一种电话接入网的可靠性分析方法技术

本发明专利技术公开了一种电话接入网的可靠性分析方法，包括如下步骤：定义可靠性模型为四元组{E,R,Q,M}，其中，E为环境的集合，R为对系统必须提供服务的要求，Q为模型对生存性需求的满足情况，M为系统在特定环境和特定服务要求下的抽象；确定系统所处的环境，建立系统生存性模型；分析故障发生后系统的行为，给出系统的可生存能力的描述，确定生存性需求；选择合适的模型检测器，输入模型以及表示生存性的属性，验证并分析，本发明专利技术通过将概率模型检测的方法应用于电话接入网的可靠性分析，降低了实际系统的测试成本和复杂度，实现了对系统故障情况做出定量计算的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模型检测领域，特别是涉及一种基于概率模型检测技术的电话接入网的可靠性分析方法。
技术介绍
经过几十年的发展，当代通信已经能够提供高品质、高可靠性和高可用性的服务，为定性定量评价通信网络提供所需服务的能力，业界提出了相当多的应用要求、研究方法、实现技术。另一方面，处于行业竞争和社会对通信服务的高依赖性，生存性逐渐浮出水面，成为通信网络供应商、服务商和政府部门亟待解决的重大课题。传统的生存性研究主要集中于两个方面:网络冗余和可生存网络架构，前者通过将网络内部重要组件实行双备份来避免单点失效，即在当前组件失效时，备份组件感知该失效事件并迅速切入当前业务避免用户服务中断，后者通过实现采用准双向自愈光纤环技术和多点保护架构取代点至点自动保护切换架构来实现。但是这些可生存性改进无法保证当交换局(C0)出现诸如自然灾害或人为事故/破坏等物理损坏时网络的可用性，其原因是两方面的，一是自然灾害等会导致交换局所有冗余组件同时损坏，二是本地接入单元通常是交换局中最末端的组件，根本没有冗余组件可用。因此，在当前可生存性差的电话接入网使用中，当交换局损坏时，一般只能等待维修，其造成的各方面的损失巨大。因此，实有必要提出一种技术手段，将概率模型检测技术应用于电话接入网的可靠性分析以对系统故障情况做出定量计算。模型检测是一种重要的形式化验证方法。将要验证的系统抽象成模型，将系统应满足的性质抽象为逻辑公式，利用计算机技术，采用模型检测工具对模型进行分析，看当前设计的系统是否满足设计要求的一种技术。模型检测的基本思想是用状态迁移系统(S)表示系统的行为，用模态逻辑公式(F)描述系统的性质。这样“系统是否具有所期望的性质”就转化为数学问题“状态迁移系统S是否是公式F的一个模型？”，用公式表示为S hF0对有穷状态系统，这个问题是可判定的，即可以用计算机程序在有限时间内自动确定。概率模型检测主要用于随机系统的性质验证，扩展了模型检测的能力，在定性验证的基础上，具有定量分析的能力。概率模型检测适合描述系统不确定、不可测的转换，因此广泛应用于随机系统的分析和验证；比如，IEEE1394FireWire的根节点竞争算法的随机一致性，电话网的动态路由算法等。如计算汽车的安全气囊在受到冲撞时没有在0.02秒内弹出的最大概率是多少？概率模型检测常用的模型工具有离散时间马尔科夫链(DTMC)、连续时间马尔科夫链(CTMC)、马尔科夫决策过程(MDP)、概率时间自动机(PTA)等。用于描述系统属性的时序逻辑有概率计算树逻辑(PCTL)、连续随机逻辑(CSL)、线性时序逻辑(LTL)等。目前的研究将概率模型检测技术应用于通信协议验证、安全协议验证比较多，而应用在具体的应用系统的情况比较少。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供，通过将概率模型检测的方法应用于电话接入网的可靠性分析，降低了实际系统的测试成本和复杂度，实现了对系统故障情况做出定量计算的目的。为达上述及其它目的，本专利技术提出，包括如下步骤:步骤一，定义可靠性模型为四元组{E，R，Q，M}，其中，E为环境的集合，R为对系统必须提供服务的要求，Q为模型对生存性需求的满足情况，Μ为系统在特定环境和特定服务要求下的抽象；步骤二，确定系统所处的环境，建立系统生存性模型；步骤三，分析故障发生后系统的行为，给出系统的可生存能力的描述，确定生存性需求；步骤四，选择合适的模型检测器，输入模型以及表示生存性的属性，验证并分析。进一步地，于步骤一中，环境集合Ε划分为三类，E= {normal、serious、disaster}。normal类中的问题影响比较小。serious类包含比较严重的问题,disaster类包括那些不常发生、并会造成灾难性后果的事件。进一步地，于步骤二中，记录故障发生的部位、具体的部件以及所处的层，作为环境的具体信息。进一步地，于步骤三中，采用G0F模型，不考虑故障发生的概率，而是假设故障已经发生。