Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali.

Az előadások a következő témára: "Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali."— Előadás másolata:

1 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 186. fólia 11. Forgalom- és megbízhatóság-elméleti alapok Forgalomelméleti alapok  Kapcsolóeszközök esetében  Vezérlők (processzorok) esetében Megbízhatóság-elméleti alapok  Működőképesség és megbízhatóság  Tartalékolási módszerek

2 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 187. fólia Kapcsolóeszközök forgalomkezelő képességének meghatározása

3 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 188. fólia Kapcsolat hívó és hívott között (beszédállapot) időtengely Hívás- jelzés Hívószám beadása Hívás kezdeményezése (a hívó felvesz) Készenléti jelzés (T-hang) adása Az összeköttetés felépült A hívott jelentkezik Csengetés tartama Hívásfelépítés kezelése Díjkötelezettség időtartama Hívó vagy hívott letesz (a kapcsolat megszűnése – bontás) A hívott vonal foglaltságának tartásideje A hívó vonal foglaltságának tartásideje Az összeköttetés felépítése elindul TH Egy összeköttetés felépítésének fázisai

4 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 189. fólia Beszédkapcsolat hosszának alakulása t Tartásidők mért gyakoriságértékei Tartásidő hossza [perc] Függvényértékek t=t h1 t=t h2 P = p(t h1  t  t h2 ) Definíció szerint az f(t) függvény, vagy a gyakoriság-függvény alatti kijelölt terület mértéke (P) annak valószínűségét adja, hogy a tartásidő (t) számított, illetve mérhető értéke a t h1 … t h2 intervallumba esik: A mért és számított függvény alatti, a t h1 … t h2 intervalummal kijelölt területek különbsége f(t) Az exponenciális eloszlás számított sűrűségfüggvénye: ahol  k az átlagos tartásidő hossza 1/  k

5 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 190. fólia Teljes elérhetőségű fokozat (térosztásos modell) KAPCSOLÓFOKOZAT 123 4S 1 2 3 4 n K i m e n e t i n y a l á b B e m e n e t i n y a l á b Kapcsolóelemek

6 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 191. fólia Hívásszámok alakulása egy kapcsolófokozatban Egyidejű összeköttetések száma 0 02468 1012141618202224 Egy nap órái n m Az egyidejű összeköttetések határértéke veszteségmentes kapcsolás esetén (n > S) Az egyidejű összeköttetések határértéke veszteséges kapcsolás esetén (n < S) Elvesző hívások száma (forgalmi veszteség)

7 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 192. fólia A forgalom definíciója és mértékegysége [erlang] Egységnyi a forgalom(A = 1 erlang),ha Q = T Az erlangban mért forgalom értelmezése: Egy nyaláb vonalainak száma: n A nyalábon mérhető forgalom: A erlang a megfigyelés tartama alatt a nyaláb n vonala közül átlagosan A darab van foglalt állapotban Jelentése: Feltételezés: [erlang]

8 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 193. fólia Alapfogalmak a forgalmi méretezéshez Bemenetekből álló nyaláb 1 S Kimenetekből álló nyaláb 1 n Kapcsolófokozat Átvitt forgalom (A) Forgalmi igény + megismételt hívások = Felajánlott forgalom (A f ) 2) Veszteséges rendszer: Amikor egyetlen szabad kimenet sincs, akkor a bemeneteken felajánlott hívások nem érik el a kimeneteket és elvesznek (elvesző forgalom: A v ). 1) Ha a megismételt hívások száma elhanyagolható a forgalmi igényhez képest: Forgalmi igény  Felajánlott forgalom A = A f – A v Megjegyzések:

9 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 194. fólia Időtorlódás – Hívástorlódás Azokat az időtartamokat, amelyek alatt egy fokozat minden kimenete foglalt, veszélyes időszakasznak (t v ) nevezzük Megfigyelés időtartama (T) IDŐTORLÓDÁS (E): Időtengely Ha minden kimenet foglalt, a hívások nem képesek áthaladni a fokozaton: HÍVÁSTORLÓDÁS (B) B = Elvesző forgalom Felajánlott forgalom t v1 t v2 t v( m -1) t v m

10 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 195. fólia Erlang B-formula – I. Feltételek: 1) Veszteséges rendszert vizsgálunk 2) A bemenetek száma jóval nagyobb, mint a kimeneteké (S >> n) 3) A lefoglalások tartásideje exponenciális eloszlást követ 4) Statisztikai egyensúly áll fenn (a változások sebessége lassú) Hívástorlódás = Időtorlódás E n (A f ) = B Ebben az esetben:

11 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 196. fólia Erlang B-formula – II. 

