0 引言

　　網(wǎng)絡(luò)的故障情況及可靠性是網(wǎng)絡(luò)性能的重要衡量指標(biāo),，也是效能評(píng)估系統(tǒng)主要考核的指標(biāo)[1]。但是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是傳輸速度快,、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大,、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性高和異構(gòu)性，因此使得網(wǎng)絡(luò)故障管理成為通信網(wǎng)絡(luò)管理中的一個(gè)難題,。目前針對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能分析和評(píng)估的研究并不多,，且缺乏有效的評(píng)估手段。因此,，網(wǎng)絡(luò)管理的綜合化,、自動(dòng)化和智能化成為網(wǎng)絡(luò)管理未來(lái)的發(fā)展方向。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和日益復(fù)雜化,，迫切需要建立與之適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)保障體制和效能評(píng)估系統(tǒng),。

　　對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行評(píng)估，傳統(tǒng)的方法有層次分析法[2-3]和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法[4]等,。其中,，將層次分析法用到柵格化信息網(wǎng)中效果不好,，因?yàn)橛绊懢W(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)參數(shù)數(shù)量多，指標(biāo)之間的相互影響不便定量分析,，因此建立層次模型會(huì)有很大的難度,；采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法又會(huì)造成訓(xùn)練過(guò)于復(fù)雜,，從而導(dǎo)致評(píng)估的效率差,，不利于針對(duì)現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行有效的評(píng)估。

　　ADC模型源于美國(guó)工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢(xún)委員會(huì)(WSEIAC)于20世紀(jì)60年代中期為美國(guó)空軍建立的模型,，旨在根據(jù)武器系統(tǒng)的有效性(可用度) ,、可信賴(lài)性和能力三大要素評(píng)價(jià)裝備系統(tǒng)。該模型層次清晰, 易于理解和計(jì)算, 可以進(jìn)行變量間關(guān)系的分析,，是一種較為優(yōu)秀的效能評(píng)估方法, 在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[5-8],，但是應(yīng)用在通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域并不多。相比較傳統(tǒng)的評(píng)估方法,，基于ADC模型的評(píng)估方法更能夠科學(xué)地分析影響網(wǎng)絡(luò)性能的各個(gè)指標(biāo),，智能分析結(jié)果并評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的可靠性，最后制定出包含網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維,、檢查,、服務(wù)、安全及設(shè)備維修等五類(lèi)指標(biāo)體系及考評(píng)策略,，并對(duì)網(wǎng)元的擴(kuò)充和調(diào)整給出合理建議,，從而為網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和資源優(yōu)化配置提供了合理有效的依據(jù)。

　　本文根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際特點(diǎn),，設(shè)計(jì)了基于ADC模型的網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估系統(tǒng),，并且采用了可視化的實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)合了專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和客觀指標(biāo)值來(lái)設(shè)計(jì),，能夠提高評(píng)價(jià)的科學(xué)性和有效性,。

1 基于ADC模型的效能評(píng)估系統(tǒng)

　　1.1 ADC模型

　　ADC評(píng)估模型的解析表達(dá)式為:

　　E=A·D·C(1)

　　式(1)中，E為系統(tǒng)效能,；A是可用性行向量,，表示系統(tǒng)在任意隨機(jī)時(shí)刻開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)瞬間處于不同狀態(tài)的概率，表達(dá)式為A=(a1,，a2,，…，an),，其中n為狀態(tài)數(shù)目,；D為可信賴(lài)矩陣，用于描述處于不同狀態(tài)的概率,；C為能力向量,，是系統(tǒng)效能在已知各個(gè)狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)完成任務(wù)的能力度量,，是系統(tǒng)性能集中的體現(xiàn)，表達(dá)式為C=[c1,，c2,，…，cn]T,，其中矩陣元素ci是裝備系統(tǒng)在狀態(tài)i時(shí)的能力,。

　　根據(jù)通信網(wǎng)的實(shí)際特點(diǎn)，本文提出了如圖1所示的基于ADC模型的通信網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估系統(tǒng),，其中模型中的參數(shù)A,、D、C分別表示可用性行向量,、可信賴(lài)性矩陣和通信保障能力,。

　　1.2 ADC模型參數(shù)定義

　　1.2.1 可用性行向量A

　　可用性行向量A是由系統(tǒng)開(kāi)始處于所有可能狀態(tài)的概率組成, 一般表達(dá)式為：A=[a1，a2],，兩種可能狀態(tài)構(gòu)成了樣本空間,。假設(shè)通信系統(tǒng)在開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)時(shí)狀態(tài)僅劃分為完全正常工作(用數(shù)字1表示)和發(fā)生故障(用數(shù)字 0表示)兩種狀態(tài)，則系統(tǒng)的可用性向量可表示為A,，式中a1表示系統(tǒng)在開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)時(shí)處于完全正常工作狀態(tài)的概率(即可用度), a2表示系統(tǒng)在開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)時(shí)處于發(fā)生部分故障狀態(tài)的概率(即不可用度1),。根據(jù)可靠性理論有：

　　其中，完全正常的概率,，為完全故障的概率,。

　　1.2.2 可信賴(lài)性矩陣D

　　通信安全設(shè)備在執(zhí)行任務(wù)中，按正常工作和發(fā)生故障兩種狀態(tài),，系統(tǒng)可信賴(lài)性矩陣為：

　　式中dij為i狀態(tài)轉(zhuǎn)移到j(luò)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率,。

