Методы формирования множеств состояний телекоммуникационных сетей для различных мер связности

Аннотация

Задачи анализа надежности, живучести и устойчивости характерны не только для телекоммуникаций, но и для систем, чьи компоненты подвержены одному или нескольким видам отказов, например транспортные, энергетические, механические системы, интегральные цепи и даже программное обеспечение. Логический подход предполагает декомпозицию системы на ряд небольших функциональных элементов, и в рамках телекоммуникационных сетей они обычно представляют собой отдельные сетевые устройства (коммутаторы, маршрутизаторы, терминалы и т. п.), а также линии связи между ними (медножильные, оптоволоконные, коаксиальные кабели, беспроводная среда и другие среды передачи). Функциональные взаимосвязи задают и логические соотношения между отказами отдельных элементов и отказом сети в целом. Также используется допущение, что отказы устройств являются сравнительно менее вероятными, чем отказы линий связи, что подразумевает использование предположения об абсолютной устойчивости (надежности, живучести) данных устройств. Модель телекоммуникационной сети представлена в виде обобщенной модели Эрдеша – Реньи. В контексте устойчивости телекоммуникационной сети под анализируемым свойством понимается связность сети в той или иной форме. Основываясь на представлении понятия стохастической связности сети как соответствия некоторого случайного графа свойства связности заданному набору вершин, традиционно выделяют три меры связности: двухполюсная, многополюсная и всеполюсная. Представлены процедуры формирования для сетей произвольной структуры множеств путей, деревьев и, как их обобщение, многополюсных деревьев. Отмечено, что многополюсные деревья являются наиболее общим понятием относительно простых цепей и остовых деревьев. Решение подобных задач позволит в дальнейшем перейти к вычислению вероятности связности графов для различных мер связности.

Abstract

Reliability, survivability, and stability analysis tasks are typical not only for telecommunications, but also for systems whose components are subject to one or more types of failures, such as transport, power, mechanical systems, integrated circuits, and even software. The logical approach involves the decomposition of the system into a number of small functional elements, and within telecommunications networks they are usually separate network devices (switches, routers, terminals, etc.), as well as communication lines between them (copper-core, fiber-optic, coaxial cables, wireless media, and other transmission media). Functional relationships also define logical relationships between the failures of individual elements and the failure of the network as a whole. The assumption is also used that device failures are relatively less likely than communication line failures, which implies using the assumption of absolute stability (reliability, survivability) of these devices. Model of a telecommunication network in the form of the generalized model of Erdos–Renyi is presented. In the context of the stability of the telecommunications network, the analyzed property is understood as the connectivity of the network in one form or another. Based on the concept of stochastic connectivity of a network, as the correspondence of a random graph of the connectivity property between a given set of vertices, three connectivity measures are traditionally distinguished: two-pole, multi-pole, and all-pole. The procedures for forming an arbitrary structure of sets of paths and trees for networks are presented, as well as their generalization of multipolar trees. It is noted that multipolar trees are the most common concept of relatively simple chains and spanning trees. Solving such problems will allow us to proceed to calculating the probability of connectivity of graphs for various connectivity measures.