义，反映通信网在运行过程中对通信需求的满足程度。

通信网络的可靠性评估摘要通信网络的可靠性评估是一个难题。

目前人们只对环型网和树型网进行可靠性分析。

本文首先定义了通信网络的可靠性, 依据图论提出了网络生成树的计算方法, 以及网络可靠度的估算公式。

最后给出了一个栅格型网的可靠度估算示例。

关键词通信网络可靠性评估生成树引言对于一个系统, 可靠性是其重要的整体指标, 通信网络亦不例外。

通信网络的可靠性不仅与通信设备、链路有关, 而且与网络结构有关。

由于网络结构的复杂多变, 通信网络的可靠性分析一直是个棘手的问题。

目前, 人们对典型通信网络进行了可靠性分析。

例如, Ibe[ 1] 将网络服务器与任一工作站之间的可靠性定义为网络的可靠性。

对环型网及其变种进行可靠性分析, Abuelyaman[ 2] 认为环型网的可靠性等于网中相邻节点的传输可靠性的最小值, 以此分析了环型网的可靠性。

Yang [ 3] 以一对节点的可靠性为基础, 分析了树型网的可靠性。

本文提出一种用于一般网络可靠性的评估方法。

第二节给出数学模型, 第三节应用典型实例, 说明评估方法。

1通信网络的可靠性模型1. 1假设1) 网络是连通的, 有N 个节点、M 条链路, 用( N , M) 网络表示;2) 网络中N 个节点不能相互备份, 也没有多余的备份节点;3) 网络结构固定不变;4) 网络中每个节点、每条链路的故障发生是相互独立的;5) 网络中所有节点的故障率相同、所有链路的故障率相同。

这样, 我们可以将通信网络的可靠性分成两部分: 一是网络中节点的可靠性, 它是所有节点可靠性的乘积, 是一个常数, 不随网络结构的不同而变化。

二是网络中传输路径的可靠性, 它与网络结构密切相关。

1. 2可靠性定义通常, 一个系统的可靠性以它完成规定功能的能力来度量。

通信网络的任务是信息传输,假设链路的信息传输容量足够大, 那么网络的信息传输能力就可以简化为网络的连通能力。

这一点与[ 1]、[ 2] 和[ 3] 的观点一致。

通信网的可靠性—可靠性理论基础卫宁（华北电力大学通信与信息系统1102201298 指导教师：翟明岳）目录一引言二不可修复系统的可靠度三可修复系统的可靠度四复杂系统的分解五综合可靠度六可靠性设计原则参考文献一、引言近代技术中遇到的问题一般可分为三种：高效、可靠和安全。

其中，可靠性（Reliability）是至关重要的。

不可靠的东西，即使价格再便宜，也是毫无应用价值的。

保证可靠是困难的，常出故障时难以容忍的。

因此，要对可靠性制定出评价方法，并寻找出提高可靠性的途径。

可靠意味着不经常出故障，系统能够正常运行，是一个随机事件，需要用概率描述。

因此，可靠性只有在概率意义上讲才有定义。

对于不可修复系统，只有两种状态：运行和失效。

即系统一旦启用，直至损坏或失效为止，不会再回到运行状态。

如元器件、集成电路等。

这类系统，一般维修人员不愿意修理，因为维修费用和更换的价格相差不大。

对于可修复系统，系统可以在运行和失效两种状态间相互转移。

如下图所示：不可修复系统可修复系统二、不可修复系统的可靠度（1）可靠度的定义：可靠度：R(t)表示系统运行了时间t 时仍在正常工作的概率。

显然，R(0)=1 。

根据概率的归一性，定义()1()F t R t =-，表示t 时刻系统失效的概率，即不可靠度。

我们定义失效率α(t)：即在t 时刻系统正常运行的条件下，在t+Δt 内，系统失效的条件概率为()t t α∆；()()(1())R t t R t t t α+∆=-∆'()()()R t t R t α=-求解微分方程：()()tt dtR t eα-⎰=特别地，若α(t)是与t 无关的常量，则()t R t e α-=。

（2）又因为R(t)=P{T>t}表示系统的寿命大于t 的概率，F(t)=P{T<=t} 从而寿命t 的概率密度函数为：''()()()()()f t F t R t t R t α==-=系统的平均寿命为：()()T tf t dt R t dt ∞∞==⎰⎰若α为常量，1T α=1()0.368R T e -=≈，表示平均寿命到达时尚能运行的概率。

