Навчальна дисципліна	“ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ МЕРЕЖІ”
Змістовий модуль № 1	ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ МЕРЕЖ
Практичне заняття № 2	ДОСЛІДЖЕННЯ НАДІЙНОСТІ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖ.

ПЛАН

Навчальні питання:

1. Аналіз кількісних показників структурної надійності.

2. Оцінка структурної надійності.

Навчально-матеріальне забезпечення:

1. Лектор-2000

2. Слайди за темою зайняття.

Навчальна література:

1. Олифер В.Г., Олифер H.A. Компьютерные сети. Принцип, технологии, протоколы.: Учебник для вузов. 3-е изд. – СПб.: "Питер", 2006. – 958 с.

2. Стеклов В.К., Беркман Л.Н. Проектування телекомунікаційних мереж: Підруч. для студ. вищ. навч. зал. за напрямком «Телекомунікації» / за ред. В.К. Стеклова. – К.: Техніка, 2002. - 792 с.

3. Нікітюк Л.А. Архітектура інформаційних мереж: Навч. посібник/ За ред. M.B. Захарченка - Одеса: УДАЗ ім. О.С.Попова, 2000. - 60 стор.

Мета роботи: отримання навичок при дослідженні надійності телекомунікаційних мереж.

1. Загальні положення.

1.1. Поняття та кількісні показники структурної надійності телекомунікаційної мережі.. Відомо, що телекомунікаційна мережа є складним технічним об'єктом. Серед безлічі властивостей, які характеризують цей об'єкт, одним з найважливіших є надійність.

Надійність - це властивість системи зберігати в часі і встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати необхідні функції в заданих режимах і умовах застосування, технічного обслуговування, ремонту, зберігання і транспортування.

У залежності від призначення об'єкта, виконуваних ним функцій і умов експлуатації розрізняють кілька властивостей об'єкта, пов'язаних з надійністю:

• безвідмовність - властивості об'єкта зберігати працездатність;

• довговічність - властивість об'єкта зберігати працездатність до певного стану;

• ремонтопридатність - можливість виконання ремонту об'єкта та технічного обслуговування;

• відновлюваність - властивість об'єкта відновлювати працездатність після відмови.

Для телекомунікаційних мереж, що складаються з елементів, різнорідних за своїми властивостями, показниками надійності, призначенням, дати виготовлення, терміну введення в експлуатацію можна виділити два аспекти надійності, які називаються апаратурним і структурним.

Під апаратурним аспектом надійності розуміється надійність апаратури, окремих пристроїв та їх елементів, включаючи канали та лінійні тракти.

Структурний аспект відображає функціонування мережі в цілому в залежності від працездатності або відмов вузлів чи ребер. Він пов'язаний з можливістю існування в мережі шляхів доставки інформації. Далі, поняття «надійність» розглядатиметься нами тільки в структурному аспекті.

Надійність мережі характеризується рядом показників.

Нехай для зв'язку між двома пунктами і мережі можуть використовуватися всі можливі шляхи з множини . Під показником надійності зв'язку між пунктами розуміється ймовірність того, що в довільний момент часу хоча б один із шляхів, що з'єднують ці пункти, перебуває в працездатному стані.

Під показником надійності шляху розуміється ймовірність того, що даний шлях у довільний момент часу перебуває в працездатному стані, а це означає, що працездатними повинні бути всі ребра і вузли , що входять до його складу.

Показник надійності позначимо , де – номер шляху з множини .

Відмовою ребра називається такий стан, при якому канали, що утворюють розглядається ребро, або повністю вийшли з ладу, або їх параметри настільки погіршилися, що їх практично не можна використовувати.

Надійність ребра характеризується ймовірністю відмови ребра і ймовірністю його безвідмовної роботи .

Відмовою вузла називається такий стан, при якому через цей вузол неможлива передача інформації з вхідних каналів на вихідні. Така відмова еквівалентний одночасного відмови всіх ребер, інцидентних даного вузла.

