JP2014023064A - Network reliability evaluation device, method and program - Google Patents

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弘順 越地
Shuichi Karasawa
秀一 唐澤
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雅之 辻野
Yusuke Funakoshi
裕介 船越
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To learn how well an evaluation object communication network can maintain communication capability with an important communication node in the case where damage is large like a large scale fault and natural disaster.SOLUTION: The invention enumerates all the states of communication nodes and transmission links, calculates a probability Pi that the state S of each communication network becomes a certain state i using a probability PBthat a given communication node is in a fault state and a probability PLthat a given transmission link is in a fault state, determines whether or not a communication node is connected with a specified normal important communication node, calculates the communication scale Ei of the communication network when the state S of the communication network is the certain state i by using connection determination result between the communication node and the specified important communication node when the state S of the communication network is the certain state i, and an in advance prescribed communication scale Aof the communication node, multiplies the probability Pi by the communication scale Ei, and regards the sum of all the products as an expected value of the communication scale of the communication network.

Description

本発明は、ネットワーク信頼性評価装置及び方法及びプログラムに係り、特に、大規模故障や自然災害のように被害が大規模な場合に、通信ネットワークの通信能力の信頼性を評価するためのネットワーク信頼性評価装置及び方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a network reliability evaluation apparatus, method, and program, and more particularly to network reliability for evaluating the reliability of communication capability of a communication network when damage is large, such as a large-scale failure or natural disaster. The present invention relates to a sex evaluation apparatus, method, and program.

通信ネットワークがどの程度の信頼性を有するかを評価する指標として、通信ネットワークをグラフ(通信ビルがノード、伝送路がリンク)と捉え、予め指定した全てのノード間が正常なノードとリンクで連結されている状態を「通信ネットワークにおいて通信機能が正常である」と定義し、この定義のもとで通信ネットワークの通信機能が正常である確率(「信頼度」と定義)を用いることが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。   As an index to evaluate how reliable the communication network is, the communication network is regarded as a graph (communication building is a node, transmission path is a link), and all nodes specified in advance are connected with normal nodes and links. Is defined as “the communication function is normal in the communication network”, and based on this definition, it is proposed to use the probability that the communication function of the communication network is normal (defined as “reliability”). (For example, refer nonpatent literature 1).

林正博、阿部威郎、"通信ネットワークの信頼性,"電子情報通信学会(コロナ者), 2010. 5.Masahiro Hayashi and Takeo Abe, "Reliability of Communication Networks," IEICE (Corona), 2010. 5.

上記従来技術による信頼度の評価指標は、通信ネットワーク全体での正常性を確保することを重視するという考えに基づくものである。しかし、大規模故障や自然災害のように被害が大規模な場合(複数のノード、複数のリンクの故障を強く想定する)においては、通信ネットワーク全体の正常性が確保されないことが強く想定される。このため、大規模な被害に対する通信ネットワークの信頼性を分析する際には、通信ネットワーク全体での正常性が確保されない状況において、通信ネットワークの通信能力がどの程度残存しているかということを評価する観点も必要であるが、残存通信能力による信頼性評価はできない(課題1)。   The reliability evaluation index according to the prior art is based on the idea that importance is attached to ensuring the normality of the entire communication network. However, when the damage is large, such as a large-scale failure or a natural disaster (a failure of multiple nodes and multiple links is strongly assumed), it is strongly assumed that the normality of the entire communication network cannot be ensured. . Therefore, when analyzing the reliability of a communication network against large-scale damage, evaluate how much communication capability of the communication network remains in a situation where the normality of the entire communication network is not ensured. Although a viewpoint is also necessary, reliability evaluation based on remaining communication capability cannot be performed (Problem 1).

従来技術では、図1(a)、(b)のように、通信機能が正常な状態になる確率のみを評価指数としている。   In the prior art, as shown in FIGS. 1A and 1B, only the probability that the communication function is in a normal state is used as the evaluation index.

上記のように、従来は、大規模故障や自然災害のように被害が大規模な場合に、通信ネットワークの通信能力がどの程度残存しているかという信頼性評価はできないという問題がある。   As described above, conventionally, there is a problem that it is impossible to evaluate the reliability of the remaining communication capability of the communication network when the damage is large, such as a large-scale failure or a natural disaster.