12 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 197. fólia Az n = f (A f ) függvény pontjainak az a tartománya, ahol E = E n (A f ) < k Erlang diagram: n = f(A f, E) AfAf Fölfelé kerekítés n egész számú értékei Az n = f (A f ) függvény azon pontjainak sora, ahol E = E n (A f ) = k Az n = f (A f ) függvény pontjainak az a tartománya, ahol E = E n (A f ) > k Kimenetek száma (n) Felajánlott forgalom (A f )

13 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 198. fólia Kétfokozatú linkrendszer 1 k 1 n Az A-B linkek feltételezett forgalmi terhelése (b) A bemenetekről a kiválasztott irány felé felajánlott forgalom (A f irány ) Bemeneti vonalak 1 m 1 m Kimeneti irányok vonalai Kiválasztott, n-vonalas irány 1. irány m-edik irány A1A1 AiAi AkAk B1B1 BjBj BnBn z-edik irány 1 j n AiAi B1B1 BjBj BnBn

14 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 199. fólia Időtorlódás számítása kétfokozatú linkrendszerben A Jacobaeus formula:

15 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 200. fólia Erlang B-formula, rekurzív képlet: Bizonyítható, hogy ha is merjük E x-1 (A f ) értékét, abból E x (A f ) így számítható: Biztosan állítható, hogy Ennek ismeretében sorjában meghatározható E 1 (A f ),E 2 (A f ),E 3 (A f ),…E n-1 (A f ), és végül En(Af)En(Af)

16 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 201. fólia Kétfokozatú link-rendszer forgalmi méretezése 1. irány m-edik irány A1A1 AMAM B1B1 BNBN 1 n 1 k A irány = a bemenetekről a kiválasztott irány felé felajánlott forgalom értéke b = az A és B fokozat közötti linkeknél feltételezett átlagos forgalom Jacobaeus formula (a kiválasztott irány elérhetetlenségének valószínűsége): 1 m 1 m Kiválasztott irány ArAr BxBx k-adik irány 1 1 1 n n n

17 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 202. fólia Szimmetrikus, T-S-T architektúrájú digitális kapcsolómező forgalomkezelői ekvivalense T be 1 1 1 1 1 N 1 N N N 1 N N N N 1 1 x 1 N N 1 x x x 1 N N 1 x x 1. irány S-kapcsoló ekvivalense Bemeneti T-kapcsolók ekvivalense T be M T ki 1 T ki m k-adik irány m-edik irány Kimeneti T-kapcsolók ekvivalense T be r T ki k IR 1 IR N IR x

18 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 203. fólia Szimmetrikus, T-S-T architektúrájú kapcsolómező blokkoltsági valószínűségének számítása Jacobaeus formula: Blokkoltság valószínűségének számított értékei: N Csatornaszám/irány A Erlang/irány b Erlang/link B Blokkoltság valószínűsége 30200,81,6×10 -3 2562050,84,4×10 -7 5124100,82,0×10 -13

19 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 204. fólia Kapcsolóelemek forgalomkezelő képességének méretezése (összefoglalás) A méretezés valószínűségelméleti alapokra épül. A méretezés célja: annak meghatározása, hogy egy kapcsolóelem kimenetei (egy átviteli út csatornái) milyen valószínűséggel válnak egyidejűleg foglalttá, ha ismerjük (vagy feltételezzük) az adott irányban felajánlott forgalom mértékét. Tehát a méretezés paraméterei: – a vizsgált fokozat kimeneteinek (a vizsgált átviteli út csatornáinak) száma, – a kimenet irányában (az átviteli út irányában) felajánlott forgalom mértéke, – az adott irányban megengedett veszteségi valószínűség.

20 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 205. fólia A nyalábban – a megfigyelés időtartama alatt – a hívások száma: c=19, az i-edik beszélgetés tartásideje: t hi, a t hi tartásidők átlagértéke: t átl A c számú hívás, vagyis a nyaláb forgalmának volumene: A telefonforgalom definiálása – I. t h1 t h2 t h3 1. t h4 t h5 2. t h6 t h7 t h8 3. t h9 t h10 4. t h11 t h12 t h13 5. t h14 t h15 t h16 6. t h17 t h18 t h19 7. 7 vonalból álló nyaláb Megfigyelés időtartama (T) Egy-egy hívás tartásideje

21 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 206. fólia ahol T = megfigyelés ideje A forgalom intenzitása (röviden: a forgalom): A telefonforgalom definiálása – II.

