The software stochastic model of operating behavior of failure-resistant systems with majority type of voting {3 of 5} is intended for information technology design of communication or technological systems of critical infrastructure facilities. In the proposed software stochastic model of a fault-tolerant majoritarian system besides the reliability indices of core and majoritarian modules (intensity of failures), indices of control and switching device functionality, limitation of the number of reserve modules, the effect of aging (exhaustion of the operational resource) is taken into account. Since module aging corresponds to the growth of failure rate after a certain duration of their operation, we show a method of accounting for this growth in the stochastic model. The method is based on the hypothesis that the failure of the first module in the core of a majoritaria structure “informs” about the proximity of exhaustion of the operational resource and other modules of the core. Therefore, it is wrong to suppose that after replacement of the faulty reserve module, the other kernel modules have an initial service life. A structural-automatic model of operational behavior of fault-tolerant majority-type systems, which constitutes a software stochastic model, has been developed. Validation studies of the stochastic model have been performed.
[1] Бобало Ю. Я., Волочій Б. Ю., Лозинський О. Ю., Мандзій Б. А., Озірковський Л. Д., Федасюк Д. В., Щербовських С. В., Яковина В. С. Математичні моделі та методи аналізу надійності радіоелектронних, електротехнічних та програмних систем Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2013. 300 с.
[2] Biernat J. (1994), The Effect of Compensating Faults Models on NMR System Reliability, IEEE Transactions on reliability, Vol. 43, No. 2. P. 294–300.
[3] Yacoub S., Lin X., Simske S., Burns J. (2003), Automating the Analysis of Voting Systems, Software Reliability Engineering. ISSRE. рр. 203–214.
[4] Ingle A., Siewiorek D. (1973), A Reliability Model for Various Switch Designs in Hybrid Redundancy. Carnegie Mellon University. 43 p.
[5] MIL-HDBK-202: Test Methods for Electronic and Electrical Component Parts.
[6] MIL-HDBK-217F: Reliability Prediction for Electronic Equipment.
[7] Methodology for Ageing Management of Nuclear Power Plant Component Important to Safety. IAEA-TRS-338, IAEA Vienna, 1992. 62 p.
[8] Evaluating the Effects of Aging on ElectronicInstrument and Control Circuit Boards andComponents in Nuclear Power Plants. URL: https://www.osti.gov/servlets/purl/841248.
[9] Харченко В. С., Скляр В. В., Герасименко А. Д. Модели надежности информационно-управляющих систем с сетевым многоярусным мостиковым мажоритированием. Радіоелектронні і комп’ютерні системи. 2007. № 6. С. 196–201. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/recs_2007_6_38
[10] Smith D. J. (2017), Reliability, Maintainability and Risk (Ninth Edition) Practical Methods for Engineers,Published Elsevier Butterworth-Heinemann. 478 p.
[11] Харченко В. С., Пискачева И. В. Метод многоверсионного мажоритарного резервирования цифровых управляющих вычислительных систем и исследование их с использованием имитационного моделирования. Системи обробки інформації. 2003, № 5. С. 120–125.
[12] Koren Israel. Krishna C. Mani (2007), Fault tolerant systems. Morgan Kaufmann Publishers is an imprint of Elsevier. 378 p.
[13] Dubrova E. (2007), Fault tolerant design: an introduction. Department of Microelectronics and Information Technology Royal Institute of Technology Stockholm, Sweden. Kluwer Academic Publishers, 150 p.
[14] Balasubramanian P. (2016), System Reliability, Fault Tolerance and Design Metrics Tradeoffs in the Distributed Minority and Majority Voting Based Redundancy Scheme. WSEAS TRANSACTIONS on SYSTEMS.vol. 16, рр. 59–62.
[15] Shooman Martin L. (2002), Reliability of Computer Systems and Networks: Fault Tolerance, Analysis, and Design. John Wiley & Sons, Inc., New York. 528 p.
[16] Volochiy B., Yakubenko B., Zmysnyi M. (2020), The Reliability Model of Fault-Tolerant System with the Majority Structure and Considering the Change in the Failure Rate of the Core Module During Operation.//Proceedings of 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET-2020), Lviv–Slavske, Ukraine, February 25–29.2020, p. 739–744. Paper ID 211.
[17] Волочій Б. Ю. Технологія моделювання алгоритмів поведінки інформаційних систем. Львів: Вид-во Національного університету “Львівська політехніка”, 2004. 220 с.
[18] Fedasiuk D. V., Volochyi S. B. (2016), Methods of structural-automaton models development for discretecontinuous stochastic systems // Scientific journal “Radioelectronic and computer systems”. Kharkiv: KhAIІ,
No. 6(80). P. 24–34.
[19] Fedasyuk, D., Volochiy, S. Method of Developing the Structural-Automaton Models of Fault-Tolerant Systems[Text]. Proceedings 14th International Conference “The Experience of Designing and Application of CAD
Systems in Microelectronics (CADSM)”, 21–25 February 2017, Polyana, Ukraine. рр. 22–26.
[20] Федасюк Д. В., Волочій С. Б. Методика розроблення структурно-автоматних моделей відмовостійких систем з альтернативними продовженнями випадкових процесів після процедур контролю, перемикання
і відновлення. Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка”: “Комп’ютерні науки та інформаційні технології”. 2017. № 864. С. 49–62.
[21] Волочій Б. Ю., Озірковський Л. Д. Системотехнічне проектування телекомунікаційних мереж: практикум. Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2012. 128 с.
[22] Волочій Б. Ю., Якубенко В. М., Змисний М. М. Надійнісна модель відмовостійкої системи на основі мажоритарної структури {3 із 5} з комбінованим структурним резервуванням та з відновленням.
Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” № 885. Радіоелектроніка та телекомунікації. 2017.С. 154–167.
[23] Волочій Б. Ю., Якубенко В. М., Сальник Ю. П., Змисний М. М. Дослідження впливу старіння модулів ядра відмовостійкої системи мажоритарного типу на значення показників її надійності. Системи
управління, навігації і зв’язку. Вип. 1 (63). Полтава: Нац. ун-т “Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка”, 2021. С. 36–44.
[24] Волочій Б. Ю., Озірковський Л. Д., Муляк О. В., Змисний М. М. Надійнісна модель відмовостійкої програмно-апаратної системи на основі мажоритарної структури з ковзним резервуванням та автоматичним перезавантаженням програмного забезпечення. Радіоелектронні і комп’ютерні системи, № 5 (64). Харків: Нац. аерокосмічний ун-т ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, 2013. С. 221–226.
[25] Volochiy B., Ozirkovskyy L., Zmysnyi M., Kulyk I. Designing of fault-tolerant radio electronic systems with complex majority structures [Text]. Радіоелектронні та комп’ютерні системи. Харків, 2016. № 6 (80).
С. 120-129.