衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可靠性和可用性參數(shù)體系I 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)與定義 14參數(shù)體系架構(gòu)與參數(shù)說(shuō)明 34.1參數(shù)體系架構(gòu) 34.2參數(shù)說(shuō)明 44.2.1覆蓋確信可靠度 44.2.2連通確信可靠度 44.2.3業(yè)務(wù)確信可靠度 54.2.4覆蓋確信可用度 54.2.5連通確信可用度 64.2.6業(yè)務(wù)確信可用度 65參數(shù)選用要求和節(jié)點(diǎn)范圍選擇要求 65.1參數(shù)選用要求 65.2節(jié)點(diǎn)范圍選擇要求 7本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定編寫(xiě)。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)指揮與控制學(xué)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：杭州市北京航空航天大學(xué)國(guó)際創(chuàng)新研究院(北京航空航天大學(xué)國(guó)際創(chuàng)新學(xué)院)、北京航空航天大學(xué)、華為技術(shù)有限公司、深圳市為民可靠性系統(tǒng)工程研究院、中國(guó)航空綜合技術(shù)研究所、中國(guó)空間技術(shù)研究院、航天東方紅衛(wèi)星有限公司、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院。本文件主要起草人：康銳、李瑞瑩、馬驥、賴(lài)凱霖、黃寧、伍湘平、林聰、彭文勝、高瑩、田雨、宋葉晴、稅長(zhǎng)江、劉亮、王學(xué)望、王靖、馬文杰、王柔溪。改(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版本都不適用于本文件，凡不注日期或版次的引用文件，其最新版本適2一個(gè)基于地理網(wǎng)格抽象創(chuàng)建的服務(wù)接入點(diǎn)，其功能是聚合該網(wǎng)格內(nèi)所有用戶(hù)終端的系統(tǒng)固有存在的不確定性(3.1.8)。系統(tǒng)由于知識(shí)不完備或信息不充足而呈現(xiàn)的不確定性(3.1.8)。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在任意時(shí)刻需要和開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)時(shí)，滿足覆蓋重?cái)?shù)的服務(wù)區(qū)面積達(dá)到規(guī)定要求的程3T/CICC35014—20連通可用性connectionavailability衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在任意時(shí)刻需要和開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)時(shí)，能連通的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)達(dá)到規(guī)定要求的程度，可用連通確信可用度度量。業(yè)務(wù)可用性applicationavailability衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在任意時(shí)刻需要和開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)時(shí)，能成功執(zhí)行業(yè)務(wù)(3.2.3)的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)達(dá)到規(guī)定要求的程度，可用業(yè)務(wù)確信可用度度量。4參數(shù)體系架構(gòu)與參數(shù)說(shuō)明4.1參數(shù)體系架構(gòu)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可靠性和可用性參數(shù)分為三個(gè)方面：覆蓋可靠性/可用性、連通可靠性/可用性和業(yè)務(wù)可靠性/可用性，其對(duì)應(yīng)的參數(shù)分別是覆蓋確信可靠度/可用度、連通確信可靠度/可用度和業(yè)務(wù)確信可靠度/可用度。其中，覆蓋確信可靠度/可用度用于表征衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)地覆蓋能力；連通確信可靠度/可用度用于表征系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施層面滿足網(wǎng)絡(luò)連通要求的能力；業(yè)務(wù)確信可靠度/可用度則側(cè)重于終端用戶(hù)感知，表征系統(tǒng)在不同業(yè)務(wù)使用下滿足相應(yīng)性能要求的能力。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可靠性和可用性參數(shù)體系架構(gòu)如圖1所示。覆蓋確信可靠度覆蓋確信可靠度連通確信可靠度業(yè)務(wù)確信可靠度覆蓋確信可用度連通確信可用度業(yè)務(wù)確信可用度可用數(shù)圖1衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可靠性和可用性參數(shù)體系架構(gòu)下述衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可靠性和可用性參數(shù)均通過(guò)確信可靠性理論中的機(jī)會(huì)測(cè)度Ch{}描述。具體使用過(guò)程中，當(dāng)性能裕量為機(jī)會(huì)變量(包含隨機(jī)和認(rèn)知混合不確定性)時(shí)，Ch{·}為機(jī)會(huì)測(cè)度；當(dāng)性能裕量為隨機(jī)變量(僅包含隨機(jī)不確定性)時(shí)，Ch{·}轉(zhuǎn)化為概率測(cè)度，記作Pr{};當(dāng)性能裕量為不確定變量4(僅包含認(rèn)知不確定性)時(shí)，Ch{·}轉(zhuǎn)化為不確定測(cè)度，記作M{}。