22 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 207. fólia a megfigyelés időtartama alatt a vonal foglalttá válásának valószínűsége. A forgalom mértékének értelmezése I. A kapcsolt forgalom mértékegysége: erlang II. Az erlangban kifejezett forgalom értelmezése – n-tagú csoport (n vonalból álló nyaláb) esetében: a) a nyalábban egyidejűleg foglalt vonalak számának várható értéke; b)a kezdeményezett hívások számának várható értéke az átlagos tartásidőnek megfelelő időtartam alatt – egytagú csoport (egyetlen vonal) esetében: A forgalom értéke akkor 1 erlang (A = 1 erlang), ha a volumen értéke egyenlő a megfigyelés időtartamával (Q=T)

23 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 208. fólia Vezérlőegység forgalomkezelő képességének meghatározása A forgalomkezelő képesség mérőszáma vezérlőegységek esetében Kapcsolóeszközök és vezérlőegységek forgalomkezelő képességének összehasonlítása Gyakorlati megfontolások

24 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 209. fólia Feladatkezelés elve – Virtuális gép Programtár Adatok CPU FIZIKAI GÉP (hardver) VIRTUÁLIS GÉP (szoftver) Adattár Egyidejűleg futtatható folyamatok száma: k Folyamat- rekordok 1 2 k i A d a t t á r Programtár i-edik folyamat adatai Folyamat- rekord CPU i

25 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 210. fólia Az igénykezelés elvi vázlata Felsőszintű igénykapu Felsőszintű igénysor Középszintű igénykapu Középszintű igénysor Folyamat- kezelés Eredmény Végrehajtandó feladat a kijelölt folyamatban órajel Alapszintű igénykapu Alapszintű igénysor K F K A F F TT Ciklikus futásvezérlés idődiagramja (pl.): Futásvezérlés szintjei (F, K, A) K-szintű futás megszakítása folytatása Átkapcsolás alacsonyabb szintre, ha itt már nincs várakozó igény Nyitás t Futásvezérlés ciklusideje (T ≈ 8~10 ms) Ciklikus futásvezérlés F K A

26 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 211. fólia Híváskezelés és műveleti idők Kapcsolat hívó és hívott között (beszédállapot) időtengely Hívás- jelzés Hívószám- beadás, analizálás TH időtengely Hívás felépítésé- nek műveletei Beszédkapcsolat létrehozásának és bontásának műveleti Kapcs. A hívás kezelésének és felépítésének fázisai: A híváskezelés műveletei Műveleti lépések

27 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 212. fólia Processzor működési idői A vezérlő ciklusidőnkénti terhelésének mértéke Ciklusidő (t ciklus ) = konstans Ciklusidő = konstans 11 22 nn Egy-egy folyamat műveleti idői (  i ) a ciklusidőn belül, függetlenül attól, hogy az adott feladatot a rendszer milyen futási szinten kezeli. Az elvégzendő műveletek száma (n) ciklusidőnként változhat A vezérlő ciklikusan végzi a folyamatok kezelését – az operációs rendszer folyamatát ( ) is beleértve t Feladatvégzés időtartama

28 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 213. fólia Egy forgalmi eset kezeléséhez szükséges műveleti idők összessége Tartásidő hosszúsága Kezelt hívások száma egy forgalmas óra alatt 90% A vezérlő terhelésé- nek mértéke A kezelhető hívások számának felső határa (BHCA) Állandó működés (operációs rendszer) terhelése Híváskezelésekből adódó terhelés A processzorok forgalomkezelő képességének mérőszáma: BHCA (BHCA = Busy Hour Call Attempts – a.m. forgalmasórai hívások száma) A vezérlő terhelésének mértéke=a cikluson belüli műveleti idők és a ciklusidő hányadosának várható értéke a) Egyetlen hívás kezelésének processzor- terhelése a tartásidő függvényében b) Processzor forgalmi terhelése a kezelt hívások számának függvényében

29 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 214. fólia Kapcsolómező és processzor forgalomkezelő képességének összevetése A két jellemzőt megadó formulák: és A fentiekből adódik a processzortól megkövetelt forgalomkezelő képesség értékének alsó határa: Egy kapcsolórendszer által kezelt forgalmat (A), amely alapvetően a hívások számával és a tartásidők hosszával összefüggő fogalom, erlangban fejezik ki. A kapcsolórendszer vezérlőjének terhelését az igénybevételek (hívások) száma határozza meg, és ezt a forgalm,i terhelést BHCA-ban adják meg. ahol c = a kezelt hívások száma, t átl = a hívások tartásidőinek átlaga, T = a megfigyelési időtartam.

