[發明專利]基于狀態空間分解的雙端多狀態網絡可靠性評估方法

有效

• 申請號: 202010325143.5
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111464400B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 白光晗;劉濤;方依寧;陶俊勇;張云安;王沙沙;汪亞順;蔣瑜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明公開了一種基于狀態空間分解的雙端多狀態網絡可靠性評估方法，將一種并行機制引入到狀態空間分解法SSD中，分解過程并行執行，并提供四種啟發式方法R1、R2、R3和R4，為選擇滿足要求的d?MP提供了優化方案，簡便分解過程，以提高多狀態網絡可靠性評估的效率。本發明提出的啟發式方法R4和給定最小割集向量d?MC的狀態空間分解法SSD在無法獲得d?MP或d?MP數量較多時依然可以精確地進行多狀態網絡可靠性的評估。

技術領域

本發明涉及多狀態網絡可靠性評估領域，具體是一種基于狀態空間分解的雙端多狀態網絡可靠性評估方法。

背景技術

在二狀態網絡如遠程通信網絡中，假定組件和系統都有兩種可能的狀態：完全失效或正常工作，如果每對終端之間至少有一個正常連接，那么網絡就可以正常運行；然而，在許多現實世界的網絡系統中，系統及其組件可能在許多不同的容量水平上運行，而不僅僅是狀態失效和正常，例如電力輸配網絡、油氣生產和運輸網絡、供應鏈網絡等，在這些網絡中，可靠性是重要的性能指標之一，其定義為從源節點到匯聚節點成功發送所需流量的概率，理論上來說，這種網絡可靠性評估是一種NP難問題。

目前現有技術中，間接法和直接法是兩種用于多狀態網絡可靠性評估的重要方法，兩種方法的主要區別在于間接法需要基于最小路集向量(d-MP)或最小割集向量(d-MC)來計算。其中間接法的主要思路如下：

現有的狀態空間分解算法(簡稱SSD)是一個迭代過程，在每一次迭代中，當前最小路集向量d-MP的集合被分解為滿足要求的d-MP和不滿足要求的d-MP；然后，通過一種啟發式規則選取一個滿足要求的d-MP(z^l)，將狀態空間分解為滿足要求的狀態集合、不滿足要求的狀態集合和不相交的不確定狀態集合三部分；迭代分解每個不確定狀態集，直到沒有不確定狀態集；最終，可靠性即為所有不相交的滿足要求的狀態集合的概率之和。

現有狀態空間分解法(SSD)的分解過程是單進程的順序迭代過程，在每個迭代中只進行一次分解；例如，由不確定狀態集C產生了兩個不確定狀態集C1和C2，那么C1需要等到C2完全分解后才能開始分解。而實際上，每個不確定狀態集的分解過程不會相互影響，他們是獨立的分解過程。此外，具有相同最小值H的不同d-MP可能會導致不同的不確定狀態集，有的不確定狀態集取值范圍較大，有的較小，而其取值范圍越大，在分解過程中產生的不確定狀態子集就會越多，會造成額外的迭代，造成運行效率不高，因此，有必要設計一種效率更高的基于狀態空間分解的雙端多狀態網絡可靠性評估方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于狀態空間分解的雙端多狀態網絡可靠性評估方法，將一種并行機制引入到狀態空間分解法(SSD)中，分解過程并行執行，并提供四種啟發式方法用于選擇滿足要求的d-MP，以提高多狀態網絡可靠性評估的效率。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種基于狀態空間分解的雙端多狀態網絡可靠性評估方法，包括以下步驟：

步驟101，設置參數：可靠性初值R＝0，當前不確定狀態集的索引y＝1，初始上極限狀態點b⁰＝M，其中M是最大狀態向量，下極限狀態點b＝0，B⁰和B分別為存儲每個不確定狀態集的極限狀態點的兩個矩陣；

步驟102，給定當前的d-MP，計算：

選擇一個d-MP，即z^l，使方程最小化，在這個啟發式選擇的過程中，若有多個z^l使該方程具有相同的最小化值，任意選擇一個z^l，

步驟103，設則可靠性即為：