網絡大規(guī)模毀壞后的漸進恢復機制研究.pdf

1、近年來，隨著網絡技術的發(fā)展和網絡應用的增加，因特網已經成為人們學習、工作和生活中不可或缺的一部分。無論是學習交流、網絡購物，還是政府管理、公司運營，甚至是緊急救援、抗險救災都離不開網絡的支持。隨著人們對網絡需求的不斷增加，網絡的規(guī)模和復雜度也日益加大，從而當自然災害、系統(tǒng)崩潰、惡意襲擊等事故發(fā)生時，網絡發(fā)生大規(guī)模毀壞的可能性也逐步增大。為了保證人民的生命安全，維持社會穩(wěn)定，減少經濟損失，網絡大規(guī)模毀壞后的高效、快速恢復工作至關重要。此外

2、，在網絡恢復過程中，受人力、物力、財力等限制，恢復資源往往無法一次性完全提供，因此網絡恢復工作需要分階段、漸進式的完成。
　　本文針對網絡大規(guī)模毀壞后的漸進恢復機制做了相關研究，主要解決以下兩種情況的網絡恢復問題。
　　(1)大規(guī)模毀壞后的單階段網絡漸進恢復機制(ProgressiveNetwork Recovery in Single-Stage，PNRSS)。當網絡發(fā)生大規(guī)模毀壞后，因為恢復資源有限，無法完全恢復網絡，所

3、以需要選擇性的修復網絡中的受損設備，使得部分恢復的網絡能夠最大化的滿足用戶的業(yè)務需求。在PNRSS問題中，本文建立了PNRSS問題的混合整數線性規(guī)劃(Mixed Integer Linear Programming，MILP)模型，設計了基于影子價格和背包問題的單階段網絡漸進恢復算法(Shadow Price and Knapsack Problem based PNRSS Algorithm，SPKP-PNRSS)和基于K最短路的單階

4、段網絡漸進恢復算法(K Shortest Pathbased PNRSS Algorithm，KSP-PNRSS)。仿真結果表明，這兩種算法性能都很好，均適用于大規(guī)模網絡。SPKP-PNRSS算法得到的結果與原模型最優(yōu)目標值接近；而KSP-PNRSS算法則大大提高了時間效率，同樣得到了較好的性能結果。
　　(2)大規(guī)模毀壞后的多階段網絡漸進恢復機制(ProgressiveNetwork Recovery in Multi-Stag

5、e，PNRMS)。當網絡發(fā)生大規(guī)模毀壞后，恢復資源受到時間和路程的限制，只能分批到達，此時網絡的恢復工作也需要分階段、有的放矢的進行。針對PNRMS問題，本文研究了兩個子問題：一是最少要用多少階段的恢復資源修復網絡中的受損設備，使得部分恢復的網絡滿足所有用戶的業(yè)務需求；二是在給定恢復階段數的前提下，確定鏈路的恢復順序使得在恢復過程中每個階段的業(yè)務流量總和最大化。針對第一個子問題，本文建立了基于最小恢復階段的多階段網絡漸進恢復機制(Min

6、imizing Recovery Stage based PNRMS，MRS-PNRMS)MILP模型，設計了基于流量比例的最小恢復階段算法(Flow Proportion based MRS Algorithm， FP-MRS)。仿真結果表明，此算法得到的結果與原模型最優(yōu)目標值接近。針對第二個子問題，本文建立了基于最大化業(yè)務流量需求的多階段網絡漸進恢復機制(Maximizing Traffic Demand based PNRMS，M