30 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 215. fólia Gyakorlati megfontolások A forgalmi keverék azt tartalmazza, hogy a felhasználás helyén a telefonforgalmat várhatóan milyen hívástípusok adják, és ezek a hívástípusok (forgalmi esetek) milyen hányadban szerepelnek. A vezérlőt jellemző BHCA értéket csak nagyon bonyolult módon lehet kiszámítani, ezért a gyártók számítógépes emuláció alapján állapítják meg. A vezérlés forgalmi terhelése nem csak a forgalom mennyiségétől, hanem annak típusától is függ (pl. kezdeményezett helyi vagy távhívás, végződő helyi vagy távhívás stb.). A vezérlés forgalmi terhelésének becslését ezért ún. “forgalmi keverék” (traffic mix) feltételezésével végzik el.

31 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 216. fólia Példa: Tételezzük fel, hogy háromféle forgalomforrás (1=helyi, 2=kimenő és 3=bejövő) keveréke terheli a központot, vagyis A központi vezérlőtől elvárt forgalomkezelő képesség (a forgalmas órában): Tételezzük fel, hogy a központban a helyi forgalom: a kimenő forgalom: a bejövő (végződő) forgalom: A1 = 3000 erlang, t 1átl = 2 perc tartásidő átlaggal, A2 = 1000 erlang, t 2átl = 3 perc tartásidő átlaggal, A3 = 1000 erlang, t 3átl = 3 perc tartásidő átlaggal. hívás/óra

32 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 217. fólia Megbízhatóság-elméleti alapok

33 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 218. fólia A közcélú telefonszolgálat folyamatosságának követelménye A közcélú telefonszolgálat folyamatos (24-órás) rendelkezésre-állását igénylő főbb tevékenységi körök: – gazdasági és kereskedelmi élet, – egészségügyi szolgálatok, – közbiztonsági szolgálatok, – politikai élet stb. – tudakozói szolgálatok, A folyamatos rendelkezésre-állás gyakorlatilag a hardver-hibák következményei- nek kiküszöbölését jelenti. A nem közcélú telefonszolgálatok (pl. vállalati, intézményi hálózatok) esetében a folyamatos rendelkezésre-állás csak bizonyos alkalmazásoknál (pl. kórház- ban, erőműben stb.) lehet kötelező követelmény. A szoftver-hibák a szoftver megírásának hibáit jelentik, amelyek kiküszöbölése a hardver-hibákhoz képest más kategóriát jelent, így ezzel itt nem foglalkozunk.

34 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 219. fólia A megbízhatóság mérőszámai Hibamentes működési időtartam (MTBF = Mean Time Between Failures) Egy üzembe helyezett, és azt követően folyamatosan üzemben tartott funkcionális egységnél (egyetlen alkatrésznél, több alkatrészből álló áramkörnél stb.) átlagosan ennyi időtartam elteltével számíthatunk arra, hogy a szóban forgó elem az üzembe helyezését követően elromlik. Meghibásodási tényező ( ; nagyságrendje alkatrészeknél: 10 -3 … 10 -10 – típus-függő ) Annak valószínűsége, hogy egy adott típusú alkatrész valamilyen választott időegység (pl. egy óra) tartama során elromlik. A meghibásodási tényező reciprok értéke a hibamentes működési időtartamot jelenti, vagyis MTBF = 1/. Javítás átlagos időtartama (MTTR = Mean Time To Repair) Egy elromlott funkcionális egység kijavításához szükséges átlagos időtartam Használhatósági tényező (A = Availability factor) Egy funkcionális egység rendelkezésre állási valószínűségét adja meg, értékét az alábbi törtből számíthatjuk: Kiesési időarány (U = Unavailability) Egy funkcionális egységnél a hiba bekövetkezése miatti működésképtelenség időtartam-hányada: U = 1 – A 0 < A < 1

35 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 220. fólia Nagy megbízhatóságú működés kritériumai Az alkatrészek MTBF értéke minél nagyobb legyen (pl. néhány tízezer óra, vagy annál is több! – összehasonlításhoz: 1 év = 8760 óra), vagy meleg tartalékolást kell alkalmazni – ld. később! MTBF >> MTTR, mert akkor