また、通信ネットワークでは、しばしば、重要な役割を担う通信ビル(ノード)が存在する。例えば、階層的な構造を持つ通信ネットワークの階梯間の接続点である通信ビルやクロック供給装置を収容している通信ビル、データセンタ、重要顧客を収容している通信装置が設定されている通信ビル等が挙げられる。このように通信ノードの重要度に違いがある場合、「重要通信ノード」を含めた指定ノードに対する連結性を一律に評価するのではなく、重要通信ノードとの連結性に着目した指標で、通信ネットワークの信頼性を評価することが望ましい(課題2)。   In communication networks, there are often communication buildings (nodes) that play an important role. For example, a communication building that is a connection point between layers of a communication network having a hierarchical structure, a communication building that accommodates a clock supply device, a data center, and a communication device that accommodates an important customer is set. Examples include buildings. If there is a difference in the importance of communication nodes in this way, instead of uniformly evaluating the connectivity to designated nodes including “important communication nodes”, communication is performed using an index that focuses on connectivity with important communication nodes. It is desirable to evaluate the reliability of the network (Problem 2).

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、大規模故障や自然災害のように被害が大規模な場合において、評価対象の通信ネットワークが重要通信ノードとの通信能力をどの程度維持できるかを把握することが可能なネットワーク信頼性評価システム及び方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and to what extent can a communication network to be evaluated maintain communication capability with an important communication node in the case of a large-scale damage such as a large-scale failure or a natural disaster? It is an object of the present invention to provide a network reliability evaluation system and method capable of grasping the above.

本発明は、大規模故障や自然災害のように被害が大規模な通信ネットワークの信頼性を評価するためのネットワーク信頼性評価装置であって、
通信ノードと伝送リンクに関する情報を格納するネットワーク情報記憶手段と、
前記ネットワーク情報記憶手段から通信ノード及び伝送リンクの状態を全て列挙し、通信ネットワーク状態情報記憶手段に格納する通信ネットワーク状態列挙手段と、
前記通信ネットワーク状態情報記憶手段から各通信ネットワークの状態を読み出し、予め与えられた通信ノードが故障状態にある確率PB n、予め与えられた伝送リンクが故障状態にある確率PL mを用いて、各通信ネットワークの状態Sがある状態iになる確率Piを求める通信ネットワーク状態確率算出手段と、
前記通信ネットワーク状態情報記憶手段の各通信ネットワークの状態において、通信ノードが、指定された正常な重要通信ノードと連結しているか否かを判定する連結判定手段と、
前記通信ネットワークの状態Sがある状態iのときの通信ノードと、該通信ノードの前記連結判定手段の判定結果、及び、予め与えられた該通信ノードの通信規模Anを用いて、該通信ネットワークの状態Sがある状態iのときの通信ネットワークの通信規模Eiを算出する通信規模算出手段と、
前記確率Pi、前記通信規模Eiを乗算し、乗算値を全て積算した値を、通信ネットワークの通信規模の期待値とする期待値算出手段と、を有する。
The present invention is a network reliability evaluation apparatus for evaluating the reliability of a communication network in which damage is large, such as a large-scale failure or a natural disaster,
Network information storage means for storing information about communication nodes and transmission links;
A communication network state listing unit that lists all communication node and transmission link states from the network information storage unit, and stores the communication node and transmission link states in the communication network state information storage unit;
Reading the state of each communication network from the communication network state information storage means, using a probability PB n that a pre-given communication node is in a failure state, and a probability PL m that a pre-given transmission link is in a failure state, A communication network state probability calculating means for obtaining a probability Pi of the state S of the communication network being a certain state i;
Connection determination means for determining whether or not a communication node is connected to a designated normal important communication node in the state of each communication network in the communication network state information storage means;
Using the communication node when the state S of the communication network is in the state i, the determination result of the connection determination means of the communication node, and the communication scale An of the communication node given in advance, A communication scale calculating means for calculating the communication scale Ei of the communication network when the state S is in the state i;
Expectation value calculating means for multiplying the probability Pi and the communication scale Ei and adding all the multiplied values to an expected value of the communication scale of the communication network.

