Расчет надежности локально-вычислительной сети

Структура ЛВС РЦУ

Если сеть Ethernet нуждается в большей пропускной способности, можно добиться этого путем добавления 10-портового коммутатора Ethernet или концентратора Fast Ethernet. Каждое из этих устройств обеспечивает суммарную пропускную способность 100 Мбит/с, но разными путями.

Fast Ethernet - результат развития технологии Ethernet. Базируясь на том же протоколе CSMA/CD (коллективный доступ с опросом канала и обнаружением коллизий), устройства Fast Ethernet работают со скоростью, в 10 раз превышающей скорость Ethernet. 100 Мбит/с. Fast Ethernet обеспечивает достаточную пропускную способность для таких приложений как системы автоматизированного проектирования и производства (CAD/CAM), графика и обработка изображений, мультимедиа. Fast Ethernet совместим с 10 Мбит/с Ethernet, так что интеграцию Fast Ethernet в ЛВС удобнее осуществить с помощью коммутатора, а не маршрутизатора.

Для построения ЛВС регионального центра управления выбираем топологию сети типа «звезда» и сетевую архитектуру 100BaseFX/TX (Fast Ethernet) с пропускной способностью 100 Мбит/с. Локальные сети Ethernet и Fast Ethernet строятся на основе витой пары и концентраторов (коммутаторов) по физическим топологиям «звезда». В данном случае, в качестве центрального узла используем концентратор (HUb) на восемь портов.

Для соединения узлов сети с концентратором используем патч-корды длиной 5м.

Каждое рабочее место оборудуется одной настенной розеткой с двумя восьми контактными информационными разъёмами (под вилку RJ-45) в соответствии со стандартом Т568В.

Для разграничения сети управления аппаратурой SMS-600V, SMS-150C и ЛВС РЦУ используется маршрутизатор CISCO 771M.

В сети нет выделенного сервера, т.е. сеть является одноранговой.

В качестве операционной системы АРМов используется операционная система WINDOWS XP Professional.

8.2 Расчет надежности локально-вычислительной сети

Под надежностью элемента (системы) понимают его способность выполнять заданные функции с заданным качеством в течение некоторого промежутка времени в определенных условиях. Изменение состояния элемента (системы), которое влечет за собой потерю указанного свойства, называется отказом. Системы передачи относятся восстанавливаемым системам, в которых отказы можно устранять.

Одно из центральных положений - теории надежности состоит в том, что отказы рассматривают в ней как случайные события. Интервал времени от момента включения элемента (системы) до его первого отказа является случайной величиной, называемой "время безотказной работы". Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой (по определению) вероятность того, что время безотказной работы будет менее t, обозначается q(t) и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0...t. Вероятность противоположного события - безотказной работы на этом интервале - равна

р(t) = 1 – q(t).

Мерой надежности элементов и систем, является интенсивность отказов l(t), представляющая собой условную плотность вероятности отказа в момент t, при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями l(t) и р(t) существует взаимосвязь

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна . В этом случае

Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы (наработки на отказ) находят как математическое ожидание случайной величины "время безотказной работы"

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов

Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Пусть p₁(t), p₂(t),…, p_r(t)- вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0...t, r - количество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории надежности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов

где - интенсивность отказов системы, ч^-1;

- интенсивность отказа i-го элемента, ч^-1.

Среднее время безотказной работы системы , ч, находится по формуле

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых элементов и систем относится коэффициент готовности

где t_в- среднее время восстановления элемента (системы).

Он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.

Методика расчета основных характеристик надежности ЛВС состоит в следующем: расчет интенсивности отказов и среднего времени наработки на отказ тракта.

В соответствии с выражением интенсивность отказов ЛВС , ч^-1, определяют как сумму интенсивностей отказов узлов сети (две рабочие станции, два концентратора, модем, и сервер) и кабеля

где - интенсивности отказов РС, концентратора, модема, сервера, одного метра кабеля соответственно, ч^-1;

- количество РС, концентраторов, модемов, серверов;

- протяженность кабеля, км.

Вычислим среднее время безотказной работы ЛВС по формуле (8.3).

Вероятность безотказной работы ЛВС в течение заданного промежутка времени t₁=24 ч (сутки), t₂ = 720 ч (месяц) при =1,28·10^-4 ч^-1 находят по формуле (8.2).

При t = 24 ч (сутки)