通信系统的可靠性主要包括安全对恶性攻击的抗破坏能力，对计算机通信网络可靠性分析研究是怎样的?计算机通信技术作为现今社会发展所必须的技术手段之一，一起相对性，等到了人们的关注与重视，如何针对于计算机网络通信进行合理的制定，并设计出合理的计划方针，成为了现今主要研究的课题之一，故合理的提出相应的战略方针政策，优化设计理念，才能保证网络通信的可靠性。

1 计算机通信网络的可靠性理念就计算机通信网络可靠性而言，是指根据信息网络系统的安全性的需求，在规定的网络设计环境及网络规定时间内，达到指定的功能需求及相关能力的培养，从根本上反映计算机通信系统的有效性及高效性，并且确保计算机通信网络的可靠性，能够直接影响计算机通信系统在运转上的系统应用有效性，是维护计算机通信系统能够正常使用及运转上的关键前提，也是基础理论说明。

计算机通信系统的可靠性主要包括计算机网络安全对恶性攻击的抗破坏能力，计算机网络安全的生存性以及计算机在使用过程中的各零部件在多样化的使用环境中的工作有效性及稳定性，基于此内容的说明，在对计算机进行相关网络通信设备的维护与结合时，要合理的考虑到各方面所带来的影响因素，确保对用户网络进行终端维护时能够提供有效的使用链条，保证计算机在正常环境下，安全运行，同时确保计算机具有一定的安全性能。

对于实际应用方面来说，计算机通信网络中的可靠程度主要分为两大方面，即对计算机通信网络的可靠性及可靠度，因为对于计算机而言，可靠性就是计算机在网络通信方面上能够保证信息的通畅传输，同时还需满足通信网络所需要的各项使用要求，提高网络通信的使用效率，是合理的表达计算机网络通信中的网络通信设计、网络通信规划及网络通信运行的重要参考依据之一，对于计算机方面的网络通信而言，可靠性就是要通过对数据信息在规定的时间内，进行额定使用功率，完成额定的概率，确保整个计算机网络通信就有高度的安全性与稳定性。

