本書圍繞關鍵基礎設施的故障規(guī)律這個核心問題,從三個方面介紹*新的研究成果,即故障的傳播媒介(網(wǎng)絡結構)、故障的傳播內因(網(wǎng)絡流量)、故障的傳播行為(時空特點)。在此基礎上,本書提出了網(wǎng)絡故障預測和恢復的方法,為建立關鍵基礎設施網(wǎng)絡可靠性理論和方法提供支撐。本書適合從事基礎設施可靠性的研究人員和技術人員,也適合系統(tǒng)可靠性、網(wǎng)絡可靠性等方向的大專院校研究生,以及對復雜系統(tǒng)感興趣的讀者。
傳統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性分析和計算方法比較適合處理獨立性失效或弱相關失效問題,而關鍵基礎設施系統(tǒng)故障具有強相關的特點。本書圍繞故障規(guī)律的核心問題,從網(wǎng)絡“結構-流量-故障”的三元關系入手,將相變理論、數(shù)據(jù)分析與可靠性方法相結合,從復雜網(wǎng)絡微觀和宏觀的不同角度,對網(wǎng)絡故障的網(wǎng)絡媒介、內在原因和時空表現(xiàn)等基礎問題和方法進行介紹。
李大慶,2011.6至今,北京航空航天大學可靠性與系統(tǒng)工程學院,副教授2015.6至今,北京航空航天大學可靠性與系統(tǒng)工程學院,博導
第1章 概述 1
1.1 關鍵基礎設施的網(wǎng)絡特性 1
1.2 關鍵基礎設施的可靠性挑戰(zhàn)―級聯(lián)失效 4
1.3 級聯(lián)失效研究的核心問題―故障傳播 9
1.4 理解故障傳播的三元關系 11
參考文獻 13
第2章 關鍵基礎設施網(wǎng)絡的結構維度 18
2.1 交通網(wǎng)絡 18
2.2 電力網(wǎng)絡 20
2.3 信息網(wǎng)絡 25
2.4 網(wǎng)絡的空間維度 27
2.5 網(wǎng)絡維度與動力學的關系 31
參考文獻 36
第3章 關鍵基礎設施網(wǎng)絡的流量特點 47
3.1 交通網(wǎng)絡的均衡與效率 47
3.2 網(wǎng)絡滲流 49
3.3 交通的滲流組織 52
3.4 效率與滲流 61
3.5 基于滲流理論的網(wǎng)絡可靠性計算 66
參考文獻 77
第4章 關鍵基礎設施網(wǎng)絡的故障相關性 84
4.1 關鍵基礎設施網(wǎng)絡的故障相關性 84
4.2 故障的相關網(wǎng)絡 93
4.3 故障相關帶來的網(wǎng)絡脆弱性 97
參考文獻 102
第5章 關鍵基礎設施網(wǎng)絡的故障動態(tài)傳播 109
5.1 級聯(lián)失效模型 109
5.1.1 基于功能耦合的級聯(lián)失效模型 110
5.1.2 基于結構耦合的級聯(lián)失效模型 120
5.2 故障的傳播速度 129
5.3 故障的傳播與恢復 135
參考文獻 139
第6章 關鍵基礎設施網(wǎng)絡的故障預測 146
6.1 網(wǎng)絡的可觀性 147
6.1.1 可觀性定義 147
6.1.2 網(wǎng)絡可觀性研究發(fā)展 149
6.1.3 介數(shù)優(yōu)先的復雜網(wǎng)絡可觀性 153
6.2 關鍵基礎設施網(wǎng)絡故障的預測方法 165
參考文獻 175
第7章 關鍵基礎設施網(wǎng)絡的故障自愈 180
7.1 網(wǎng)絡級聯(lián)失效的自愈 180
7.2 基于全局級聯(lián)失效的自愈模型 183
7.2.1 模型 183
7.2.2 仿真結果分析 185
7.2.3 理論分析 191
7.2.4 案例分析 197
7.3 基于局域級聯(lián)失效的自愈模型 199
7.3.1 模型 200
7.3.2 仿真結果分析 201
7.3.3 案例分析 206
參考文獻 208