Программный комплекс имитационного моделирования и расчета стационарных вероятностей и оценки надежности резервированной системы с произвольными распределениями времени безотказной работы и ремонта её элементов

С быстрым развитием и распространением компьютерных сетей и информационных технологий, перед исследователями возникают новые сложные и комплексные задачи как прикладного, так и теоретического характера по исследованию надежности и доступности сетей и систем передачи данных. Одной из них является исследование надежности резервированных систем передачи данных между устройствами. Одним из основных условий стабильной работы системы передачи данных между устройствами является нечувствительность качества и эффективности системы к изменениям исходных параметров модели. Анализ такой чувствительности, который предполагается провести в рамках данной работы, является одним из новых направлений исследований сетей передачи данных последующих поколений. Мы рассматриваем имитационную модель восстанавливаемой системы передачи данных как модель замкнутой однородной системы холодного резервирования с одним ремонтным устройством с произвольной функцией распределения времени безотказной работы и произвольной функцией распределения времени ремонта её элементов. Для анализа и сравнения результатов были выбраны следующие распределения времени безотказной работы и времени ремонта элементов: Экспоненциальное (M), Вейбулла-Гнеденко (WB) и Логнормальное (LN). Ранее в [1] было показано, что явные аналитические выражения для стационарного распределения рассматриваемой системы удается получить не всегда. Разработанная в этой работе имитационная модель позволила исследовать надежность системы, определяемую как стационарную вероятность безотказной работы системы, а также получить оценки характеристик надёжности системы. Также получены значения коэффициента ρ (относительная скорость восстановления) при котором достигается заданный уровень надежности, построены графики зависимости вероятности безотказной работы системы и графики равномерной разности результатов имитационной модели для разных распределений в зависимости от относительной скорости восстановления. Программная реализации алгоритмов имитационного моделирования была осуществлена на основе языка R.

With the rapid development and proliferation of computer networks and information technologies, researchers are faced with new complex problems, both applied and theoretical, of studying the reliability and availability of networks and data transmission systems. One of them is the reliability study of redundant data transmission systems between devices. One of the main conditions for the stable functioning of the data transmission systems is the insensitivity of their quality and effectiveness to changes in the initial parameters of the model. The analysis of such sensitivity, which is supposed to be carried out as part of this work, is one of the new directions in the research of the next-generation data transmission networks. We consider the simulation model of the repairable data transmission system as a model of a closed homogeneous cold standby system with one repair unit with arbitrary distribution functions of uptime and repair time of its elements. In this paper, we study the system-level reliability using the simulation approach. Also, we obtained the values of the relative recovery speed at which the desired level of reliability is achieved, presented plots of the system failure probability and plots of the uniform difference of the obtained simulation results against the relative speed of recovery. The simulation algorithm was implemented based on the R language.