基于通信网节点及链路的重要性可靠性研究

摘要

通信是国家的神经命脉，是现代信息社会生产力必不可少的要素和衡量综合国力的重要标志[1]，涉及国家政治安全、国防安全、经济安全和社会安全，在国家公共安全，特别是突发公共事件中具有举足轻重的地位，发挥着不可替代的作用。伴随着人们对通信的逐步认识、重视及深入研究，通信网络得到了迅猛快速的发展，并在社会、经济、生活等各个领域显示了广阔的应用前景，正朝着数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化的方向不断前进。
　　通信网络是生产力发展和信息科学技术进步的必然产物，它不但为数据的共享、信息的传播提供了有效手段，丰富了通信的内容，同时也为通信的质量和效率提供了进一步的保障和提高。但是由于通信网络存在复杂性、多态性、动态性等诸多特点，给人们对通信网的分析、设计都带来了巨大困难，而如何合理有效地设计出符合人们要求的网络成为广大研究人员们关注的焦点。同其他复杂大型系统一样，网络的运行也存在不可靠性，网络如何正常有效可靠地工作也成为了人们关注的焦点，现如今，行业内越来越多的人开始关注研究分析通信网的可靠性和重要性，兴起了一股研究设计提高通信网可靠性的浪潮。本文针对通信网的可靠性和重要性问题，进行了全面而又系统的研究，具体工作和研究结果如下：
　　1.在通信网的节点重要性方面，提出了一种面向通信网节点重要性的多参数优化算法——DDT算法，通过比较删除每个节点后子网的DDT因子的变化来评估该节点的重要性，进而反映对整个通信网的破坏程度和网络可靠性的影响。同时考虑到当部分节点失效可能会造成子网络间不连通，此时 DDT因子计算结果为无穷大，不能区分开相应节点间的重要性，因此在确定此类节点为最重要的节点后，采取单独应用节点的度来加以区分其重要性。
　　另外，提出了一种基于节点流量及路径评估网络节点重要性的新算法——DFC算法，该算法基于全网性能对节点重要性进行评估，考虑了网络的连接状况和各节点的通信流量，并且动态地考虑了网络所有节点相互通信的最短路径总长度的增加值，来计算各节点的重要性。理论分析和实验仿真结果证明，这两种方法的准确性优于其他算法。
　　2.在通信网的链路重要性方面，本文针对经典算法——链路收缩法和链路删除法进行分析总结，提出了一种基于两测度的链路重要性的评价算法，该算法不仅可以评价每条链路的重要性，还能够在不改变链路重要性趋势的基础上，区分开那些在网络中处于串联状态的链路的重要性，同时对本算法的计算能力进行分析，实验结果证明与链路收缩法相比本算法具有更高的精确性和理想的计算能力。
　　3.在通信网的可靠性方面，由于网络可以由图论的知识加以解决，图论中的点代指网络中的节点，图论中的边代指网络中的链路，本文在以上几种算法评估网络节点/链路的重要性的基础上，从网络的拓扑结构和传输特性的角度设计了一种可靠性模型，从而提出了一种基于网络拓扑评估网络可靠性的新算法——TNL算法，该方法从新的角度分析网络的抗毁性，通过计算以不同传输路径传输的每个节点的可靠性求均值来作为整个网络的可靠性度量，该算法可以有效地评估不同网络拓扑结构下通信网络的可靠性，实验证明该方法优于二元决策图法，具有高可靠性。

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第1章 绪论

1.1 通信网概述

1.2 通信网可靠性概述

第2章 通信网节点重要性的研究

2.1 面向通信网节点重要性的多参数优化算法

2.2 基于节点流量及路径评估网络节点重要性的新算法

第3章 通信网链路重要性的研究

3.1 网络模型与理论基础

3.2 链路收缩法和链路删除法

3.3 两测度法

3.4 实验仿真

3.5 结束语

第4章 通信网可靠性的研究

4.1 通信网络拓扑的定义

4.2 通信子网与拓扑结构的类型

4.3 TNL算法概述

4.4 实验仿真

4.5 结束语

第5章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 未来展望

致谢

参考文献

附 录

作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目

发表的论文：

参加的科研项目：