1、物聯(lián)網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)及原理
在設(shè)計、部署物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時,需要對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評估或者試驗。端到端的可靠性評估方法是其主要的方法。本文介紹物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu),并借鑒Kamal Azghiou等人的經(jīng)驗,使用PosVim軟件建立物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性模型,預(yù)測、評估物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠度、不可靠度、MTBCF等可靠性參數(shù)值,以便根據(jù)可靠性評估結(jié)果做出相應(yīng)的管理決策。
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一般由五層組成(具體關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的組成及工作原理,可參閱相關(guān)文獻(xiàn)),分別是:
第一層、感知層
感知層是由協(xié)同執(zhí)行預(yù)定義任務(wù)的設(shè)備(子系統(tǒng))組成。這些子系統(tǒng)可以是硬件組件、操作系統(tǒng)、通信模塊或電源模塊。例如,硬件子系統(tǒng)包含CPU、內(nèi)存和IO模塊。
第二層、接入網(wǎng)層
該層為感知層提供接入、鏈接功能。
建模時,將該層與感知層合并,構(gòu)成IOT設(shè)備子系統(tǒng)RBD模型。
第三層、核心網(wǎng)層
路由和識別網(wǎng)絡(luò)中的智能對象是核心網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)。在核心網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)可以通過不同的路徑到達(dá)同一目的地。最佳路徑選擇是基于部署在分散節(jié)點上的分布式算法,即路由器。例如,路由算法或路由協(xié)議都是在其上運行和生成路由表。此外,我們可以說這一層也處理傳感器中的路由問題網(wǎng)絡(luò)。例如,節(jié)點會受到硬件和軟件故障的影響,而鏈路可能會出現(xiàn)故障。所以,我們建立核心網(wǎng)的可靠性模型時,路徑是關(guān)鍵。一個路徑,從源端到終端,可以將整個路徑分塊/分區(qū)域,然后使用串聯(lián)加上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建模。
第四層、中間件層
這層是用于不同制造商使用不同的格式數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、處理的層次。同時,將數(shù)據(jù)傳給應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序研制單位可以專注于應(yīng)用而不用管理不同的業(yè)務(wù)邏輯。
在構(gòu)建該層的可靠性模型時,需要進(jìn)行簡化處理,并依據(jù)服務(wù)模型進(jìn)行抽象建模。其中,分為硬件、軟件兩部分,并且以串聯(lián)方式建立。軟件部分采用物聯(lián)網(wǎng)lambda結(jié)構(gòu)構(gòu)建。
2、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)RBD建模
2.1 系統(tǒng)總體RBD模型結(jié)構(gòu)
根據(jù)前述的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu),將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性模型分為四部分,即IOT設(shè)備子系統(tǒng)RBD模型、通信子系統(tǒng)RBD模型、中間層子系統(tǒng)RBD模型、顯示/應(yīng)用子系統(tǒng)RBD模型。使用PosVim軟件構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可靠性模型。
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2.2 IOT設(shè)備子系統(tǒng)RBD模型
對于IOT設(shè)備子系統(tǒng)RBD模型,跟前面描述,包含了感知設(shè)備、接入層網(wǎng)絡(luò)。所以,按照IOT設(shè)備子系統(tǒng)工作原理,構(gòu)建其可靠性模型如下。其中,感知設(shè)備采用N/K模型建立,接入層采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)建立。接入層的接入網(wǎng)采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)建立。
網(wǎng)-IOT模型.png)
2.3 通信子系統(tǒng)RBD模型
通信子系統(tǒng)RBD模型根據(jù)源端-終端之間的路徑建立。PosVim軟件允許按照設(shè)備的任意結(jié)構(gòu)建立RBD模型,所以,通信子系統(tǒng)RBD模型中的路由節(jié)點間按照實際的連接和傳輸關(guān)系建模(使用網(wǎng)狀可靠性模型建模方式)。
網(wǎng)-通信子系統(tǒng)RBD.png)
2.4 中間層子系統(tǒng)RBD模型
中間層子系統(tǒng)RBD模型整體使用串聯(lián)結(jié)構(gòu),但是軟件部分采用lambda結(jié)構(gòu)建模,即串聯(lián)-并聯(lián)混合建模結(jié)構(gòu)建立。
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2.5 顯示/應(yīng)用子系統(tǒng)RBD模型
顯示/應(yīng)用子系統(tǒng)RBD直接采用單一的節(jié)點建模。
3、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可靠性計算
分別輸入各設(shè)備的基本可靠性數(shù)據(jù)。比如網(wǎng)關(guān)節(jié)點A,輸入任務(wù)時間(或暴露時間)、失效率。
算出的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可靠性結(jié)果如下圖所示。
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