　　1.2.3 能力矩陣C

　　能力矩陣C表示系統(tǒng)在各個(gè)可用狀態(tài)下的能力, 是指在已知系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中所處狀態(tài)條件下達(dá)到任務(wù)目標(biāo)的能力向量。作為通信保障系統(tǒng),其能力主要包括信息處理過(guò)程的準(zhǔn)確性,、安全性及傳輸?shù)耐暾缘?。通信系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中只有正常故障狀態(tài)三種模式，因此能力矩陣C可表示為：

　　根據(jù)某地區(qū)的情況,，給出了如圖2所示的通信保障能力的能力指標(biāo)確定,。

　　對(duì)通信保障能力采用加權(quán)合成綜合評(píng)估模型計(jì)算能力向量：

　　1.3 ADC模型中參數(shù)的設(shè)計(jì)

　　1.3.1 可用性行向量A

　　網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可分為三種情況：完全正常率、部分故障率,、完全故障率,。a1為正常運(yùn)行時(shí)間，a2為故障運(yùn)行時(shí)間,。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分別得到運(yùn)行時(shí)的概率p(a1),、p(a2)，可根據(jù)三種狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)時(shí)長(zhǎng)分別除以總時(shí)長(zhǎng)得到：

　　1.3.2 可信賴(lài)矩陣D

　　dij為i狀態(tài)轉(zhuǎn)移到j(luò)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率，d11為正常情況下的概率,，d12為正常情況變成部分故障的概率,，d21為部分故障變成正常的修復(fù)率，d22為部分故障維持不變的概率,?？尚刨?lài)矩陣D描述為：

　　其中，表示系統(tǒng)的故障率,t為累計(jì)運(yùn)行時(shí)間,。

　　1.3.3 能力矩陣C

　　為了方便計(jì)算,，能力矩陣C中大部分取值為0~100%。

　　1.4 評(píng)估過(guò)程

　　效能評(píng)估過(guò)程的流程圖如圖3所示,。

　　效能評(píng)估部分需要輸入各個(gè)評(píng)估項(xiàng)目的打分情況和參數(shù)權(quán)值,，輸出的則是該項(xiàng)目方案當(dāng)前系統(tǒng)的評(píng)估值,。根據(jù)評(píng)估值可以判斷系統(tǒng)的運(yùn)行情況,。

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

　　針對(duì)某區(qū)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況對(duì)評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，其中效能評(píng)估分為輸入?yún)?shù)部分和矩陣計(jì)算兩大部分,。效能評(píng)估時(shí)首先對(duì)程序的原始設(shè)定進(jìn)行清空,，然后設(shè)置可用性行向量A、能力矩陣C各個(gè)選項(xiàng)的權(quán)值以及可信賴(lài)矩陣D,，根據(jù)A,、D、C矩陣計(jì)算顯示評(píng)估結(jié)果,。計(jì)算結(jié)果保存需要用到MySql數(shù)據(jù)庫(kù),。

　　評(píng)估過(guò)程各個(gè)參數(shù)的設(shè)定需要人工進(jìn)行評(píng)分，范圍為0~100%,，包含了好,、中、差三種情況的結(jié)果對(duì)應(yīng)值,。依據(jù)某網(wǎng)絡(luò)性能的客觀指標(biāo)值設(shè)置各參數(shù)情況如圖4所示,。圖5為可視化界面，描述了根據(jù)圖4對(duì)矩陣C各參數(shù)的配置設(shè)定得到的效能評(píng)估值,。

　　選取某通信網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)重要性能指標(biāo),，測(cè)試在參數(shù)取值不同的情況下對(duì)通信效能評(píng)估值的影響，測(cè)試結(jié)果如表1所示,。

　　通過(guò)理論分析可知道,，A和D的取值情況會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)故障診斷的影響，通信保障能力C則綜合反映了幾個(gè)性能指標(biāo)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響程度,。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可以得出,，信道抗干擾能力、平均無(wú)故障率和通信系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性是影響網(wǎng)絡(luò)性能的三個(gè)最主要因素，隨著抗干擾能力,、平均無(wú)故障率,、通信系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性的增強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估值相應(yīng)提高,。實(shí)驗(yàn)表明通過(guò)對(duì)各個(gè)參數(shù)具體的設(shè)定,，可以較好地將影響網(wǎng)絡(luò)性能的因素反映在效能評(píng)估模型中。該方法能夠比較科學(xué)有效地分析,、評(píng)估通信保障效能,。通過(guò)ADC模型得出的評(píng)估值，可以用來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行優(yōu)化配置,，并給管理者提供可靠的決策依據(jù),。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　本文根據(jù)柵格化信息網(wǎng)的特點(diǎn)來(lái)構(gòu)建效能評(píng)估模型，解決了性能指標(biāo)過(guò)多而不便于客觀科學(xué)地評(píng)估網(wǎng)絡(luò)保障效能的問(wèn)題,。對(duì)網(wǎng)絡(luò)保障效能評(píng)估系統(tǒng)采用了可視化的實(shí)現(xiàn),，解決了傳統(tǒng)評(píng)估系統(tǒng)操作不方便、不利于應(yīng)用推廣的問(wèn)題,。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)合了專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和客觀指標(biāo)值來(lái)設(shè)計(jì),，提高了評(píng)價(jià)的科學(xué)性。柵格化信息網(wǎng)保障效能評(píng)估系統(tǒng)是提高網(wǎng)絡(luò)可靠性,，提高信息網(wǎng)保障效能的必然需求,。該平臺(tái)能夠?qū)π畔⒕W(wǎng)絡(luò)管理中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，為信息網(wǎng)保障效能提供了科學(xué)的依據(jù),。

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