0 引言

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

　　對網(wǎng)絡性能進行評估，傳統(tǒng)的方法有層次分析法[2-3]和神經(jīng)網(wǎng)絡方法[4]等。其中，將層次分析法用到柵格化信息網(wǎng)中效果不好，因為影響網(wǎng)絡性能的指標參數(shù)數(shù)量多，指標之間的相互影響不便定量分析，因此建立層次模型會有很大的難度；采用神經(jīng)網(wǎng)絡方法又會造成訓練過于復雜，從而導致評估的效率差，不利于針對現(xiàn)代通信網(wǎng)絡的特點進行有效的評估。

　　ADC模型源于美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會(WSEIAC)于20世紀60年代中期為美國空軍建立的模型，旨在根據(jù)武器系統(tǒng)的有效性(可用度) 、可信賴性和能力三大要素評價裝備系統(tǒng)。該模型層次清晰, 易于理解和計算, 可以進行變量間關系的分析，是一種較為優(yōu)秀的效能評估方法, 在諸多領域得到廣泛應用[5-8]，但是應用在通信網(wǎng)絡領域并不多。相比較傳統(tǒng)的評估方法，基于ADC模型的評估方法更能夠科學地分析影響網(wǎng)絡性能的各個指標，智能分析結果并評估網(wǎng)絡的可靠性，最后制定出包含網(wǎng)絡運維、檢查、服務、安全及設備維修等五類指標體系及考評策略，并對網(wǎng)元的擴充和調整給出合理建議，從而為網(wǎng)絡維護和資源優(yōu)化配置提供了合理有效的依據(jù)。

　　本文根據(jù)通信網(wǎng)絡的實際特點，設計了基于ADC模型的網(wǎng)絡效能評估系統(tǒng)，并且采用了可視化的實現(xiàn)。整個系統(tǒng)結合了專家經(jīng)驗和客觀指標值來設計，能夠提高評價的科學性和有效性。

1 基于ADC模型的效能評估系統(tǒng)

　　1.1 ADC模型

　　ADC評估模型的解析表達式為:

　　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)在任意隨機時刻開始執(zhí)行任務瞬間處于不同狀態(tài)的概率，表達式為A=(a1，a2，…，an)，其中n為狀態(tài)數(shù)目；D為可信賴矩陣，用于描述處于不同狀態(tài)的概率；C為能力向量，是系統(tǒng)效能在已知各個狀態(tài)時系統(tǒng)完成任務的能力度量，是系統(tǒng)性能集中的體現(xiàn)，表達式為C=[c1，c2，…，cn]T，其中矩陣元素ci是裝備系統(tǒng)在狀態(tài)i時的能力。

　　根據(jù)通信網(wǎng)的實際特點，本文提出了如圖1所示的基于ADC模型的通信網(wǎng)絡效能評估系統(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)開始處于所有可能狀態(tài)的概率組成, 一般表達式為：A=[a1，a2]，兩種可能狀態(tài)構成了樣本空間。假設通信系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務時狀態(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)在開始執(zhí)行任務時處于完全正常工作狀態(tài)的概率(即可用度), a2表示系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務時處于發(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 可信賴性矩陣D

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

　　式中dij為i狀態(tài)轉移到j狀態(tài)的轉移概率。

　　1.2.3 能力矩陣C

　　能力矩陣C表示系統(tǒng)在各個可用狀態(tài)下的能力, 是指在已知系統(tǒng)執(zhí)行任務過程中所處狀態(tài)條件下達到任務目標的能力向量。作為通信保障系統(tǒng),其能力主要包括信息處理過程的準確性、安全性及傳輸?shù)耐暾缘取Ｍㄐ畔到y(tǒng)在執(zhí)行任務過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確定。

　　對通信保障能力采用加權合成綜合評估模型計算能力向量：

　　1.3 ADC模型中參數(shù)的設計

　　1.3.1 可用性行向量A

　　網(wǎng)絡運行可分為三種情況：完全正常率、部分故障率、完全故障率。a1為正常運行時間，a2為故障運行時間。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分別得到運行時的概率p(a1)、p(a2)，可根據(jù)三種狀態(tài)的統(tǒng)計時長分別除以總時長得到：

　　1.3.2 可信賴矩陣D

　　dij為i狀態(tài)轉移到j狀態(tài)的轉移概率，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率，d22為部分故障維持不變的概率?？尚刨嚲仃嘍描述為：

　　其中，表示系統(tǒng)的故障率,t為累計運行時間。

　　1.3.3 能力矩陣C

　　為了方便計算，能力矩陣C中大部分取值為0~100%。

　　1.4 評估過程

　　效能評估過程的流程圖如圖3所示。

　　效能評估部分需要輸入各個評估項目的打分情況和參數(shù)權值，輸出的則是該項目方案當前系統(tǒng)的評估值。根據(jù)評估值可以判斷系統(tǒng)的運行情況。

2 實驗測試

　　針對某區(qū)網(wǎng)絡實際情況對評估系統(tǒng)進行了測試，其中效能評估分為輸入?yún)?shù)部分和矩陣計算兩大部分。效能評估時首先對程序的原始設定進行清空，然后設置可用性行向量A、能力矩陣C各個選項的權值以及可信賴矩陣D，根據(jù)A、D、C矩陣計算顯示評估結果。計算結果保存需要用到MySql數(shù)據(jù)庫。

　　評估過程各個參數(shù)的設定需要人工進行評分，范圍為0~100%，包含了好、中、差三種情況的結果對應值。依據(jù)某網(wǎng)絡性能的客觀指標值設置各參數(shù)情況如圖4所示。圖5為可視化界面，描述了根據(jù)圖4對矩陣C各參數(shù)的配置設定得到的效能評估值。

　　選取某通信網(wǎng)絡的幾個重要性能指標，測試在參數(shù)取值不同的情況下對通信效能評估值的影響，測試結果如表1所示。

　　通過理論分析可知道，A和D的取值情況會受到網(wǎng)絡故障診斷的影響，通信保障能力C則綜合反映了幾個性能指標對網(wǎng)絡性能的影響程度。通過實驗測試結果可以得出，信道抗干擾能力、平均無故障率和通信系統(tǒng)機動性是影響網(wǎng)絡性能的三個最主要因素，隨著抗干擾能力、平均無故障率、通信系統(tǒng)機動性的增強，網(wǎng)絡效能評估值相應提高。實驗表明通過對各個參數(shù)具體的設定，可以較好地將影響網(wǎng)絡性能的因素反映在效能評估模型中。該方法能夠比較科學有效地分析、評估通信保障效能。通過ADC模型得出的評估值，可以用來對網(wǎng)絡資源進行優(yōu)化配置，并給管理者提供可靠的決策依據(jù)。

3 結束語

　　本文根據(jù)柵格化信息網(wǎng)的特點來構建效能評估模型，解決了性能指標過多而不便于客觀科學地評估網(wǎng)絡保障效能的問題。對網(wǎng)絡保障效能評估系統(tǒng)采用了可視化的實現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)評估系統(tǒng)操作不方便、不利于應用推廣的問題。整個系統(tǒng)結合了專家經(jīng)驗和客觀指標值來設計，提高了評價的科學性。柵格化信息網(wǎng)保障效能評估系統(tǒng)是提高網(wǎng)絡可靠性，提高信息網(wǎng)保障效能的必然需求。該平臺能夠對信息網(wǎng)絡管理中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，為信息網(wǎng)保障效能提供了科學的依據(jù)。

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