基于AnyLogic的網絡運行維護能力分析

李強，蘇耀峰

（國防信息學院，武漢430010）

基于AnyLogic的網絡運行維護能力分析

李強，蘇耀峰

（國防信息學院，武漢430010）

網絡運行維護能力是網絡能力的重要組成部分，設計網絡運維能力的指標分類和具體指標，詳細分析網絡值勤模型、故障模型和調度模型，基于三類模型設置了仿真試驗參數并進行了仿真實驗，得出各個指標的典型值，為有效評估網絡運行維護能力提供數據支撐，具有較強的推廣應用價值。

網絡運行維護；運維能力分析；AnyLogic

0　引言

AnyLogic是一款常用的建模仿真軟件平臺，包括系統動力學（System Dynamic）、離散事件仿真（Discrete Event）以及基于主體（Agent Based）的建模。其建模語言具有獨特的靈活性，能讓用戶詳細捕捉到社會、經濟和生物等復雜系統運行特征。AnyLogic具有圖形化建模界面和對象庫，能讓用戶快速實現各領域建模。AnyLogic還支持面向對象的模型設計范式，為大型模型提供模塊化、增量化和層次化的構造方法。鑒于AnyLogic仿真平臺的強大功能，以及網絡運維能力分析涉及的要素眾多、組織復雜、業務繁重等特點，本文采用AnyLogic仿真平臺作為網絡運維能力分析的主要工具。

1　指標體系設計

1.1指標分類

在網絡運維能力的評估指標中，有些指標可以通過計算或者計算機仿真分析獲得，還有一些指標既不能計算也不能仿真，則只能通過定性分析評估來描述。為了區分這2類指標，給出如下指標屬性分類定義：

（1）可仿真計算指標

可測試指標用A表示。該類指標可以根據一定的事件產生分布規律（如泊松分布規律、指數分布規律等），按照一定的流程和規則，采取離散事件仿真的方法，選擇合適的計算機仿真工具平臺，通過仿真分析獲得。如故障處理完成率、應急響應平均時間等。

（2）可定性評估指標

可評估指標用B表示。該類指標值不具備仿真或計算獲得的條件，只能用定性分析評估的方法，通過專家評定的等級來表示，如維修技術支援能力、組織協調能力等。

1.2指標設計

網絡運行維護能力指完成網絡運行質量監控、運行管控、資源調控、質量評估和技術支援等任務的能力。該指標可進一步通過以下幾個指標綜合度量：

（1）網絡狀態監控能力，指機構對網絡運行狀態進行實時監視和控制的能力。該指標為B類指標。

（2）故障處理完成率，指網絡運行維護機構通過監控發現故障現象后，在規定時間內組織完成故障事件處理的比率，超過規定時間的視為未完成。故障處理完成率可通過仿真獲得統計值，為A類指標。

（3）平均故障處理時間，指網絡運行維護機構通過監控發現故障現象后，分析判斷故障、形成處置決策、組織協調各類資源、指導完成故障處理直至故障恢復全過程的平均時間。平均故障處理時間可通過仿真獲得統計值，為A類指標。

（4）資源調度完成率，指網絡運行維護機構在規定時間內組織完成網絡資源調度任務的比率，超過規定時間的視為未完成。資源調度完成率可通過仿真獲得統計值，為A類指標。

（5）平均資源調度時間，指網絡運行維護機構接受資源調度任務后，分析資源狀態、選擇信道路由、形成調度決策、組織完成資源調度任務全過程的平均時間。平均資源調度時間可通過仿真獲得統計值，為A類指標。

2　仿真模型設計

2.1值勤模型設計

值勤模型是整個仿真中的基礎模型，能夠根據所處環境、任務需求和自身狀態，制定相應的行動策略，獨立或者與其他模型共同完成某項任務。值勤模型是值勤業務的映射，其功能直接體現了各類值勤業務的職能，主要完成接收需求、建立任務列表、分配任務、監控任務完成情況、統計相關信息等功能。其內部處理流程如圖1所示。

圖1　值勤模型業務處理流程圖

模型首先檢測任務需求，根據任務分類插入相應的任務隊列；然后，判斷任務隊列是否為空，如果為空則直接完成本次任務，否則進行需求處理；檢查目前人員是否滿足該任務，如果滿足則進行任務分配，否則進行告警提示并保持該任務；最后，進行統計數據的更新，完成本次任務。值勤模型通過任務接口完成對上對下的信息交互，并對完成的任務總數以及延遲的任務數進行統計。