36 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 221. fólia A megbízhatósági modell N elemből álló soros megbízhatósági modell: F2F2 F1F1 FNFN F3F3 FxFx Bármelyik elem (pl. az i-edik) kiesése (elromlása) a teljes rendszer leállását eredményezi. Be=1 Ki=1 Ki=0 Be=0 Ki=0 Az elemek meghibásodási tényezői: F 1  1 F 2  2 F 3  3 F i  i F N  N A modell eredő meghibásodási tényezője: 

37 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 222. fólia Folyamatos működés Bármilyen nagy megbízhatóságú alkatrészekből építünk meg egy rendszert, az véges valószínűséggel elromolhat, és a javítás időtartama alatt nem tudjuk működtetni. Ha egy rendszertől folyamatos használhatóságot kívánunk, akkor tartalékolásról kell gondoskodni. A tartalékolás lehet kétszeres, háromszoros vagy többszörös, attól függően, hogy a rendszert milyen célra alkalmazzuk. Közcélú telefon- központoknál elegendő a kétszeres tartalékolás (duplikálás). A tartalékolásnak különböző módszerei vannak – hideg tartalék – meleg tartalék A továbbiakban csak a meleg tartalékolás eseteivel foglalkozunk

38 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 223. fólia Tartalékolási módszerek Tartalékolni (meleg tartalékkal ellátni) lehet – a teljes rendszert, – a rendszer kiválasztott részeit külön-külön (rendszer-modulonként). A tartalékolt rendszer/modul addig tekinthető folyamatosan működőképesnek, amíg mindkét egység hibátlan, vagy a tartalékolt rendszerben legfeljebb egyetlen hiba van jelen. Ezért sokkal megbízhatóbb, ha a rendszert nem teljes egészében, hanem részenként tartalékoljuk, mert akkor az egyetlen hiba jelenléte részenként értendő.

39 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 224. fólia Tartalékolási módszerek (folytatás) Duplikált egység esetén az átlagos, leállás nélküli működési időtartam:

40 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 225. fólia Tartalékolási módszerek (folytatás) Példák: I. Tartalékolás nélküli egység, nagy megbízhatóságú alkatrészekből megépítve: alkatrészek száma: 1000 darab/egység alkatrészek meghibásodási tényezője (egységesen): = 10 -7 /óra Az egység átlagos, számított várható működési időtartama: MTBF egység = 10 000 óra (12 - 13 hónap) II. Tartalékolt egység, kisebb megbízhatóságú alkatrészekből meg-építve: alkatrészek száma: 1000 darab/egység alkatrészek meghibásodási tényezője (egységesen): = 10 -6 /óra Egy egység átlagos, számított működési időtartama: MTBF egység = 1 000 óra (5 - 6 hét) A tartalékolt rendszer várható folyamatos működési időtartama, ha egy hiba átlagos javítási ideje (MTTR) 3 óra: MTBF D = 167 667 óra ( kb. 19 év!)

41 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 226. fólia Szinkronizált üzemű tartalékolás Passzív egység Aktív egység Ellenőrző egység Közös bemenet Egyedi kimenetek Tesztelő bemenetek VEZÉRELT EGYSÉG Tiltva Engedélyezés Tiltás Riasztás eltérő kimenetek esetén Összehasonításhoz Mehet Parancsvevő TARTALÉKOLT VEZÉRLŐ EGYSÉG Vezérlő Parancsvevők Bemenet

42 Széchenyi István Egyetem, Műszaki tudományi kar Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Távközlési Tanszék Digitális kapcsolás- és jelzéstechnika Nappali hallgatóknak – 2009. tavasza © 2009, Dr. Seres Péter 227. fólia Terhelés-megosztásos tartalékolás 1. sz. kiszolgáló egység 2. sz. kiszolgáló egység 1. sz. kiszolgált egység Tiltva 2. sz. kiszolgált egység Tiltva Bemeneti információ (1. sz.) Bemeneti információ (2. sz.) Átváltási parancs a 2. sz. funkcionális egység elromlása esetén Kiszolgálási utak terhelés- megosztásos, tartalékolással (1. sz. funkcionális egység) Kiszolgálási utak terhelés- megosztásos, tartalékolással (2. sz. funkcionális egység) TERHELÉS-MEGOSZTÁSOS TARTALÉKOLÁSÚ FUNKCIONÁLIS EGYSÉG Tiltva Leválasztva Tiltva 1. sz. kiszolgáló egység 1. sz. kiszolgált egység Tiltva 2. sz. kiszolgált egység