上記のように、本発明によれば、上記の課題1に対し、通信ノードの通信規模の尺度を導入することにより、大規模故障や自然災害のように被害が大規模な場合において、評価対象の通信ネットワークが通信能力をどの程度維持できるかを把握することが可能となる。   As described above, according to the present invention, with respect to the above-mentioned problem 1, by introducing a scale of communication scale of a communication node, in the case where damage is large, such as a large-scale failure or a natural disaster, an evaluation target It is possible to grasp how much communication capacity can be maintained by the communication network.

また、上記課題2に対し、重要通信ノードと連結可能な通信ノードが存在する状態のそれぞれの確率を導入することにより、通信ネットワークの通信機能が正常でない状態における重要通信ノードとの連結性を把握することが可能になる。   In addition, for the problem 2 above, by introducing the probability of each state where there is a communication node that can be connected to the important communication node, the connectivity with the important communication node when the communication function of the communication network is not normal is grasped. It becomes possible to do.

上記の2つの手段を組み合わせることにより、課題1、課題2に対して、通信ノードの通信規模の尺度と重要通信ノードと連結する通信ノードが存在する状態のそれぞれの確率を導入することにより、大規模故障や自然災害のような被害が大規模な場合において、評価対象の通信ネットワークが重要通信ノードとの通信能力をどの程度維持できるかを把握することが可能となる。   By combining the above two means, for the first and second problems, by introducing the scale of the communication scale of the communication node and the respective probabilities of the existence of the communication node connected to the important communication node, When damage such as a scale failure or a natural disaster is large, it is possible to grasp how much the communication network to be evaluated can maintain the communication capability with the important communication node.

従来技術による評価指数の例である。It is an example of the evaluation index by a prior art. 本発明の一実施の形態における通信ネットワークの例である。It is an example of the communication network in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態におけるネットワーク信頼性評価装置の構成例である。It is a structural example of the network reliability evaluation apparatus in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態におけるネットワーク信頼性評価処理のフローチャートである。It is a flowchart of the network reliability evaluation process in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における重要通信ノードのイメージである。It is an image of the important communication node in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における通信ネットワーク状態情報記憶部に格納されるデータ例である。It is an example of the data stored in the communication network state information storage part in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における連結情報記憶部に格納されるデータ例である。It is an example of the data stored in the connection information storage part in one embodiment of this invention.

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明では、前述の課題1と課題2を同時に解決するため、以下の2つの手段を合わせて実行する。   In the present invention, in order to simultaneously solve the above-described problems 1 and 2, the following two means are executed together.

(1)課題1を解決するための手段:
通信ネットワークの通信機能が正常でない場合の通信ネットワークの通信能力の低下度合い、または、残存している通信能力を定量的に評価するために、通信ノードの処理可能なトラヒック量や収容ユーザ数等、通信ノードが有する通信能力の大きさ(ここでは、「通信規模」と定義する)を表す尺度を導入する。
(1) Means for solving Problem 1:
In order to quantitatively evaluate the degree of decrease in communication capability of the communication network when the communication function of the communication network is not normal, or the remaining communication capability, the amount of traffic that can be processed by the communication node, the number of accommodated users, etc. A scale representing the size of communication capability of a communication node (here, defined as “communication scale”) is introduced.

(2)課題2を解決するための手段:
重要通信ノードが正常である場合において、重要通信ノードと連結される通信ノードが存在する状態のそれぞれの確率を指標とする。
(2) Means for solving Problem 2:
When the important communication node is normal, each probability of a state in which a communication node connected to the important communication node exists is used as an index.

上記の(1)と(2)の手段を合わせることにより、重要通信ノードが正常である場合の需要通信ノードと連結される通信ノードが存在するそれぞれの状態になる確率と、重要通信ノードと連結される通信ノードの通信規模の合計値をそれぞれ乗算し、これらの乗算した値を全て積算して、重要通信ノードと連結される通信ノードの通信規模の期待値を指標として、信頼性を評価する。   By combining the above means (1) and (2), the probability that each communication node to be connected to the demand communication node when the important communication node is normal, and the connection to the important communication node are obtained. Multiply the total values of the communication scales of the communication nodes to be evaluated, add up all the multiplied values, and evaluate the reliability using the expected value of the communication scale of the communication node connected to the important communication node as an index. .