2 计算机网络通信的可靠性影响因素2.1 计算机使用用户对计算机网络通信设备的影响因素。

通信网络可靠性优化研究随着现代化的发展，人们的生活离不开通信网络。

通信网络可以说是现代社会的神经中枢，它不仅承载着人们生活工作的各种信息，也是各种智能设备的连接平台。

无论是个人还是企业，都离不开通信网络的支持。

因此，通信网络的可靠性至关重要，其优化研究也颇受关注。

1. 通信网络的可靠性通信网络的可靠性是指网络在运行中不发生故障的概率，也就是通信网络始终保持正常的概率。

通信网络的可靠性对于保证信息传输的质量和时间至关重要。

可靠性差的通信网络会导致信息传输延迟，严重的会出现数据丢失，造成经济损失。

2. 通信网络可靠性的影响因素通信网络的可靠性受到多种因素的影响，包括网络拓扑结构、物理环境、软硬件技术、网络管理等方面。

网络拓扑结构：网络拓扑结构是指各节点之间的连通方式。

不同的拓扑结构对网络的可靠性有影响，有些拓扑结构能够增加网络的可靠性。

物理环境：物理环境对网络的运行稳定性有着不容忽视的影响，例如，气温过高、过低、湿度过大、过小等，都会对设备的正常工作产生不利影响。

软硬件技术：软硬件技术的进步对网络的可靠性也有很大的影响。

网络设备的硬件性能、操作系统、协议等都影响着网络的可靠性。

网络管理：网络管理是确保网络顺利运行的保障，网络管理的好坏直接影响通信网络的可靠性。

3. 通信网络可靠性的优化通信网络的可靠性优化包括优化网络拓扑结构、提升网络管理、改进应用技术和加强网络安全等多个方面。

网络拓扑结构的优化：合理的网络拓扑结构可以有效提升通信网络的可靠性。

在建设和维护通信网络时，需要考虑到拓扑结构对网络传输带宽和抗故障能力的影响，在此基础上建立合理的拓扑结构。

网络管理的优化：网络管理是保证通信网络正常运行的第一要务。

优化网络管理，推行合理、高效的网络管理模式，加强对网络运行状态的监测，及时发现和解决问题，保障通信网络的可靠性。

应用技术的优化：应用技术的优化对通信网络的可靠性也有很大的帮助。

先进的通信软件和传输技术，不仅提高了网络通信速度，也是网络可靠性更高的保证。

短波通信网络的安全性和可靠性介绍短波通信网主要应用于军事通信领域，提供有效的信息传输和信息服务。

军事领域内网络化趋势以及网络中心战概念的形成和发展，使得通信对抗逐步上升到网络与网络、体系与体系之间的对抗。

因此，短波通信网的安全性受到了极大的关注。

1、影响通信网络安全性的主要因素一般说来，通信网络的安全应包括可靠性、可用性、保密性、完整性和不可抵赖性五个方面的内容。

1)可靠性可靠性是指在人为或自然破坏的作用下，通信网在规定的条件下和规定时间内，完成规定功能的能力，或者网络在质量允许范围内正常工作的能力。

可靠性是面向网络和设备的安全性能。

它要求在规划设计、施工安装、运作维护、调度管理等环节保证通信网在质量允许范围内，不间断地正常运行。

2)可用性实用文档可用性是指信息和通信服务在需要时允许授权人或实体使用，或者网络资源在需要时即可使用的能力。

可用性是面向用户的安全性能，它是指网络部分受损或需要降级使用时，网络应保障最低限度安全，并为授权用户提供有效的信息和通信服务。

特别是在重要场合下，特殊用户的可用性尤为重要(如紧急时刻指挥员的通信)。

为此，通信网需采用适应数字化战场要求的科学合理的网络拓扑结构，必要的冗余、容错和备份措施以及网络自愈技术、分散配置和负荷分担，各种完善的物理安全和应急措施等，从用户使用出发，保证通信网的安全。

3)保密性保密性是指防止信息泄露或提供给非授权个人或实体的特性，或者信息只为授权用户使用。

保密性是面向信息的安全特征。

它是在可靠性和可用性基础上，保障通信网中信息安全的重要手段。

在现代通信网中信息大致可以分为：用户信息和网管信息两类。

数字化战场中对用户信息的保密，其重要性是公认的;对网管信息的保密性和完整性的认识，自海湾战争以来受到人们越来越大的关注。

4)完整性实用文档完整性是指信息不被偶然或蓄意地删除、修改、伪造、乱序、重放、插入等破坏。

完整性也是一种面向信息的安全特性，它与保密性不同，完整性要求信息的内容和顺序都不受破坏和修改。

通信网络的可靠性与稳定性研究一、引言如今的通信网络已经成为人们生活和工作中不可或缺的基础设施之一。

但是，通信网络的可靠性和稳定性却不断考验着人们的耐心和信心。

传统的有线网络和无线网络都面临着一系列问题，如信号干扰、线路故障、网络攻击等。

因此，如何保障通信网络的可靠性和稳定性成为了研究的热点和难点。

本文着重分析传统有线网络和无线网络的可靠性和稳定性问题，并介绍一些当前研究的解决方案和未来的发展方向。

二、传统有线网络的可靠性和稳定性问题传统有线网络是一种稳定性较高的通信网络，但是仍存在一些问题。

1. 线路故障有线网络存在的最大问题是线路故障。

由于网络扩建、改造等原因，导致线路断开或线路老化，容易引起网络中断，降低网络可用性。

对于大型企业和机构来说，网络中断可能会导致重大的经济损失。

2. 网络攻击传统有线网络也面临着网络攻击的问题。

黑客攻击常见的方式是通过网络入侵目标主机进行控制和数据窃取。

传统有线网络存在的一个主要问题是网络安全性较低，易受到黑客攻击。

黑客攻击可能会影响网络的正常使用，甚至造成严重的数据丢失和泄漏问题。

三、传统无线网络的可靠性和稳定性问题不同于传统有线网络，传统无线网络在通信时，数据通过无线电波在空气中传递。

但是，无线网络面临着一些不同于有线网络的问题。

1. 信号干扰无线网络容易受到无线电波的干扰，影响通信质量。

尤其是大型城市中，无线电波比较拥挤，容易导致信号干扰。

2. 信号覆盖范围有限无线网络信号覆盖范围普遍较有限，信号经常不足以覆盖大型建筑物等障碍物，这样会导致通信的中断或不稳定，影响了网络的可靠性和稳定性。

四、解决方案针对传统有线网络和无线网络的可靠性和稳定性问题，已经出现了一些解决方案。

1. 模块化设计传统有线网络中的线路问题可以通过模块化设计来解决。

模块化设计是通过将设备等划分成不同的模块，使得设备更易于维护和更换。

这样，当网络设备出现故障时，只需要更换问题模块即可，而不需要更换整套设备，节约了维护成本和时间。