1.2. Поняття та кількісні показники структурної живучості телекомунікаційної мережі. Телекомунікаційні мережі в процесі функціонування можуть піддаватися впливу різних зовнішніх факторів (стихійних лих, зброї масового знищення й т. ін.). У результаті можуть дивуватися як окремі елементи, так і цілі ділянки цих мереж. Такі екстремальні ситуації характеризуються різким зниженням пропускної здатності мереж, а також їх структурними змінами (аж до розриву зв'язності).

Властивість мережі забезпечувати встановлення з'єднань і передачу повідомлень між джерелами і споживачами інформації при виході з ладу її елементів у результаті зовнішнього впливу називається живучістю мережі.

Фактори, що визначають живучість мереж, розподіляються на дві групи:

1) процеси та явища, що викликають вихід із ладу елементів мережі:

• агресивні прояви навколишнього середовища;

• шкідливий вплив об'єктів і штучних споруд, розташованих поблизу мережі;

• навмисні дії.

2) заходи, що вживаються на мережах, властивості мереж, що перешкоджають виникненню відмов або підвищують зв'язність їх структури:

• раціональна побудова структури і топології мереж;

• використання високонадійної і живучою апаратури зв'язку;

• застосування спеціальних заходів захисту.

Виділяють два види живучості мережі: структурну і функціональну.

Перший вид визначає верхню (теоретично досяжну) кордон живучості. Вважають, що мережа має структурну живучість, якщо можна вважати (з певною ймовірністю), що граф мережі, який описує її структуру, залишиться зв'язаним після впливу на мережу певних агресивних чинників.

Властивість мережі, завдяки функціональним можливостям використовуваних засобів зв'язку, забезпечувати встановлення з'єднань і передачу інформації при ураженнях її елементів в результаті зовнішніх впливів називається функціональною живучістю мережі.

Далі будемо розглядати оцінювання структурної надійності та живучості.

1.3. Оцінка структурної надійності та живучості телекомунікаційної мережі. Розглянемо задачу визначення надійності зв'язку в мережі між вузлами і , якщо задано безліч шляхів , які можуть бути використані для цього зв'язку, відомі значення ймовірності безвідмовної роботи всіх ребер мережі.

Значення показника надійності шляху , виходячи з визначення (без урахування надійності вузлів), знаходиться за формулою:

.

При визначенні показника надійності зв'язку в мережі між вузлами і враховуються надійність всієї сукупності шляхів , з'єднують дані вузли:

.

Значення показника надійності зв'язку розраховується в залежності від структури мережі. При послідовному з'єднанні елементів з показниками надійності (рис. 1) використовують співвідношення:

,

де п – кількість послідовно з’єднаних елементів.

Рис. 1. Послідовне з'єднання елементів мережі.

При паралельному з'єднанні елементів використовується вираз:

.

Наприклад, показник надійності зв'язку в мережі між двома вузлами, пов'язаними двома паралельними елементами (рис. 2), визначається з виразу:

.

Рис. 2. Паралельне з'єднання елементів мережі.

Визначення значення показника надійності зв'язку розглянемо на прикладі для мережі, що має структуру, представлену на рис. 3.

Рис. 3. Приклад структури мережі.

Нехай необхідно визначити надійність зв'язку між вузлами 1 і 6. якщо відомі значення ймовірності безвідмовної роботи ребер. Аналіз структури мережі показує, що зв'язок між вузлами 1 і 6 можна представити як послідовно-паралельне з'єднання елементів наступного виду (рис. 4).

Рис. 4. Еквівалентне з'єднання елементів мережі.

На рис. 4 позначені: – ймовірність безвідмовної роботи ребра а; – показник надійності зв'язку між вузлами 1 і 4; – показник надійності зв'язку між вузлами 4 і 6.

Використовуючи правила розрахунку показника надійності для різних варіантів з'єднання елементів, одержимо:

;

;

.

Звідси,

.