进一步地，于步骤三中，对电话接入网的第5层建模，在故障发生后，以系统能否从故障中恢复，以及系统存在故障的平均时间作为其生存性的度量。进一步地，于步骤三中，相应的生存性需求描述如下:(1)故障发生后，系统能否到达状态suv及其概率；(2) 一次故障发生后，处在down状态的平均时间。进一步地，于步骤四中，采用PRISM概率模型检测工具进行建模和验证。与现有技术相比，本专利技术通过将概率模型检测的方法应用于电话接入网的可靠性分析，降低了实际系统的测试成本和复杂度，实现了对系统故障情况做出定量计算的目的。【附图说明】图1为本专利技术的步骤流程图；图2为本专利技术较佳实施例中电话接入网络图；图3为本专利技术较佳实施例中模型的状态转换示意图。【具体实施方式】以下通过特定的具体实例并结合【附图说明】本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。图1为本专利技术的步骤流程图。如图1所示，本专利技术，包括如下步骤:步骤101，可靠性模型定义。融合模型检测的可靠性模型定义为四元组{E，R，Q，M}，其中，.Ε是环境的集合，这里所谓的环境是指系统可能遭遇失效和入侵，甚至灾难的情况。.R是对系统必须提供服务的要求，既系统的生存性需求。_Q是模型对生存性需求的满足情况，可以是布尔变量，也可以是实数域上的值，是模型检测对生存性分析的结果的集合。.Μ的元素是一个有限状态模型，是系统在特定环境和特定服务要求下的抽象。环境集合Ε需要针对具体的系统来定，软硬件的缺陷，部件的失效，链路的通断，以及人为破坏，自然灾害等均可作为环境的内容。对每一种情况都进行考虑是不合实际的，通常需要对系统的影响分级。这里将Ε划分为三类，即E= {normal、serious、disaster}。normal类中的问题影响通常比较小，比如非关键部件的出错，系统的重启等，作用的范围比较小，并可以在短时间内恢复。serious类则包含比较严重的问题，比如人为的破坏，这类事件是系统主要考虑的问题。而disaster类则主要是那些不常发生，并会造成灾难性后果的事件，如火灾，地震等。R是对特定环境下系统必须提供的服务的要求，比如在电话网络中，地震破坏了中心的关键设备，备份系统从启动到恢复正常服务的过程中，可以要求在限定的时间内提供全部或者部分服务。R实际上是对生存性的度量，即满足系统才是可生存性的。Q是模型对R满足与否的判定，是模型检测对生存性分析的结果的集合。Μ是模型的集合，系统根据环境可以划分为多个模型，这里需要将系统描述为模型检测工具识别的模型。比如在概率模型检测中，可以是DTMC、ΡΤΑ，也可以是时间自动机。步骤102，确定系统所处的环境，建立系统生存性模型。在本专利技术较佳实施例中，给出系统所处的环境和主要提供的服务，引入灾难和错误等因素，建立系统生存性模型。在本专利技术较佳实施例中，采用离散时间马尔科夫链(DTMC)对电话接入网建模，以概率计算树逻辑(PCTL)作为描述生存性需求的逻辑。图2为本专利技术较佳实施例中电话接入网络图。系统的第5层是中央开关单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电话接入网的可靠性分析方法，包括如下步骤：步骤一，定义可靠性模型为四元组{E,R,Q,M}，其中，E为环境的集合，R为对系统必须提供服务的要求，Q为模型对生存性需求的满足情况，M为系统在特定环境和特定服务要求下的抽象；步骤二，确定系统所处的环境，建立系统生存性模型；步骤三，分析故障发生后系统的行为，给出系统的可生存能力的描述，确定生存性需求；步骤四，选择模型检测器，输入模型以及表示生存性的属性，验证并分析。

【技术特征摘要】
1.一种电话接入网的可靠性分析方法，包括如下步骤:步骤一，定义可靠性模型为四元组{E，R，Q，M}，其中，E为环境的集合，R为对系统必须提供服务的要求，Q为模型对生存性需求的满足情况，Μ为系统在特定环境和特定服务要求下的抽象；步骤二，确定系统所处的环境，建立系统生存性模型；步骤三，分析故障发生后系统的行为，给出系统的可生存能力的描述，确定生存性需求；步骤四，选择模型检测器，输入模型以及表示生存性的属性，验证并分析。2.如权利要求1所述的一种电话接入网的可靠性分析方法，其特征在于:于步骤一中，环境集合Ε划分为三类，E= {normal、serious、disaster},其中，normal类中的问题影响比较小，serious类包含比较严重的问题，disaster类包括那些不常发生、并会造成灾难性后果的事件。3.如权利要求2所述的一种电话接入网的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭煦，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：