同時(shí)，下述參數(shù)中的時(shí)間參數(shù)均為退化時(shí)間，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)省略確信可靠性中的符號(hào)?。4.2參數(shù)說(shuō)明4.2.1覆蓋確信可靠度覆蓋確信可靠度是度量衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力的可靠性參數(shù)。在實(shí)際計(jì)算中，首先定義覆蓋面積裕量，即網(wǎng)絡(luò)在時(shí)間段[to,to+T]內(nèi)滿足覆蓋重?cái)?shù)要求的最小服務(wù)區(qū)面積與覆蓋面積閾值之間的差距，覆蓋面積裕量計(jì)算見(jiàn)公式(1)。to——規(guī)定時(shí)間的起始時(shí)刻；T——規(guī)定的時(shí)間段長(zhǎng)度；cov(t)——網(wǎng)絡(luò)在t時(shí)刻滿足覆蓋重?cái)?shù)要求的服務(wù)區(qū)面積；通過(guò)計(jì)算衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)滿足覆蓋面積裕量大于零的機(jī)會(huì)，得出覆蓋確信可靠度。覆蓋確信可靠度計(jì)Rav(to,T)=Ch{M(to,T)>0}……Mo(to,T)考慮不確定性的覆蓋面積裕量，表示該參數(shù)含不確定性。4.2.2連通確信可靠度連通確信可靠度是度量衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)連通能力的可靠性參數(shù)。在實(shí)際計(jì)算中，首先定義連通節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)裕量，即在時(shí)間段[to,to+T]內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)所需連通的節(jié)點(diǎn)對(duì)中實(shí)際可連通的最小節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)與其閾值之間的差距，連通節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)裕量計(jì)算見(jiàn)公式(3)。T——規(guī)定的時(shí)間段長(zhǎng)度；Ncon(t)——網(wǎng)絡(luò)所需連通的節(jié)點(diǎn)對(duì)在t時(shí)刻能連通的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)；通過(guò)計(jì)算衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)連通節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)裕量大于零的機(jī)會(huì)，得出連通確信可靠度。連通確信可靠度計(jì)5式中：Rcon(to,T)——網(wǎng)絡(luò)在時(shí)間段[to,to+T]內(nèi)的連通確信可靠度；Mon(to,T)——考慮不確定性的連通節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)裕量，~表示該參數(shù)含不確定性。4.2.3業(yè)務(wù)確信可靠度業(yè)務(wù)確信可靠度是度量衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行業(yè)務(wù)能力的可靠性參數(shù)。在實(shí)際計(jì)算中，首先定義成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)裕量，即在時(shí)間段[to,to+T]內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)所需成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)中可成功執(zhí)行的最小節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)與其閾值之間的差距，成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)裕量計(jì)算見(jiàn)公式(5)。式中：Mapp(to,T)——網(wǎng)絡(luò)在時(shí)間段[to,to+T]內(nèi)成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)裕量；to——規(guī)定時(shí)間的起始時(shí)刻；T——規(guī)定的時(shí)間段長(zhǎng)度；Napp(t)——網(wǎng)絡(luò)所需成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)在t時(shí)刻能夠成功執(zhí)行的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)；Napp,h——網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)閾值。注：判斷節(jié)點(diǎn)對(duì)能否成功執(zhí)行業(yè)務(wù)，可以通過(guò)分析其性能參數(shù)(如時(shí)延、丟包率、誤碼率、容量等)實(shí)現(xiàn)。假設(shè)該業(yè)務(wù)涉及n個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)，則成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的判據(jù)為所有n個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)均滿足其各自的性能閾值。如，若業(yè)務(wù)的關(guān)鍵性能參數(shù)僅為時(shí)延，則判據(jù)為端到端時(shí)延低于時(shí)延閾值；若業(yè)務(wù)的關(guān)鍵性能參數(shù)包括時(shí)延和丟包率，則需同時(shí)滿足時(shí)延低于時(shí)延閾值且丟包率低于丟包率閾值。