專利名稱：基于帶抑制弧的Petri網模擬HB系統狀態轉換的方法
技術領域：
本發明屬于電信技術領域，特別是涉及一種基于帶抑制弧的Petri網模擬HB系統狀態轉換的方法。
背景技術：
為了在激烈的市場競爭中取得有利地位，各運營商必須為客戶提供豐富的業務資費策略、靈活的業務捆綁、預付/后付互轉、統一支付、統一帳單管理等，建立實時、靈活的融合計費系統。融合計費系統由實時計費和準實時計費(HBJPHot Billing)兩部分組成，兩個系統均可以實現電信的多種業務的計費處理，但具體計費過程在哪個系統處理，取決于運營商對客戶計費、扣費的實時性要求。準實時計費(Hot Billing)俗稱熱計費，是離線計費的一種，其特點是計費系統以聯機方式得到使用記錄后，立即進行計費，盡可能縮短業務使用與計費之間的時間差。熱計費系統(HB系統)有三種狀態運行狀態(Offline、 Maintenance、Online)，在網/離網，容災(主/備)。由于業務計費是通信運營最重要的環節之一，HB系統保持健康才能保證運營商的正常業務運行，因此運維人員經常需要在三種狀態之間轉換HB系統以進行維護。由于HB系統的重要性，運維人員希望能夠即時了解 HB系統狀態轉換的處理進度和健康程度，從而加以適當控制，比如發生災難進行自動恢復時，了解已完成的切換操作、當前各系統狀態以及還需要執行的操作。Petri網作為一種圖形化數學工具，是一種適合于描述異步并發現象的系統模型。 原型Petri網可定義為N = (P，T ；F, M0)，即庫所、變遷、有向弧以及初始標識等元素組成， 雖然原型Petri網既有豐富的描述手段與系統分析技術，但不具備零檢測能力。帶抑制弧的Petri網的模擬能力比原型Petri網有實質性增強，它是在原型Petri網的基礎上增加一種連接庫所和變遷的抑制弧形成的。帶抑制弧的Petri具備零檢測能力即同圖靈機具有等同的模擬能力。它使用五個元素為系統建模(權值函數默認為1，容量函數默認為無窮大)庫所(Place)、變遷(Transition)、抑制弧(Inhibitor)、有向弧(Arc)和令牌(Token)。庫所(Place) 表示資源、緩沖區、條件、狀態等。變遷(Transition)表示過程、事件或算法等。抑制弧 (Inhibitor)表示對具備發生條件的變遷是否允許發生起控制作用。有向弧(Arc)表示變遷與庫所間的依賴或作用關系。令牌(Token)表示資源可用或條件成立或資源數量等。 庫所、變遷、抑制弧、有向弧的連接表示系統的靜態功能和結構，令牌在庫所中分布情況表示系統的狀態(標識)或者資源數量，變遷點燃和令牌移動描述系統的動態行為。Petri網的抑制弧只對(在原型Petri網意義下)具備發生條件的變遷是否允許發生起控制作用。變遷一旦發生，抑制弧對由此引起的標識變化不產生影響。帶抑制弧的 Petri網定義為N = (P，T ;F，I，MQ)，其中P為庫所集，每個庫所用圓圈表示；T為變遷集，
每個變遷用橫條表示疋為有向弧，卩￡( \1)1](1\ )0’’為笛卡兒積)；1為抑制弧，只能從庫所引向變遷，抑制弧相當于把一條有向邊的箭頭換成一個小圓圈；Mtl為初始標識，N 的標識可用η維向量表示，其中η為網N中庫所個數，每個分量代表相對應的庫所所含令牌數。通過帶抑制弧的Petri網建模分析方法，可以較好的輔助分析復雜系統中常見的同步、 并發、資源共享、沖突、死鎖等問題。

發明內容
