Среднее Заочное отделение / 8 семестр / Эксплуатация программного обеспечения сетей телекоммуникаций / 10. Резервирование

Резервирование как основной способ повышения надежности сетей телекоммуникаций. Классификация резервирования.

Резервирование — одно из основных средств обеспечения заданного уровня надежности объекта при недостаточно надежных компонентах и элементах. Цель резервирования — обеспечить безотказность объекта в целом, т. е. сохранить его работоспособность, когда возник отказ одного или нескольких элементов. Наряду с резервированием путем введения дополнительных (резервных) элементов находят широкое применение другие виды резервирования. Среди них временное резервирование с( использованием резервов времени), информационное резервирование (с использованием резервов информации), функциональное резервирование, при котором используется способность элементов выполнять дополнительные функции или способность объекта перераспределять функции между элементами, нагрузочное резервирование, при котором «используется способность элементов воспринимать дополнительные нагрузки сверх номинальных, а также способность объекта перераспределять нагрузки между элементами.

Одним из эффективных методов повышения надёжности является резервирование - это способ повышения надёжности оборудования, путём подключения резервных элементов, блоков, систем.

1. Общая схема резервирования.

Представим, что в эксплуатации находится некий основной элемент (блок) оборудования и этот элемент (блок) резервирован такими же m – количеством элементов (блоков), см. Рис.6.

Рис. 6. Общая схема резервирования.

Если обозначить:

- надёжность всей схемы – P, надёжность i – ветви Pi,

• ненадёжность(вероятность отказа) всей схемы – Q, ненадёжность i – ветви qi,

то ненадёжность всей схемы будет вычислена по формуле:

, (23)

следовательно, надёжность всей схемы будет определяться по формуле:

, (24)

что доказывает - общая надёжность схемы больше надёжности даже самого ненадёжного элемента (блока), таким образом, применяя резервирование, можно получить высокие показатели надёжности оборудования в целом, используя для его построения даже малонадёжные элементы.

2. Общее резервирование - схема резервируется целиком, т.е. основная схема, состоящая из j – числа элементов, резервируется нескольким m - числом ветвей, каждая из которых имеет n – число элементов См. Рис. 7.

…

…

.

.

.

…

Рис. 7. Схема общего резервирования.

Для того, чтобы свести эту схему к общей, необходимо определить надёжность каждой ветви Pi. Если считаем, что надёжность каждого j – го элемента (блока) схемы известна, то надёжность каждой ветви Pi, а соответственно ненадёжность всей схемы исходя из формулы (23), определяется по формуле:

, (25)

тогда общая надёжность схемы, исходя из формулы (24), определяется по формуле:

, (26)

что означает, если количество n – элементов (блоков) велико, то даже с увеличением числа резервных ветвей, надёжность всей схемы будет невелика, стремиться к нулю.

3. Поэтому на практике в отрасли связи применяется раздельное резервирование, когда резервируется часть схемы или её модуль, см. Рис.8.

…

… … … …

Рис.8. Схема раздельного резервирования.

Получилась последовательная схема резервирования, с резервными ветвями целиком, в этом случае общая надёжность всей схемы будет определяться по формуле:

, (27)

это означает, что с увеличением резервных ветвей от 1 до m, даже при большом количестве n - элементов (блоков) в каждой ветви, общая надёжность всей схемы стремиться к 1 – max.

На предприятиях связи, для повышения надёжности, используют нагруженный восстанавливаемый резерв, когда резервный элемент (блок) находится в том же режиме, что и основной. Работоспособность, в случае её нарушения, резервного элемента подлежит восстановлению в процессе эксплуатации, тогда коэффициент готовности такого оборудования определяется по формуле:

, (28)

где - количество основных схем (элементов или блоков) в оборудовании,

- количество резервных схем для каждой - основной схемы,

- без резервирования.

Таким образом, резервирование позволяет значительно повысить единичные и комплексные показатели надёжности.

Классификация резервирования

Признак классификации	Вид резервирования и резерва
Способ включения резерва	Постоянное резервирование. Резервирование замещением
Кратность резервирования	Однократное резервирование Многократное резервирование
Схема включения резерва	Общее резервирование Раздельное резервирование
Состояние резерва	Ненагруженный резерв Облегченный резерв Нагруженный резерв
Характеристика резерва	Восстанавливаемый резерв Невосстанавливаемый резерв
Фиксация резерва	Фиксированное резервирование. Скользящее резервирование
Однородность резервирования	Однородное резервирование. Смешанное резервирование

Постоянное резервирование – резервирование, при котором резервные элементы участвуют в функционировании объекта наравне с основными.

Резервирование замещением – резервирование, при котором функции основного элемента передаются резерву только после отказа основного элемента.

Однократное резервирование (дублирование) – резервирование, кратность которого равна единице.

Многократное резервирование – резервирование, кратность которого выражается числом, большим единицы.

Общее резервирование – резервирование, при котором резерв пре­дусматривается на случай отказа объекта в целом.

Раздельное резервирование – резервирование, при котором резерв предусматривается на случай отказов отдельных элементов объекта или их групп.

Нагруженный резерв – резервный элемент, находящийся в том же рабочем режиме, что и основной элемент.

Облегченный резерв – резервный элемент, находящийся в менее нагруженном рабочем режиме, чем основной.

Ненагруженный резерв – резервный элемент, практически не несущий нагрузок.

Восстанавливаемый резерв – резервный элемент, работоспособность которого в случае отказа подлежит восстановлению.

Невосстанавливаемый резерв – резервный элемент, работоспособность которого в случае отказа не подлежит восстановлению.

Скользящее резервирование – резервирование замещением, при котором группа основных элементов объекта резервируется одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой отказавший основной элемент в данной группе.

Фиксированное резервирование – резервирование, при котором место подключения каждого резервного элемента строго определено заранее.

Смешанное резервирование – резервирование, при котором имеет место совмещение различных видов резервирования в одном объекте.

Однородное резервирование – резервирование, при котором в одном объекте используется лишь один вид резервирования.