● 摘要
数据通信网络已经成为现代社会的神经系统，其可靠性水平的高低在很大程度上决定了网络性能是否能充分发挥。目前对网络设备可靠性的研究已有较多成果，然而，网络现在面对的情况是设备无故障，但网络所提供的服务依然无法满足用户的需求。因此，对网络业务可靠性的研究和度量就显得日趋重要。与传统可靠性评估方法相同，网络业务可靠性评估方法有三种：试验方法、仿真方法和解析方法。网络业务可靠性试验在网络可靠性评估中占有重要地位：一方面是在产品正式配置、使用前对产品评价、验证的重要关卡；另一方面也是对解析和仿真是否正确合理的重要验证手段。然而，目前关于网络业务可靠性试验的研究还很少，且缺乏可为工程操作所用的具体方法和流程。鉴于网络业务可靠性及其试验方法的重要性，本文提出网络业务可靠性评价参数的概念和模型，并建立一套完整的业务可靠性试验方法。该研究的成果不仅可以指导工程上通过试验对网络业务可靠性进行评估，也可作为仿真和解析方法的补充，具有重要的意义。本论文主要从以下几个方面展开研究：从工程的角度，根据系统工程的思想，提出了以业务为中心的网络可靠性概念和内涵。以此为基础，定义了数据通信网络可靠性评价参数：分别从业务实现所涉及到的硬件、软件两方面出发给出网络连通可靠性参数；从用户衡量网络所提供服务水平的三个方面——及时、正确、完整的角度定义了网络性能可靠性参数；结合网络拓扑可靠性和性能可靠性，定义了网络业务可靠性参数。从当前数据通信网络可靠性评估需求出发，从“试验前条件准备”、“试验中流量生成”、“试验后数据处理”三个方面给出了网络业务可靠性试验流程，并对流程中的每一个步骤给出了相应的定义和说明。对试验中两个关键步骤——试验剖面制定和试验数据处理进行了详细和深入的研究。给出了数据通信网络可靠性试验剖面的体系结构，包括任务剖面、环境剖面和试验剖面。其中，任务剖面是对网络任务想定的分析；环境剖面是对网络执行任务所处环境的描述；试验剖面是网络试验因素的表达。对网络所面临的环境因素进行了分析，明确了网络可靠性试验中不仅要考虑自然环境，也要考虑用户的使用情况。在基于概率和统计的可靠性研究中，产品故障分布是进行可靠性试验评价的基础。论文提出一种基于故障分布的通信网络业务可靠性指标评价方法，通过对试验数据进行故障分布拟合确定通信网络故障分布，由此分布对网络可靠性指标进行评价。以上述研究成果为基础，以目前航空电子系统机载数据网络的实际需求为背景，设计并初步实现了航空电子全双工交换式以太网络（Avionics Full Duplex Switched Ethernet，简称AFDX）试验平台，并进行了AFDX业务可靠性试验。证明本论文方法的正确性和实用性。