以下に詳細に説明する。   This will be described in detail below.

最初に通信ネットワークの状態の定義を示す。   First, the definition of the state of the communication network is shown.

・通信ネットワークの状態は、通信ノードや伝送リンクの正常及び故障状態の組み合わせで決定される。   -The state of the communication network is determined by a combination of normal and failure states of communication nodes and transmission links.

以下に示す評価手順では、通信ノードについては、n(n=1,2,…,N)番目の通信ノードBnの正常状態を、
State(Bn)=1
とし、故障状態を
State(Bn)=0
とする。
In the evaluation procedure shown below, for the communication node, the normal state of the n (n = 1, 2,..., N) th communication node B n is
State (B n ) = 1
And the failure state
State (B n ) = 0
And

伝送リンクについては、m(m=1,2,…,M)番目の伝送リンクLmの正常状態を、
State(Lm)=1
故障状態を、
State(Lm)=0
とし、通信ネットワークを構成する通信ノードBnと伝送リンクLmに対して、
ベクトルS(State(B1),State(B),…,State(BN),State(L1),State(L),…,State(LM))
を通信ネットワークが取り得る「通信ネットワークの状態S」とする。
For the transmission link, the normal state of the m (m = 1, 2,..., M) th transmission link L m is
State (L m ) = 1
The fault condition,
State (L m ) = 0
For the communication node B n and the transmission link L m constituting the communication network,
Vector S (State (B 1 ), State (B 2 ), ..., State (B N ), State (L 1 ), State (L 2 ), ..., State (L M ))
Is the “communication network state S” that the communication network can take.

・通信ネットワークの状態Sは全部で2(N+M)通りあるため、通信ネットワークの状態Sを2(N+M)×(N+M)の行列で表すことができる。従って、通信ネットワークが取り得る状態Sのそれぞれをi(1,2,…,2(N+M))とすると、通信ノードBnの状態はS(i,n),伝送リンクLmの状態はS(i,N+m)で表すことができる。 Since there are 2 (N + M) communication network states S in total, the communication network state S can be represented by a matrix of 2 (N + M) × (N + M). Thus, the respective states S the communications network can take i (1,2, ..., 2 ( N + M)) When the state of the communication node B n is S (i, n), the transmission link L m state Can be represented by S (i, N + m).

・通信ネットワークの例:
図2(a)に示す図及び図2(b)に示す表は、N=3の通信ノードとM=3の伝送リンクで構成されている通信ネットワークの例である。この場合、通信ネットワークの状態Sは全部で2(3+3)=64通りとなる。
・ Example of communication network:
The diagram shown in FIG. 2A and the table shown in FIG. 2B are examples of a communication network including N = 3 communication nodes and M = 3 transmission links. In this case, the state S of the communication network is 2 (3 + 3) = 64 in total.

従って、通信ノードと伝送リンクの正常状態を1、故障状態を0とする場合、「S(3,3)=0」は、通信ネットワーク状態Sが3番目である場合の通信ノードB3が故障状態であることを表しており、「S(3,5)=1」は、通信ネットワークの状態Sが3番目である場合の伝送リンクが正常状態であることを表している。   Therefore, when the normal state of the communication node and the transmission link is 1 and the failure state is 0, “S (3,3) = 0” indicates that the communication node B3 in the case where the communication network state S is the third is in the failure state. “S (3,5) = 1” represents that the transmission link is in a normal state when the state S of the communication network is third.