因此，本發明的目的在于基于帶抑制弧的Petri網來模擬HB系統狀態轉換。為實現上述目的，本發明提供了一種基于帶抑制弧的Petri網模擬HB系統狀態轉換的方法，包括如下步驟步驟一、將HB系統狀態劃分為運行狀態模塊、在網/離網模塊以及容災三個模塊；步驟二、基于帶抑制弧的Petri網，用庫所代表各個模塊的不同狀態，用變遷來代表各個模塊內部不同狀態之間的切換，用令牌的分布情況表示模塊所處的狀態，分別確定各個模塊的庫所、變遷及初始令牌的分布情況；步驟三、各個模塊分別根據變遷與庫所間的依賴關系或作用關系進行有向弧的連接，分別形成每個模塊所對應的Petri子模型；步驟四、根據三個模塊之間關系，用有向弧或抑制弧將所述Petri子模型連接成一個Petri整體模型；步驟五、基于Petri中間件平臺進行控制，對步驟四得到的Petri整體模型進行自動的分析和校驗。其中，還包括步驟六、應用化簡規則等價化簡所述Petri整體模型。其中，還包括步驟七、判斷經步驟六化簡后的Petri整體模型是否有界，若有界則建立相應的可達圖。本發明可基于帶抑制弧的Petri網來模擬HB系統狀態轉換，可以顯示HB系統的實時狀態，讓運維人員即時了解HB系統狀態轉換的處理進度和健康程度，從而加以適當控制；采用等價化簡規則針對Petri整體模型進行化簡，有效解決了 Petri網的“狀態空間爆炸”問題；針對化簡圖建立可達圖，通過可達圖實現了快速分析HB系統狀態轉換的活性、有界性、安全性等特性，輔助運維人員執行HB系統狀態轉換。


下面結合附圖，通過對本發明的具體實施方式
詳細描述，將使本發明的技術方案及其他有益效果顯而易見。附圖中，圖1是應用本發明所得到的模擬HB系統狀態轉換的帶抑制弧的Petri網的示意圖；圖2是串聯庫所合并示意圖；圖3是并聯庫所合并示意圖；
圖4是混合化簡I示意圖；圖5是混合化簡II示意圖；圖6是消除自環路變遷示意圖；圖7是消除自環路庫所示意圖8是帶抑制弧的串聯庫所合并示意圖；圖9是帶抑制弧的并聯變遷合并示意圖；圖10是帶抑制弧的混合化簡I示意圖；圖11是消除帶抑制弧的自循環變遷示意圖；圖12是簡化圖1后得到的帶抑制弧的Petri網的示意圖；圖13是圖12的帶抑制弧的Petri網的可達圖示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，其為應用本發明所得到的模擬HB系統狀態轉換的帶抑制弧的Petri 網示意圖，在圖1及隨后的附圖中，圓形節點表示庫所(Place)，實心方形節點表示變遷 (Transition)，庫所和變遷之間帶箭頭的連線表示有向弧(Arc)，庫所和變遷之間帶圓圈的連線表示抑制弧(Inhibitor)，實心圓點表示令牌(Token)。按照本發明基于帶抑制弧的Petri網模擬HB系統狀態轉換的方法得到圖1所示的帶抑制弧的Petri網的過程包括以下步驟步驟一、將HB系統狀態劃分為運行狀態模塊、在網/離網模塊以及容災三個模塊； 分析現有HB系統的三種狀態，包括運行狀態(具體分為Offline、Maintenance、Online)、 在網/離網、容災(主/備)及其關系，將HB系統劃分和整理，實現HB系統三種狀態的模塊化，具體如下。1. 1運行狀態模塊在此模塊下，包括Offline、Maintenance、Online三種狀態及其之間的狀態轉換。1. 2在網/離網模塊包括離網和入網兩種狀態及其之間的狀態轉換。可以理解， 對于實際的HB系統，可以確定運行狀態模塊和在網/離網模塊之間的關系只有在Online 狀態才能入網；從Online切到Offline或者Maintenance狀態前，必須先離網。即入網時， 可用抑制弧控制具備發生條件的變遷是否允許進行。1. 3容災(主/備)模塊包括主系統和備系統兩種狀態及其之間的狀態轉換，而且，對于實際的HB系統主、備系統之間切換只能在Maintenance狀態進行。步驟二、用庫所代表各個模塊的不同狀態，用變遷來代表各個模塊內部不同狀態之間的切換，用令牌的分布情況表示模塊所處的狀態，分別確定各個模塊的庫所、變遷及初始令牌的分布情況；根據各個模塊進行分析，先確定庫所、變遷及其初始令牌，針對各個模塊，若哪個狀態條件成立則哪個代表該狀態的庫所持有令牌。