通過(guò)計(jì)算衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)裕量大于零的機(jī)會(huì)，得出業(yè)務(wù)確信可靠度。業(yè)務(wù)確信可靠度計(jì)算見(jiàn)公式(6)。式中：Rapp(to,T)——網(wǎng)絡(luò)在時(shí)間段[to,to+T]內(nèi)的業(yè)務(wù)確信可靠度；Mapp(t?,T)——考慮不確定性的成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)裕量，~表示該參數(shù)含不確定性。4.2.4覆蓋確信可用度覆蓋確信可用度是度量衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)處于覆蓋可用狀態(tài)的可用性參數(shù)。在實(shí)際計(jì)算中，通過(guò)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)滿足覆蓋要求的時(shí)間與總時(shí)間(即滿足覆蓋要求的時(shí)間和不滿足覆蓋要求的時(shí)間之和)比值的期望，得到覆蓋確信可用度。其中，覆蓋要求是指滿足覆蓋重?cái)?shù)的服務(wù)區(qū)面積要求。覆蓋確信可用度計(jì)算見(jiàn)公式中：6Acov——網(wǎng)絡(luò)的覆蓋確信可用度；E[·]——的期望值；tcov——網(wǎng)絡(luò)滿足覆蓋要求的時(shí)間；tuncov——網(wǎng)絡(luò)不滿足覆蓋要求的時(shí)間。4.2.5連通確信可用度連通確信可用度是度量衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)處于連通可用狀態(tài)的可用性參數(shù)。在實(shí)際計(jì)算中，通過(guò)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)滿足連通要求的時(shí)間與總時(shí)間(即滿足連通要求的時(shí)間和不滿足連通要求的時(shí)間之和)比值的期望，得到連通確信可用度。其中，連通要求是指能連通的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)要求。連通確信可用度計(jì)算見(jiàn)公式(8)。式中：Acon——網(wǎng)絡(luò)的連通確信可用度；E[·]——·的期望值；tcon——網(wǎng)絡(luò)滿足連通要求的時(shí)間；tuncon——網(wǎng)絡(luò)不滿足連通要求的時(shí)間。4.2.6業(yè)務(wù)確信可用度業(yè)務(wù)確信可用度是度量衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)處于業(yè)務(wù)可用狀態(tài)的可用性參數(shù)。在實(shí)際計(jì)算中，通過(guò)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)滿足業(yè)務(wù)要求的時(shí)間與總時(shí)間(即滿足業(yè)務(wù)要求的時(shí)間和不滿足業(yè)務(wù)要求的時(shí)間之和)比值的期望，得到業(yè)務(wù)確信可用度。其中，業(yè)務(wù)要求是指能夠成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)要求。判斷節(jié)點(diǎn)對(duì)能否成功執(zhí)行業(yè)務(wù)，可以通過(guò)分析其性能參數(shù)(如時(shí)延、丟包率、誤碼率、容量等)實(shí)現(xiàn)，與業(yè)務(wù)確信可靠度中節(jié)點(diǎn)對(duì)能否成功執(zhí)行業(yè)務(wù)的判據(jù)相同(見(jiàn)4.2.3)。業(yè)務(wù)確信可用度計(jì)算見(jiàn)公式(9)。式中：Aapp——網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)確信可用度；E[·]——的期望值；tapp——網(wǎng)絡(luò)滿足業(yè)務(wù)要求的時(shí)間；Lunapp——網(wǎng)絡(luò)不滿足業(yè)務(wù)要求的時(shí)間。5參數(shù)選用要求和節(jié)點(diǎn)范圍選擇要求5.1參數(shù)選用要求衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可靠性和可用性參數(shù)選用要求如下：a)按評(píng)估目的選用：評(píng)估網(wǎng)絡(luò)對(duì)地覆蓋能力時(shí)，選用覆蓋確信可靠度/可用度；評(píng)估網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施互連互通能力時(shí)，選用連通確信可靠度/可用度；評(píng)估網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)運(yùn)行過(guò)程中滿足業(yè)務(wù)性能要求的能力時(shí)，則選用業(yè)務(wù)確信可靠度可用度；b)按是否考慮計(jì)劃性中斷和補(bǔ)發(fā)衛(wèi)星選用：若不考慮，考察一段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)持續(xù)滿足規(guī)定要求的能力，則選擇可靠性參數(shù)；若考慮，則選擇可用性參數(shù)；7c)按用戶(hù)角色選用：若用戶(hù)為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方或制造方，可選用覆蓋確信可靠度/可用度和連通確信可靠度/可用度；若用戶(hù)為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商或終端用戶(hù)，可選用業(yè)務(wù)確信可靠度/可用度。5.2節(jié)點(diǎn)范圍選擇要求衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可靠性和可用性參數(shù)選定后，需進(jìn)一步確定考察的節(jié)點(diǎn)范圍，相關(guān)范圍選擇要求如下：