次に、評価手順の説明で用いる記号について定義する。   Next, symbols used in the description of the evaluation procedure are defined.

i:通信ネットワークの状態番号(i=1,2,…,2(N+M)
n:通信ノードの番号(n=1,2,…,N)
S(i,n):通信ネットワークの状態Sがiのときのn番目の通信ノードBnの状態(正常状態を1、故障状態を0)
PBn:n番目の通信ノードBnが故障状態にある確率
An:n番目の通信ノードBnの通信規模
m:伝送リンクの番号(m=1,2,…,M)
S(i,N+m):通信ネットワークの状態Sがiの時のm番目の伝送リンクLmの状態
PLm:m番目の伝送リンクLmが故障状態にある確率
C(i,n):通信ネットワークの状態Sがiの時のn番目の通信ノードと重要通信ノードBnが連結か否か(連結している状態を1、連結していない状態を0とする)
Pi:通信ネットワークの状態Sがある状態iになる確率
Ei:通信ネットワークの状態Sがある状態iのときの通信ネットワークの通信規模
R:通信ネットワークの通信規模の期待値
図3は、本発明の一実施の形態におけるネットワーク信頼性評価装置の構成を示す。
i: Status number of the communication network (i = 1, 2,..., 2 (N + M) )
n: Communication node number (n = 1, 2,..., N)
S (i, n): n th state of the communication node B n in the state S of the communication network i (a normal state 1, a fault condition 0)
PB n : Probability that the nth communication node B n is in a failure state
A n : Communication scale of the nth communication node B n m: Transmission link number (m = 1, 2,..., M)
S (i, N + m): The state of the mth transmission link L m when the communication network state S is i
PL m : Probability that the m-th transmission link L m is in a failure state
C (i, n): Whether or not the n-th communication node and the important communication node B n when the communication network state S is i is connected (the connected state is 1 and the unconnected state is 0) To do)
Pi: Probability that the communication network state S is in state i
Ei: Communication network communication scale when communication network state S is in state i
R: Expected value of communication scale of communication network FIG. 3 shows a configuration of a network reliability evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.

同図に示すネットワーク信頼性評価装置は、ネットワーク情報記憶部1、通信ネットワーク状態情報記憶部2、状態確率記憶部3、連結情報記憶部4、通信規模記憶部5、通信ネットワーク状態列挙部10、通信ネットワーク状態確率算出部20、連結判定部30、通信規模算出部40、期待値算出部50から構成される。   The network reliability evaluation apparatus shown in FIG. 1 includes a network information storage unit 1, a communication network state information storage unit 2, a state probability storage unit 3, a connection information storage unit 4, a communication scale storage unit 5, a communication network state listing unit 10, The communication network state probability calculation unit 20, the connection determination unit 30, the communication scale calculation unit 40, and the expected value calculation unit 50 are configured.

各記憶部1〜5は、ハードディスクやメモリ等の記憶媒体である。   Each of the storage units 1 to 5 is a storage medium such as a hard disk or a memory.

ネットワーク情報記憶部1は、外部の入力装置と接続され、該入力装置から入力された通信ノードと伝送リンクに関する情報を格納する。なお、ネットワーク情報記憶部1は当該ネットワーク信頼性評価装置の外部にあってもよい。   The network information storage unit 1 is connected to an external input device and stores information related to communication nodes and transmission links input from the input device. The network information storage unit 1 may be external to the network reliability evaluation apparatus.

期待値算出部50は、外部の表示装置と接続され、算出した期待値を出力する。   The expected value calculation unit 50 is connected to an external display device and outputs the calculated expected value.

図4は、本発明の一実施の形態におけるネットワーク信頼性評価処理のフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart of network reliability evaluation processing according to an embodiment of the present invention.

以下、図3、図4に沿ってネットワーク信頼性評価装置の動作を説明する。   The operation of the network reliability evaluation apparatus will be described below with reference to FIGS.

ステップ100) ネットワーク信頼性評価装置の外部の入力装置から通信ノードと伝送リンクに関する情報を取得してネットワーク情報記憶部1に格納する。格納される情報は以下の通りである。   Step 100) Obtain information about the communication node and the transmission link from an input device external to the network reliability evaluation device, and store it in the network information storage unit 1. The information stored is as follows.

