Разработка и исследование аналитических моделей надёжности и их применение для оптимизации территориально-распределённых сетей

• Автор: Калимулина, Эльмира Юрьевна
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 222 с. : ил.

Содержание
Содержание.
Введение.

1 Постановка задачи оптимизации распределения наджности и

оптимального резервирования в территориальнораспределнных сетях.

1.1 Разработка логической модели территориальнораспределнной сетей.

1.2 Существующие постановки задачи оптимизации наджности

1.3 Постановка задачи оптимизации надежности и эффективности работы

территориальнораспределнной сети

1.4 Выводы.

2 Математические модели наджности территориальнораспределнной сети

2.1 Введение.
2.2 Математическая модель надежности подсистемы СПДЦВКЦУ территориальнораспределнной сети.
2.3 Математическая модель оценки наджности территориально распределнной сети с резервированием ЦВК, ЦУ, и СГ1Д
2.4 Применение математических моделей к расчту наджности территориальнораспределнной сети.
2.5 Математическая модель наджности полностью восстанавливаемой в
процессе эксплуатации сложной сети
2.6 Выводы.
3 Разработка алгоритма оптимизации наджности тсрриториилыю
распредслиных сетей
3.1 Введение.
3.2 Исследование функции качества работы сети
3.3 Численные результаты сравнения алгоритмов решения нелинейных
задач математического программирования
3.4 Разработка алгоритма оптимизации наджности территориальнораспределнной сети.
3.5 Исследование модифицированного алгоритма дифференциальной
эволюции для оптимизации наджности сети.
3.6 Выводы
4 Методика поиска оптимального варианта построения сети
4.1 Введение
4.2 Разработка методики моделирования и оптимизации наджности территориальнораспределнных сетей.
4.3 Разработка аналитической модели и оптимизация территориальнораспределнной сети.
4.4 Автоматизация методики оптимизации наджности территориально
распределнных сетей.
4.5 Выводы
Заключение. Теоретические и практические результаты диссертационной
работы.
Список использованных источников


Для повышения надёжности сетой полностью резервируются центральные вычислительные комплексы и создаются дублирующие сервис-центры, которые активируются в автоматическом режиме после отказа основных подсистем сети. Не всегда возможно повыси ть надёжность за счёт резервирования, например, по условиям эксплуатации нельзя установить резервное оборудование из-за дефицита площадей и т. В этом случае надёжность отдельных подсистем сети может быть улучшена за счет установки более надёжного оборудования без резервирования. Повышение надёжности подсистемы без использования резервирования возможно за счёт увеличения среднего времени работы, или, например, за счёт снижения среднего времени восстановления. Задача оптимизации надёжности (какие элементы резервируются, сколько взять резервных, какие элементы грсбуюг повышения надёжности за счёт более надёжного оборудования и насколько) требует определения математических выражений для целевых функций (математические модели) и расчёта показателей надёжности логической модели. Разработка математических моделей расчёта показателей надёжности в случае восстанавливаемых систем с нагруженным и недогруженным резервированием, а также моделей повышения надёжности за счет установки более надёжного оборудования проводится во второй главе диссертации. Настоящая диссертация посвящена решению задачи оптимизации надёжности территориально-распределённых сетей с учётом экономических аспектов работы [,]. Существующие постановки. Задача оптимального резервирования (невосстанавливаемых систем). Проблеме оптимального резервирования посвящены работы [, , , , , , , , , 9, 9, 1, 2, 3, 6]. Дано: система состоит из я последовательно-соединенных подсистем; в каждой подсистеме имеется п, параллельно-соединённых элементов, которые подключаются в нагруженном режиме (рисунок 1. Численное значение этого показателя надёжности зависит оттого, какое количество элементов имеется в данной подсистеме, т. Функция обозначается через /? Рисунок 1. Показатель надёжности системы в целом есть некоторая функция Л(Я|,/ь, •••»«,), зависящая от значений показателей надёжнос ти от дельных подсистем Я,(п,)у т. П2,. Я(я,,я2,. Количество элементов определяет затраты на создание системы. С(л,,л,,. Прямая постановка задачи. Ro - требуемое значение надежности для всей системы. N* = (л, ,л2 ,. С(л,л2. С(/1„л2. Ус,(л,) = min Ус(*и( (1. П(1-(1-г,Г ) > Ка, (1. Обратная постановка задачи. Со - требуемое значение стоимости для всей системы. А1' =(л,л? Я(л,л2. Я(л,,л2,. ГТ(1-(1-/;)"') (1. С0 (1. П]9П2,. Рассматривается задача оптимального распределения надёжности по элементам логической модели [, 0, 5, 0, 2, 5, 8, 4]. В атом случае модель надёжности и число резервных элементов для каждой подсистемы - известны. Предполагается, что система состоит из . V невосстанавливаемых элементов. В качестве показателя надёжности используется вероятность безотказной работы. Текущее значение вероятности безотказной работы /-го элемента известно и равно гУ Необходимо повысить значение надёжности до Я,(2). Полагается, что надёжность всей системы есть монотонно возрастающая и непрерывная функция Я2(2), . В данной постановке предполагается, что для увеличения надёжности /-го элемента с г,(1) до величины /? С,(г/|',^/2>). Надёжность повышается в общем случае не за счёт резервирования, а за счёт применения других мер по повышению надёжности, например, за счёт увеличения средней наработки до отказа или уменьшения времени восстановления. Прямая задача. Рисунок 1. I) - вероятность безотказной работы /-го элемента, /= 1,2, . С( Д,(2)', /? С( Д,(2>, Д2(2),. У С,( /;(,), /? Лт. Л(2) я. A, ^ (1. Обращая задача. Ст,(г,(|>,/? Со - требуемое значение стоимости для всей системы. Я,(2) ,/? C(a1<2,,a2(2> R,m) = YJC,<. R,(1'), (l. Предполагается, что стоимость системы как функция от надёжности представляется некоторой функцией. С,(Л. Rf min, Ri max параметры, определяющие масштаб изменения стоимости элемента, текущее и максимально достижимое значение надежности соответственно. C,(/? R, mm - текущее значение надежности элемента.