―种综合化系统任务有效性度量方法

赵宁社

(西安文理学院信息工程学院,陕西 西安 710065)

―种综合化系统任务有效性度量方法

赵宁社

(西安文理学院信息工程学院,陕西 西安 710065)

针对综合化系统的任务有效性度量问题,提出了适合综合化电子系统使用的基于马尔科夫排队网络的任务有效性度量模型,基于对模型的分析,给出了一种对综合化系统进行健康度量的方法。

综合化系统;任务有效性;模型;度量

复杂系统综合化是当前大型电子控制系统发展的必然趋势,如现代航空电子管理系统［1］,大量工作基于健康管理。系统管理平台是综合化系统的顶层平台,其有效性是整个综合化系统有效性的关键［2一3］,本文重点面向任务过程实现机制提出任务有效性度量方法。

1 基于马尔科夫排队网络的评价模型

综合化系统资源平台可以被视为一个离散事件动态系统(DEDS)。利用排队网络模型加以研究,除可以把握任务过程外,还可以研究系统的规划和控制。

资源排队网络由服务中心按一定的网络结构组成系统,每个服务中心由顾客、排队和服务台组成。某种资源扮演服务台,顾客是功能对资源平台提出的操作请求。

设输入请求流为速率λ的Poisson流,每个资源的服务时间是参数为μ的负指数分布,所以服务中心的服务速率为cμ,依据排队论,任务过程符合M/M/c的队长概率分布。

2 综合化系统任务有效性度量

2.1 基于Fork一Join排队网络的度量原理

任务过程中可能涉及多次分解和组合,直至完成任务过程。在综合化系统中,同步离开的节点称为Fork点,同步到达的节点,称为Join点。采用一个有向图G=(V, E)来描述,其中节点表示服务台,服务台就是节点集合V。N为网络中所含的服务台个数,服务规则为FCFS,链路集合。

并且,假设进入服务台j的第n顾客的到达时刻为ajn,服务时间为αjn,那么服务台j的第n顾客的服务完成时间就可以由它们完全确定。

设M类资源的缓冲区容量为{N1,N2,…,NM}。那么若资源m的队列(1＜=m＜=M)所包含请求操作数位im,系统状态为i1,i2,…,iM,此状态空间集为：。

2.2 基于Fork一Join网络的系统任务有效性度量

综合化系统中,对任务的统一调度下,系统具有集中缓冲区,并且需求可按批到达。假设资源平台具有容量为N的集中排队空间和M类资源,需求按成批输入方式进入。批输入流为速率为λ的Possion流。那么每一批需求x为一个随机变量,当x＞M+N时会让容纳不了的需求损失掉,因此可以约定随机变量的值域为1～M+N。概率表达为P(x=i)=αi,概率分布{αi}满足概率完全性条件。

每个需求均可独立在各个资源上接受服务,其服务时间服从于服务率为μ的指数分布,服务过程相互独立。服务规则为FCFS,但每批需求的服务次序是随机的。输出缓冲区可以看作一个Join结点。

n(t)为时刻t资源平台的需求数,其中包括正在接受服务和排队的需求。{n(t)}组成一个马尔科夫过程,其状态空间为{1,2,…,M+N}。时刻t的需求数等于i的概率为Pi(t)=P(n(t)=i),那么,由于n(t)的有限不可约马尔科夫性,总存在。因此利用需求流的平衡关系可以建立系统稳态平衡方程。

设μ为资源对需求的服务率,λ为需求流到达速率,αj为需求数x=j的概率,Pi为平台中需求数等于i的稳态概率。那么平台的稳态平衡方程如式(3)所示。

P0可以结合归一化公式得到。

对服务平台来说,总体任务服务过程需求满足率(即任务有效性)可以通过式(4)来估计：

3 结束语

本文针对系统健康的任务有效性度量问题,提出了综合化系统资源能力组织的马尔科夫排队网络模型,通过需求满足率给出了任务能力的度量方法。

［1］王国庆,谷青范,王森,等.新一代综合化航空电子系统构架技术研究［J］.航空学报,2014,35(6):20一33.

［2］刘恩朋,杨占才,靳小波.国外故障预测与健康管理系统开发平台综述［J］.测控技术,2014,33(9):1一4.

［3］赵宁社.一种面向航电系统综合化的资源缺陷检测模型［J］.电子设计工程,2013,21(13):40一43.

A Method of Tasks Effectiveness Measurement for Integrated System

Zhao Ningshe
(School of Information Engineering,Xi’an University,Xi’an Shanxi 710065)

To explore the tasks effectiveness measurement in integrated system,a tasks effectiveness measurement model based on Markov queuing network suitable for integrated electronic system is provided in this paper.A health measurement method based on the analysis on this model is put forward for integrated system.

integrated system;task effectiveness;model;measurement

TP39

A

1003一5168(2015)07一0032一2

2015一6一2

赵宁社(1975.4一),男,硕士研究生,讲师,研究方向:分布计算与高可用计算。