・通信ノードの数と番号
・伝送リンクの数と番号
・各通信ノードと各伝送リンクの接続情報(各伝送リンクがどの通信ノードを接続しているか)
・n番目の通信ノードBnが故障状態にある確率PBn
・n番目の通信ノードBnの通信規模An
・m番目の伝送リンクLmが故障状態にある確率PLm
ステップ110) 通信ネットワーク状態列挙部10は、利用者(オペレータ)により、入力装置を介して指定された重要通信ノードの情報を取得し、メモリ(図示せず)に格納する。なお、オペレータは、ステップ100で入力される通信ノードの中から重要通信ノードを指定するものとする。指定される重要通信ノードの例を図5に示す。同図(a)は、階層的な構造のループ網における重要通信ノードであり、同図(b)はメッシュ状の通信ネットワークにおける重要通信ノードのイメージである。なお、本実施の形態では、重要通信ノードは1つのみとしているが、この例に限定されることなく、複数存在しても良い。
-Number and number of communication nodes-Number and number of transmission links-Connection information of each communication node and each transmission link (which communication node is connected to each transmission link)
Probability PB n that the nth communication node B n is in a failure state
-Communication scale A n of the nth communication node B n
Probability PL m that the m-th transmission link L m is in a failure state
Step 110) The communication network state listing unit 10 acquires information of an important communication node designated by the user (operator) via the input device, and stores it in a memory (not shown). It is assumed that the operator designates an important communication node from among the communication nodes input in step 100. An example of the designated important communication node is shown in FIG. FIG. 2A shows an important communication node in a loop network having a hierarchical structure, and FIG. 2B shows an image of the important communication node in a mesh communication network. In the present embodiment, there is only one important communication node, but the present invention is not limited to this example, and a plurality of important communication nodes may exist.

ステップ120) 通信ネットワーク状態列挙部10は、ネットワーク情報記憶部1から各通信ノードと各伝送リンクの情報を読み出し、通信ネットワークの状態Sを全て列挙し、通信ネットワーク情報記憶部2に格納する。通信ネットワーク状態情報記憶部2に格納された情報の例を図6に示す。通信ネットワーク状態列挙部10は、ネットワーク情報から、各状態における通信ビル(通信ノード)B1〜BNが、正常であるか、または、機能停止状態であるか、及び、各状態における伝送路L1〜LMが正常または切断状態のいずれであるかを示す情報を抽出する。 Step 120) The communication network state listing unit 10 reads information on each communication node and each transmission link from the network information storage unit 1, lists all the communication network states S, and stores them in the communication network information storage unit 2. An example of information stored in the communication network state information storage unit 2 is shown in FIG. From the network information, the communication network state listing unit 10 determines whether the communication buildings (communication nodes) B 1 to B N in each state are normal or in a function stop state, and the transmission path L in each state. 1 ~L M extracts information indicating which one of normal or disconnected.

ステップ130) 次に、通信ネットワーク状態確率算出部20は、通信ネットワーク状態情報記憶部2から状態Sを読み込み、ネットワーク情報記憶部1に格納されている、通信ノードBnが故障状態にある確率PBnと伝送リンクLmが故障状態にある確率PLmを用いて、以下の式(1)により、通信ネットワークの状態Sがある状態iになる確率Piを計算する。 Step 130) Next, the communication network state probability calculating unit 20 reads the state S from the communication network state information storage unit 2, and stored in the network information storage unit 1, the probability PB that the communication node B n is in a failure state PB Using the probability PL m that n and the transmission link L m are in the failure state, the probability Pi that the state S of the communication network is in the state i is calculated by the following equation (1).

Figure 2014023064
上記で求められた確率Piを状態確率記憶部3に格納する。
Figure 2014023064
The probability Pi determined above is stored in the state probability storage unit 3.

ステップ140) 連結判定部30は、通信ネットワーク状態情報記憶部2からステップ120で列挙された通信ネットワークの各状態Siについて、通信ノードBnがステップ110でオペレータにより指定された重要通信ノードと連結しているか否かを判定し、C(i,n)として、連結していれば"1"を、連結していなければ"0"を設定し、連結情報記憶部4に格納する。連結情報記憶部4の格納例を図7に示す。同図において、状態S1において通信ビル(通信ノード)B1は重要通信ノードと連結していることを示し、ノードBNは連結していないことを示す。 Step 140) The connection determination unit 30 connects the communication node Bn to the important communication node designated by the operator in Step 110 for each state Si of the communication network listed in Step 120 from the communication network state information storage unit 2. It is determined whether or not it is connected, and “1” is set as C (i, n) if it is connected, and “0” is set if it is not connected, and is stored in the connection information storage unit 4. A storage example of the connection information storage unit 4 is shown in FIG. In the figure, in the state S 1 , the communication building (communication node) B 1 is connected to the important communication node, and the node B N is not connected.