2. 1對于運行狀態模塊，Online狀態可細分為=Online正常狀態，Online超負荷狀態，Online故障狀態；Off line狀態可細分為=Offline正常狀態，Offline故障狀態。各狀態可用庫所表示，則運行狀態模塊的庫所可分別命名為P0_0nline_正常，？1_011111^_超負荷，P2_0nline_ 故障，P3_0ffline_ 正常，P4_0ffline_ 故障，P5_Maintenance。根據它們之間依賴或作用關系，可用變遷表示運行狀態之間的切換過程。運行狀態模塊的變遷分別為T0_0ff正常到On正常、Tl_0ff正常到Maint、T2_0n正常到Off正常、T3_0n正常到 Online超負荷、T4_0n正常到On故障、T5_0nline正常到Maint、T6_0n超負荷到On故障、 Τ7_0η超負荷到On正常、Τ8_0η超負荷到Off正常、T9_0n故障到On正常、Τ10_0η故障到 Off故障、Tll_0ff故障到Off正常、T12_Maint到Off正常、T13_Maint到On正常。此處依次按每個庫所判斷與其它所有庫所的關系，若能從該狀態庫所切換到另一個狀態庫所，則存在一個變遷，并將變遷(Transition)名命名為該庫所名或者庫所名簡稱到另一庫所(狀態)名或者庫所名簡稱。例如，在圖1中，庫所P30_ffline_正常到庫所？0_0111^^_正常的變遷被命名并標記為T0_0ff正常到On正常。2. 2對于在網/離網模塊，庫所為P6_在網、P7_離網；變遷為T14_在網到離網、 Τ15_離網到入網。2. 3對于容災(主/備)模塊，庫所為Ρ8_備系統、Ρ9_主系統。變遷為Τ16主到備系統、Τ17_備到主系統。根據各個模塊建模時先確定庫所，依次按每個庫所判斷與其它所有庫所的關系再確定變遷，最后依次判斷庫所和所有變遷的關系并用有向弧或者抑制弧進行連接，增強了建模的清晰度。步驟三、各個模塊分別根據變遷與庫所間的依賴關系或作用關系進行有向弧的連接，分別形成每個模塊所對應的Petri子模型，形成對應運行狀態模塊、在網/離網模塊及容災模塊的三個Petri子模型。步驟四、確定模塊之間關系，根據三個模塊之間關系，整合各個模塊的Petri子模型，用有向弧或抑制弧將各Petri子模型連接成一個Petri整體模型，即形成圖1所示的 Petri網模型。4. 1運行狀態模塊和容災(主/備)模塊的銜接點是主備系統切換只能在 Maintenance狀態進行，即庫所P5_Maintenance分別和變遷T16主到備系統、T17_備到主系統進行有向弧連接。4. 2運行狀態模塊和在網/離網模塊的銜接點是只有在Online狀態才能入網；從 Online切到Offline或者Maintenance狀態前，必須先離網。換言之，運行狀態模塊中的庫所P3_0ffline_正常、P4_0ffline_故障、P5_Maintenance分別與變遷T15_離網到入網用抑制弧連接控制；在網/離網模塊中的庫所Ρ6_在網分別與運行狀態模塊中的變遷Τ2_ On正常到Off正常、T8_0n超負荷到Off正常”、T10_0n故障到Off故障、T5_0nline正常到Maint用抑制弧連接控制。步驟五、基于Petri中間件平臺進行控制，對步驟四得到的Petri整體模型進行自動的分析和校驗。通過令牌在帶抑制弧的Petri網中的不同庫所之間的流動可以模擬HB 系統狀態轉換的動態過程，利用Petri中間件平臺進行控制可快速即時的對HB系統狀態轉換進行模擬，及時發現狀態轉換中的問題，起到對運維人員的指導作用。可以將圖1所示的帶抑制弧的Petri網輸入Petri中間件平臺或Petri模擬軟件等Petri網模擬工具，從而得到HB系統狀態轉換的實時狀態。