题目：基于典型排队模型的通信网络可靠性加速试验方法研究

随着网络使用的普及，网络规模、使用频度和网络负载持续增大，网络用户对传输及时性要求越来越高，网络延迟故障影响也越来越大。由拥塞造成的及时可靠性逐渐成为了现代通信网络信息服务必须考虑的重要问题。试验是考核网络可靠性的重要途径。然而，网络任务周期普遍较长，导致网络可靠性试验时间过长。为了快速在可靠性试验中暴露设计缺陷，确定网络可靠性水平，有必要采取加速试验，增大网络“应力水平”而加速故障模式的出现。前人在传统硬件可靠性加速试验方面做出了很多贡献，提出了许多物理加速模型。然而对于网络这种特殊研究对象，还未有相应的加速模型和加速试验方法的研究。

本文围绕以上现存状况，创新的提出了网络加速模型和加速试验的概念和原理。针对不同网络通信机制和流量特征，确定/建立相应的排队模型，推导及时可靠性加速模型，进行各种参数下的模型验证，并在此基础上设计加速试验方法。本文的主要贡献如下：

（1）提出了网络及时可靠度加速试验的基本概念和原理。发现对于网络延迟来说，绝大部分故障机理就是诱发网络排队超时的过程，从而提出了基于排队论的网络及时可靠性加速模型的概念。该加速模型将决定加速试验所施加的应力大小、方式以及基于加速应力试验结果的网络及时可靠性外推方法，是开展可靠性加速试验的前提。

（2）将第一相似原理应用于网络及时可靠度表达式，成功建立了基于M/M/c排队系统的加速模型，并且通过多参数变化下的仿真验证；

（3）应用马尔科夫过程、拉普拉斯变换等方法建立了排队系统涵盖范围更加广泛的G/M/1和M/G/1加速模型。该模型借鉴了传统硬件加速试验方法的相关原理，并不依赖网络服务参数的事先获取和调整，适用性更强。最后设计了多组试验进行了模型验证，以考察各种参数对模型的影响。结果表明通过加速试验获得的可靠度值与原始网络的可靠度估计值相对误差非常小，证明了模型的有效性；

（4）依据数据到达时间分布（即流量模型）、服务时间分布、优先级、顾客源有无损失等特征，成功对以太网和AFDX等典型通信网络的排队模型进行识别。据此建立了数据在泊松到达和固定帧长情况下的及时可靠性加速模型。搭建了以太网仿真环境和实验室AFDX网络平台，开展了网络加速试验。通过仿真和试验验证，证明了通过加速试验确能较好的反映正常应力水平下网络的及时可靠度。