网络系统“亚健康”状态诊断及其可靠性评估模型研究

摘要

网络系统日趋大型化、连续化、高速化和自动化，功能越来越多、结构也越来越复杂，其故障诊断与预测技术涉及到相互关联、相互制约的多个层次和众多因素，其中有很多因素对于系统的正常运行来说并不是致命的，一旦这些因素发生故障，网络系统就会介于正常状态和故障状态之间带故障运行，称之为“亚健康”状态。在这种状态下如果对系统进行停工维修，将会带来经济上的巨大损失，如果允许其继续运行而不采取措施进行修正，则有可能引起不可预料的严重损害。因此，“亚健康”网络系统的状态诊断及其可靠性综合评估是目前网络化建设中急需解决的关键问题。在这样的背景下，本论文以国家自然科学基金项目“复杂系统“亚健康”状态的诊断预测及智能控制关键算法研究(编号：61004118)”、重庆交通大学研究生创新基金重点项目“网络系统“亚健康”状态诊断模式及智能维护决策机制研究(编号：0904)”为支撑，围绕网络系统“亚健康”状态诊断模式及可靠性评估模型这一关键问题进行了较为细致的研究与探讨。主要研究成果如下：
　　 1)综述了网络系统故障的特点以及网络系统故障管理的详细过程，深刻剖析了当前流行的网络系统故障定位技术和智能故障诊断技术的优缺点及其适用范围。
　　 2)针对目前网络系统存在的“亚健康”状态，结合网络系统“亚健康”的特征以及网络系统内部节点之间的相互关系，在深入讨论了影响网络系统效能退化的影响因素的基础上，利用数学中的微分方程理论，给出了相应的算法规则，提出了一种网络系统“亚健康”状态下的性能退化评估模型，并通过实例分析表明，该模型能很好的预测“亚健康”网络系统未来可能发生的转化规律。
　　 3)研究常用的网络系统可靠性分析方法的优缺点，提出了一种基于信息熵理论的网络可靠性评估模型。首先，从信息论的角度利用信道容量的概念构建了网络系统的可靠度预测模型；接着，在此基础上，在给定一个节点可靠度和连接概率分布的条件下，求解了网络链接失败概率和的最大值及其相应的节点链接失败概率值；最后，在给定一个节点可靠度的条件下，求解了网络链接失败概率和的最大值及其相应的节点链接失败概率值。理论分析表明，所构建的模型是合理有效的。
　　 最后对全文的研究工作进行了总结，并指出了网络系统“亚健康”状态诊断模式及可靠性模型研究的进一步研究方向。