對于Petri網模擬工具的使用方法為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。5. 1結合顯示裝置，可以直觀的顯示系統狀態轉換的實時狀態，讓運維人員即時了解HB系統狀態轉換的處理進度和健康程度，并加以適當控制。5. 2發生災難進行自動恢復時，可以顯示已完成的HB系統狀態切換操作、當前各系統狀態以及還需要執行的操作。本發明可進一步包含步驟六應用圖2至圖11所示的化簡規則等價化簡Petri整體模型。圖2至圖11所示為本發明所使用的多種Petri網化簡規則示意圖，圖中左側為化簡前的圖，右側為化簡后的圖。圖12為圖1的帶抑制弧的Petri網示意圖經圖2至圖11 所示的規則化簡后的簡化帶抑制弧的Petri網示意圖。針對整體模型進行等價化簡，是為了解決Petri網的“狀態空間爆炸”問題，便于后續分析驗證HB系統狀態轉換中是否存在死鎖。6. 1本發明采用到的化簡規則分別如下①串聯庫所化簡，如圖2串聯庫所合并示意圖所示；②并聯庫所化簡，如圖3并聯庫所合并示意圖所示；③混合化簡I，如圖4混合化簡I示意圖所示；④混合化簡II，如圖5混合化簡II示意圖所示，圖5中原圖中M(pl)≥1 ；原圖記作N1，化簡后的圖記作N2，可達標識集做相應變換
權利要求
1.一種基于帶抑制弧的Petri網模擬HB系統狀態轉換的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一、將HB系統狀態劃分為運行狀態模塊、在網/離網模塊以及容災三個模塊； 步驟二、基于帶抑制弧的Petri網，用庫所代表各個模塊的不同狀態，用變遷來代表各個模塊內部不同狀態之間的切換，用令牌的分布情況表示模塊所處的狀態，分別確定各個模塊的庫所、變遷及初始令牌的分布情況；步驟三、各個模塊分別根據變遷與庫所間的依賴關系或作用關系進行有向弧的連接， 分別形成每個模塊所對應的Petri子模型；步驟四、根據三個模塊之間關系，用有向弧或抑制弧將所述Petri子模型連接成一個 Petri整體模型；步驟五、基于Petri中間件平臺進行控制，對步驟四得到的Petri整體模型進行自動的分析和校驗。
2.如權利要求1所述的基于帶抑制弧的Petri網模擬HB系統狀態轉換的方法，其特征在于，還包括步驟六、應用化簡規則等價化簡所述Petri整體模型。
3.如權利要求2所述的基于帶抑制弧的Petri網模擬HB系統狀態轉換的方法，其特征在于，還包括步驟七、判斷經步驟六化簡后的Petri整體模型是否有界，若有界則建立相應的可達圖。
全文摘要
本發明涉及一種基于帶抑制弧的Petri網模擬HB系統狀態轉換的方法，包括如下步驟步驟一、將HB系統狀態劃分為運行狀態模塊、在網/離網模塊以及容災三個模塊；步驟二、分別確定各個模塊的庫所、變遷及初始令牌的分布情況；步驟三、各個模塊分別根據變遷與庫所間的依賴關系或作用關系進行有向弧的連接，分別形成每個模塊的對應Petri子模型；步驟四、根據三個模塊之間關系，用有向弧或抑制弧將所述Petri子模型連接成一個Petri整體模型；步驟五、基于Petri中間件平臺進行控制，對步驟四得到的Petri整體模型進行自動的分析和校驗。本發明可以顯示HB系統的實時狀態，讓運維人員即時了解HB系統狀態轉換的處理進度和健康程度，并加以適當控制。
文檔編號H04M15/00GK102164040SQ201110040388
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月17日 優先權日2011年2月17日
發明者樂曉波, 周發軍, 安鳳梅, 楊海, 汪東升, 羅帥 申請人:深圳天源迪科信息技術股份有限公司