通信工程師交換技術(shù)考試控制系統(tǒng)的可靠性[1]

3.6.4 控制系統(tǒng)的可靠性

1.基本概念

可靠性就是指產(chǎn)品在規(guī)定購時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力。如果將這句話改成“在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的成功概率”這就是可靠度的定義。這是一個(gè)定量指標(biāo)。

“完成規(guī)定功能”有不同含義。如果“完成規(guī)定功能”是指系統(tǒng)的技術(shù)性能，則可靠性指標(biāo)可用系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間（MTBF）來描述。它依賴于系統(tǒng)中各元器件正常工作的概率和系統(tǒng)的組成。通常所指的可靠度就是這個(gè)含義。如果“完成規(guī)定功能”是指系統(tǒng)的維修性能，則可靠度就可用系統(tǒng)平均維修時(shí)間（MTTR）表示。這種條件下的“成功概率”通常稱為“維修度”.如果“完成規(guī)定功能”是指技術(shù)性能和維修性能的綜合，則可用可用度A來表示：

長期以來對通信產(chǎn)品沒有可靠性指標(biāo)，但是隨著通信技術(shù)，尤其是程建交換技術(shù)的發(fā)展，逐步在通信產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范中也提出了可靠性指標(biāo)。

　　2.和可靠性指標(biāo)有關(guān)的一些基本定義

在討論可靠性計(jì)算以前我們先要弄清一些有關(guān)名詞和定義。

　?。?）失效率和平均故障間隔時(shí)間

失效率就是單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的失效次數(shù)，即失效速率。從一定意義講失效率是時(shí)間的函數(shù)。但是對于大量電子元件構(gòu)成的電子設(shè)備來說，經(jīng)過一段老化以后，失效率是一個(gè)常數(shù)，這點(diǎn)從理論上也已得到證明。我們把失效率記作“V',單位為h負(fù)一次方。對于可維修系統(tǒng)來說，失效率也稱作故障率。

和失效率相對應(yīng)的為”平均故障間隔時(shí)間“,即是經(jīng)常碰到的MTBF（MeanTimeBetweenFailure）。

失效率和平均故障間隔時(shí)間互為倒數(shù)，即

（2）修復(fù)率和平均故障修復(fù)時(shí)間

單位時(shí)間內(nèi)修復(fù)的故障數(shù)叫作修復(fù)率u,記作單位為h負(fù)一次方，和修復(fù)率相對應(yīng)的是平均故障修復(fù)時(shí)間MTTR（MeanTimeToRepair）。

修復(fù)率與平均故障修復(fù)時(shí)間互為倒數(shù)，即

　?。?）可靠度和維修度

前面已經(jīng)說過，可靠度就是”在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下系統(tǒng)完成規(guī)定功能的概率“.可靠度是時(shí)間的函數(shù)，用/f（0表示。在時(shí)刻f的可靠度為

對于可維修系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的可維修的概率稱作維修度。它的定義為”可維修系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成維修而恢復(fù)到規(guī)定功能的概率“,用謂0表示。在時(shí)刻t的維修度為

（4）可用度和不可用度

對于可維修系統(tǒng)來說，要考慮系統(tǒng)的維修率因素。這時(shí)系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)和規(guī)定條件下完成功能的概率叫作”可用度“或”有效度“,記作/I.關(guān)于”可用度“W的計(jì)算，可以利用狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程的概念（系統(tǒng)從設(shè)備損壞時(shí)的故障狀態(tài)經(jīng)過維修轉(zhuǎn)移到正常狀態(tài)），用隨機(jī)過程中的馬爾科夫過程來計(jì)算。我們這里不給出詳細(xì)的計(jì)算過程，僅給出最后的計(jì)算結(jié)果。

在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)X和//都接近為一個(gè)常數(shù)值，這時(shí)可用度為

和可用度相對應(yīng)的是”不可用度“或”失效度“.它是在考慮系統(tǒng)的維修率因素時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)和規(guī)定條件下喪失規(guī)定功能的概率。記作u

3.可靠性指標(biāo)的計(jì)算

一個(gè)交換系統(tǒng)包含許多部件，其中有的部分如用戶電路、中繼電路、交換網(wǎng)絡(luò)等包括多套設(shè)備，只有在全部設(shè)備發(fā)生故障時(shí)才引起系統(tǒng)中斷。因此，它們內(nèi)部是屬于并聯(lián)結(jié)構(gòu)。而不同部件之間的組合屬于串聯(lián)結(jié)構(gòu)。這樣在計(jì)算可靠性參數(shù)時(shí)要考慮各部件的失效率，即

具體對程控交換機(jī)來說可以寫成：

在上面的各個(gè)因素中，尤以交換系統(tǒng)的處理機(jī)（CPU）產(chǎn)生的影響最大，因?yàn)樘幚頇C(jī)的故障可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中斷，就會(huì)影響到所有用戶的通信。因此，我們主要考慮處理機(jī)的故障對交換系統(tǒng)的可靠性的影響。

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