Scientific and analytical journal «Vestnik Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia» Scientific and analytical journal «Vestnik Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia» Научно-аналитический журнал "Вестник Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России" 2218-130X 65957 ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ INFORMATICS, COMPUTER ENGINEERING AND CONTROL ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ RELIABILITY ANALYSIS OF NETWORKS WITH CELLULAR STRUCTURE АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ СЕТЕЙ С ЯЧЕИСТОЙ СТРУКТУРОЙ Коваленко Роман Андреевич Kovalenko Roman A. kovalenko_ra@ifguap.ru Дагаев Александр Владимирович Dagaev Alexander V. adagaev@list.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Сорокин Алексей Андреевич Sorokin Aleksey A. a.a.sorokin@ifguap.ru Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation 07 07 2023 07 07 2023 2023 2 68 81 16 04 2023 20 05 2023 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/65957/view

Требования к заданным характеристикам надежности сетей являются одной из перспективных и важных задач, так как от этого зависит стоимость оборудования, срок эксплуатации и стратегии обслуживания сетей. В статье представлен анализ надежности систем передачи данных с ячеистой структурой, показана вариабельность решения поставленной задачи. Представлен вывод уравнений коэффициента готовности системы с одинаковыми элементами в системе, приведены формулы расчета показателей надежности при отказе части элементов системы с различной топологией структуры сети, выведены уравнения нижней и верхней границ коэффициента готовности системы. Представлены результаты моделирования зависимости коэффициента готовности системы от коэффициента готовности элемента, разработана методика оценивания показателей надежности ячеистой структурой с применением имитационного моделирования, дано описание неасимптотической модели функционирования элемента системы с наличием встроенного контроля, приведены результаты имитационного моделирования работы элемента сети.

The requirements for the given characteristics of the reliability of networks are one of the promising and important tasks, since the cost of equipment, the service life and strategies for maintaining networks depend on this. The article presents an analysis of the reliability of data transmission systems with a cellular structure, shows the variability of the solution of the problem. The derivation of the equations of the system availability factor with the same elements in the system is presented, the formulas for calculating the reliability indicators in case of failure of some of the system elements with different network structure topology are given, the equations of the lower and upper limits of the system availability factor are derived. The results of modeling the dependence of the system availability factor are presented on the readiness factor of the element, a method for evaluating the reliability indicators of a cellular structure using simulation modeling is developed, a description of a non-asymptotic model of the functioning of a system element with built-in control is given, and the results of simulation modeling of the network element are presented.

 моделирование система ячеистая сеть коэффициент готовности вероятность безотказной работы simulation system mesh network availability probability of failure-free operation

