节点相依失效下的方格网络可靠性建模与分析

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1、万方数据第35卷第7期2013年7月系统工程与电子技术SystemsEngineeringandElectronicsVoI．35No．7July2013文章编号：100l一506x(2013)07—157608网址：www．sys—ele．com节点相依失效下的方格网络可靠性建模与分析赵娟1’2，郭平1，邓宏钟2，谭跃进2(1．中国人民解放军后勤工程学院网管中心，重庆401311；2．国防科学技术大学信息系统与管理学院，湖南长沙410073)摘要：以二维方格网络为拓扑结构，在考虑同一地理区域节点存在共因失效关系、同一类节点存在关联失效关系、网络体系结构存在协议层

2、与层之间的级联失效关系等3种依赖关系的条件下，建立失效概率的依赖模型来模拟节点相依失效。以节点之间连通的概率为可靠性测度，利用Montecarlo法进行近似计算，分析依赖关系对网络可靠性的影响。研究表明，级联失效比共因失效带给网络可靠性的影响更大；关联失效带来的影响是灾难性的，尽管节点自身失效概率很小，只要关联程度足够大，就会使节点故障在网络中快速传播。关键词：网络可靠性；相依失效；共因失效；关联失效；级联失效中图分类号：N949；TN913．2文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1001—506X．2013．07．37Modelingandana

3、lysisOfreliabilityforlatticenetworkswithdependentfailuresZHAOJuanl”，GUOPin91，DENGHong—zhon92，TANYue—jin2(I．N已￡锄or电Mn规ngeⅢ已咒￡Ce咒把r，Logis￡icnZE咒gineeringLki钉ersit3，o厂￡^ePLA，C^ongqing4013Ij，ClILi札d；2．CoZZ已gPo厂I起／lor，扎口￡io咒Sys￡P，nsn门d^，缸咒口g已mP咒f，Nn￡io挖nZU挖iuPrsi￡yo厂DP／0咒sP丁■c^noZogy，C^n行9

4、5^口4j0073，C^i行盘)Abstract：Basedonthelatticenetworkmodel，thenodefa订uremodelisestablishedusingdependencyofnodefailureprobab订ity．Consideringthreet)币esofinterdependencies：firstly，nodesinthesamegeographicareaareaffectedbythecommoncausefailure；secondly，nodesofthesameattributesareaffectedbyth

5、eescalatingfail—ure；1astly，nodesareaffectedbythecascadingfailureof￡Fchitecture．TheMonteCarlosimulationisusedtoap—pro)(imatelycalculatetheprobabilityofhavingatleastonepathbetweenthepairnodes．Itisshownthatthecascadingfailureofarchitecturehasmoreadverseimpactonnetworkreliabilitythantheco

6、mmoncausefailure．Itisalsoprovedthattheescalatingfailurecanmakethesmallpartofnodefailuresaffecttheothernodestoreducethenetworkreliability，whatevertheprobabihtyofnodefailureissmall．Keywords：networkreliability；dependentfailure；commoncausefailure；escalatingfailure；cascadingfailure0引言交通网络、

7、电力网络、通信网络等各种网络的故障频繁发生，且带来灾难性的影响，使得网络可靠性在国内外受到空前重视。网络可靠性的建模和计算一直是网络可靠性研究中的热点问题。已有的研究主要是在概率网络模型口1的基础上计算网络可靠性，即假定网络节点和边在一定概率下相互独立地发生失效，计算网络两端、K端、全端之间保持连通或完成任务的概率。·这些研究工作是在节点独立失效的假设条件下提出的，在实际网络中，除节点的自身原因以外，节点之间的相互影响和外部环境的变化是造成故障的重要原因，有时甚至起主导作用，对网络的安全带来巨大隐患[2。]。比如，目前大多数计算机都使用Microsoft操作系统，

8、使得单个操