2.2故障模型設計

網絡運行故障模型用于模擬網絡運行維護中故障處理流程，獲取平均故障處理時間和故障處理完成率兩種指標。其內部處理流程如圖2所示。

模型接收到故障處理任務后，依據故障特征，判斷由何分隊處理任務，如果可以由線路維護分隊直接處理則直接處理，否則派出技術支援分隊處理；在故障處理完成后，通過網管系統核對故障和業務的恢復，并進行故障處理結果確認。網絡運行維護網絡故障處理模塊通過任務接口完成對上對下的信息交互，并對每次完成故障處理的時間進行統計。

圖2　故障模型業務流程圖

2.3調度模型設計

調度模型用于模擬資源調度等業務處理流程，獲取平均調度時間和資源調度完成率兩種指標。模塊首先接收調度請求，在完成資源核查后，啟動調度業務；添加調度任務，并從任務列表中取出最前的任務處理，調度任務需要明確主調單位、被調單位、完成時限、具體資源（如路由、端口、帶寬、接入碼、費率）等信息；而后下達業務實現任務，業務處理要素依據任務屬性進行有關業務數據配置，完成業務資源部署或調整的過程，如線路/光路的連接/拆除。此類活動一般由業務處理要素和設備維護要素配合，協作完成；最后，在完成業務測試、異常處理、完工回單后，結束本次調度任務。調度模型通過任務接口完成對上對下的信息交互，并對每次完成電路調度的時間進行統計。

3　仿真實驗和分析

3.1實驗參數設置

仿真采用AnyLogic的基于Agent仿真以及離散事件仿真工具完成，定義了故障處理元素、資源調度元素、值勤維護元素。

（1）故障處理元素

表1　故障處理元素參數設置表

（2）資源調度元素

表2　資源調度元素參數設置表

（3）值勤維護元素

表3　值勤維護元素參數設置表

3.2實驗結果與分析

（1）故障處理完成率

該指標的五輪仿真結果如表4所示。

表4　故障處理完成率仿真結果

通過仿真可得出指標均值約為0.9925，仿真結果方差約為0.0019。隨著時間以及任務數的增加，任務完成率指標在某個階段會有一定劣化，但從長期仿真結果來看，指標是趨于平穩上升的。

（2）平均故障處理時間

該指標的五輪仿真結果如表5所示。

表5　平均故障處理時間仿真結果表

通過仿真可得出指標均值約為101.42，仿真結果方差約為1.15。隨著時間以及任務數的增加，平均故障處理時間在某個階段會有一定劣化，但從長期仿真結果來看，指標是趨于平穩下降的。

（3）資源調度完成率

該指標的五輪仿真結果如表6所示。

表6　資源調度完成率仿真結果表

通過仿真可得出指標均值約為0.9989，仿真結果方差約為0.0012。隨著時間以及任務數的增加，任務完成率指標在某個階段會有一定劣化，但從長期仿真結果來看，指標是趨于平穩上升的。

（4）平均資源調度時間

該指標的五輪仿真結果如表7所示。

表7　平均資源調度時間仿真結果表

通過仿真可得出指標均值約為169.74，仿真結果方差約為1.12。隨著時間以及任務數的增加，平均資源調度時間在某個階段會有一定劣化，但從長期仿真結果來看，指標是趨于平穩下降的。

4　結語

本文依托AnyLogic仿真環境，設計了仿真方案，對仿真參數進行了設置，對系統評估中的A類指標進行了仿真和結果分析。通過仿真得出了各個指標的均值，為網絡運行維護能力評估提供了有效數據。該方法可以推廣應用到網絡安全管理能力、裝備維修保障能力等網絡能力分析，具有較好的應用價值。

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Analysis of Network Operation and Maintenance Capability Based on AnyLogic

LI Qiang，SU Yao-feng

（College of National Defense Information，Wuhan 430010）

Network operation and maintenance capability is an important part of network capacity，designs the index classification and specific indicators of the network operation and maintenance capability，then analyzes the network duty model，fault model and scheduling model in details，sets the simulation parameters and the simulation based on the three model，and then computes the typical value of each index，this method provides data support for the effective evaluation of network operation and maintenance capability，with strong application value.

Network Operation and Maintenance；Operation and Maintenance Capacity Analysis；AnyLogic

1007-1423（2016）25-0044-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.25.010

李強（1981-），男，山東臨沭人，碩士研究生，講師，研究方向為信息系統運用

2016-06-07

2016-08-29

蘇耀峰（1982-），男，河南鞏義人，碩士研究生，講師，研究方向為信息系統運用