Вычисление коэффициентов надежности сети: материалы 42 Юго-Восточной междунар. конф. по комбинаторике, теории графов и вычислениям / И. Бейхл [и др.]. 2011. С. 111-127. Vychislenie koefficientov nadezhnosti seti: materialy 42 Yugo-Vostochnoj mezhdunar. konf. po kombinatorike, teorii grafov i vychisleniyam / I. Bejhl [i dr.]. 2011. S. 111-127. Герцбах И., Шпунгин Ю. Надежность сети. Спрингер Сингапур, 2020. DOI: 10.1007/978-981-15-1458-6. Gercbah I., Shpungin Yu. Nadezhnost' seti. Springer Singapur, 2020. DOI: 10.1007/978-981-15-1458-6. Джоши А., Субеда В. Систематизация надежных сетевых топологий с использованием графовых операторов: материалы Междунар. конгресса по информ. и коммуникационным технологиям. 2016. С. 263-270. DOI: 10.1007/978-981-10-0755-2 28. Dzhoshi A., Subeda V. Sistematizaciya nadezhnyh setevyh topologij s ispol'zovaniem grafovyh operatorov: materialy Mezhdunar. kongressa po inform. i kommunikacionnym tekhnologiyam. 2016. S. 263-270. DOI: 10.1007/978-981-10-0755-2 28. Cisco: доступность сети: сколько вам нужно? Как вы его получите? URL:https://www.cisco.com/web/IT/unified_channels/area_partner/cisco_powered_network/net_availability.pdf (дата обращения: 14.02.2023). Cisco: dostupnost' seti: skol'ko vam nuzhno? Kak vy ego poluchite? URL:https://www.cisco.com/web/IT/unified_channels/area_partner/cisco_powered_network/net_availability.pdf (data obrashcheniya: 14.02.2023). Cui L., Dong Q. Последовательный k и родственные модели - обзор // Стохастические модели в области надежности, сетевой и системной безопасности. 2019. С. 3-18. DOI: 10.1007/978-981-15-0864-6 1. Cui L., Dong Q. Posledovatel'nyj k i rodstvennye modeli - obzor // Stohasticheskie modeli v oblasti nadezhnosti, setevoj i sistemnoj bezopasnosti. 2019. S. 3-18. DOI: 10.1007/978-981-15-0864-6 1. Availability factor analysis of a network in mesh structure, Proceedings of 24th International Conference DCCN'2021 (Distributed Computer and Communication Networks:Control, Computation, Communications) M.: Изд-во Springer, 2021. Availability factor analysis of a network in mesh structure, Proceedings of 24th International Conference DCCN'2021 (Distributed Computer and Communication Networks: Control, Computation, Communications) M.: Izd-vo Springer, 2021. Денгиз Б., Алтипармак Ф., Смит А. Эффективная оптимизация отказоустойчивых сетей с использованием эволюционного подхода. IEEE Transactions on Reliability. 1997. № 46 (1). DOI: 10.1109/24.589921. Dengiz B., Altiparmak F., Smit A. Effektivnaya optimizaciya otkazoustojchivyh setej s ispol'zovaniem evolyucionnogo podhoda. IEEE Transactions on Reliability. 1997. № 46 (1). DOI: 10.1109/24.589921. Кумар А., Патхак Р., Гупта Ю. Оптимизация надежности на основе генетических алгоритмов для расширения компьютерной сети. IEEE Transactions on Reliability. 1995. № 44 (1). С. 63-72. DOI: 10.1109/24.376523. Kumar A., Pathak R., Gupta Yu. Optimizaciya nadezhnosti na osnove geneticheskih algoritmov dlya rasshireniya komp'yuternoj seti. IEEE Transactions on Reliability. 1995. № 44 (1). S. 63-72. DOI: 10.1109/24.376523. Лю Ю., Чжан Л., Луо Р. Исследования по проектированию архитектуры с высокой надежностью сетевых узлов в системе моделирования десантных боевых действий // Журнал естественных наук Уханьского университета. 2019. № 24 (6). С. 537-548. DOI: 10.1007/s11859-019-1433-3. Lyu Yu., Chzhan L., Luo R. Issledovaniya po proektirovaniyu arhitektury s vysokoj nadezhnost'yu setevyh uzlov v sisteme modelirovaniya desantnyh boevyh dejstvij // Zhurnal estestvennyh nauk Uhan'skogo universiteta. 2019. № 24 (6). S. 537-548. DOI: 10.1007/s11859-019-1433-3. Надежность для экстренных приложений в Интернете вещей: Междунар. конф. IEEE по распределенным вычислениям в сенсорных системах / Н. Маалель [и др.]. 2013. DOI: 10.1109/dcoss.2013.40. Nadezhnost' dlya ekstrennyh prilozhenij v Internete veshchej: Mezhdunar. konf. IEEE po raspredelennym vychisleniyam v sensornyh sistemah / N. Maalel' [i dr.]. 2013. DOI: 10.1109/dcoss.2013.40. Морино Ю., Мива Х. Проектирование надежной сети с учетом затрат для снижения вероятности отказа при одновременном отказе // Достижения в области интеллектуальных сетей и систем совместной работы Springer International Publishing. 2020. С. 493-502. DOI: 10.1007/978-3-030-57796-4 47. Morino Yu., Miva H. Proektirovanie nadezhnoj seti s uchetom zatrat dlya snizheniya veroyatnosti otkaza pri odnovremennom otkaze // Dostizheniya v oblasti intellektual'nyh setej i sistem sovmestnoj raboty Springer International Publishing. 2020. S. 493-502. DOI: 10.1007/978-3-030-57796-4 47. Оценка надежности передачи для беспроводных сенсорных сетей / X. Zhu [et al.] // Международный журнал распределенных сенсорных сетей. 2016. № 12 (2). P. 1346079. DOI: 10.1155/2016/1346079. Ocenka nadezhnosti peredachi dlya besprovodnyh sensornyh setej / X. Zhu [et al.] // Mezhdunarodnyj zhurnal raspredelennyh sensornyh setej. 2016. № 12 (2). P. 1346079. DOI: 10.1155/2016/1346079. Рак Дж., Пикавет М., Йошино Х. Проектирование и моделирование надежных сетей (предисловие) // Телекоммуникационные системы. 2015. № 60 (4). С. 419-421. DOI: 10.1007/s11235-015-9986-8. Rak Dzh., Pikavet M., Joshino H. Proektirovanie i modelirovanie nadezhnyh setej (predislovie) // Telekommunikacionnye sistemy. 2015. № 60 (4). S. 419-421. DOI: 10.1007/s11235-015-9986-8. Родр Игуес-Вела Аскес Дж. А., Камисалис А., Доминго-Феррер Дж. Об индексах надежности сетей связи // Компьютеры и математика с приложениями. 2009. № 58 (7). С. 1433-1440. DOI: 10.1016/j.camwa.2009.07.019. Rodr Igues-Vela Askes Dzh. A., Kamisalis A., Domingo-Ferrer Dzh. Ob indeksah nadezhnosti setej svyazi // Komp'yutery i matematika s prilozheniyami. 2009. № 58 (7). S. 1433-1440. DOI: 10.1016/j.camwa.2009.07.019. Саттираджу Р., Шоттен Х.Д. Моделирование надежности, анализ и прогнозирование беспроводной мобильной связи // 79-я Конф. IEEE по автомобильным технологиям. 2014. DOI: 10.1109/vtcspring.2014.7023170 Sattiradzhu R., Shotten H.D. Modelirovanie nadezhnosti, analiz i prognozirovanie besprovodnoj mobil'noj svyazi // 79-ya Konf. IEEE po avtomobil'nym tekhnologiyam. 2014. DOI: 10.1109/vtcspring.2014.7023170 Шиер Д.Р., Лю Н. Ограничение надежности сетей // Журнал Общества оперативных исследований. 1992. № 43 (5). С. 539-548. DOI:10.1057/jors.1992.79. Shier D.R., Lyu N. Ogranichenie nadezhnosti setej // Zhurnal Obshchestva operativnyh issledovanij. 1992. № 43 (5). S. 539-548. DOI: 10.1057/jors.1992.79.