ステップ150) 通信規模算出部40は、ステップ140で格納された連結情報記憶部4の通信ネットワークの状態Sがiの時の通信ノードBnと重要通信ノードが連結されているか否かの情報C(i,n)と、ネットワーク情報記憶部1から通信ノードBnの通信規模Anを取得して、以下の式(2)を用いてネットワークの状態Sがある状態iの時の通信ネットワークの通信規模Eiを計算し、通信規模記憶部5に格納する。 Step 150) The communication scale calculating unit 40 stores information C on whether or not the communication node B n and the important communication node are connected when the communication network state S of the connection information storage unit 4 stored in Step 140 is i. (i, n) and acquires the communication-scale a n communication node B n from the network information storage unit 1, the following equation (2) of the communication network of the state i in the state S of the network using The communication scale Ei is calculated and stored in the communication scale storage unit 5.

Figure 2014023064
ステップ160) 期待値算出部50は、状態確率記憶部3からステップ130で算出された通信ネットワークにおいて、状態Siとなる確率Piを読み出し、通信規模記憶部5からステップ150で算出された通信規模Eiを読み出して、式(3)によってPiとEiを乗算し、これらの乗算した値を全て積算して通信ネットワークの通信規模の期待値Rを計算する。
Figure 2014023064
Step 160) The expected value calculation unit 50 reads the probability Pi of the state Si in the communication network calculated in Step 130 from the state probability storage unit 3, and the communication scale Ei calculated in Step 150 from the communication scale storage unit 5. Is multiplied by Pi and Ei by equation (3), and all these multiplied values are added up to calculate the expected value R of the communication scale of the communication network.

Figure 2014023064
上記で求められた期待値Rを表示装置に出力する。
Figure 2014023064
The expected value R obtained above is output to the display device.

上記のように、本発明では、重要通信ノードが正常である場合の重要通信ノードに連結される通信ノードが存在するそれぞれの確率と、重要通信ノードと連結される通信ノードの通信規模の合計値に基づいて、重要通信ノードと連結される通信ノードの通信規模の期待値を指標として信頼性を評価する。   As described above, in the present invention, each probability that there is a communication node connected to the important communication node when the important communication node is normal, and the total value of the communication scale of the communication node connected to the important communication node Based on the above, the reliability is evaluated using the expected value of the communication scale of the communication node connected to the important communication node as an index.

上記の図3に示すネットワーク信頼性評価装置の各構成要素の動作をプログラムとして構築し、ネットワーク信頼性評価装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。   The operation of each component of the network reliability evaluation apparatus shown in FIG. 3 can be constructed as a program, installed and executed on a computer used as the network reliability evaluation apparatus, or distributed via a network. Is possible.

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更、応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.

1 ネットワーク情報記憶部
2 通信ネットワーク状態情報記憶部
3 状態確率記憶部
4 連結情報記憶部
5 通信規模記憶部
10 通信ネットワーク状態列挙部
20 通信ネットワーク状態確率算出部
30 連結判定部
40 通信規模算出部
50 期待値算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Network information storage part 2 Communication network state information storage part 3 State probability storage part 4 Connection information storage part 5 Communication scale storage part 10 Communication network state enumeration part 20 Communication network state probability calculation part 30 Connection determination part 40 Communication scale calculation part 50 Expected value calculator

Claims (3)

大規模故障や自然災害のように被害が大規模な通信ネットワークの信頼性を評価するためのネットワーク信頼性評価装置であって、
通信ノードと伝送リンクに関する情報を格納するネットワーク情報記憶手段と、
前記ネットワーク情報記憶手段を参照して通信ノード及び伝送リンクの状態を全て列挙し、通信ネットワーク状態情報記憶手段に格納する通信ネットワーク状態列挙手段と、
前記通信ネットワーク状態情報記憶手段から各通信ネットワークの状態を読み出し、予め与えられた通信ノードが故障状態にある確率PB n、予め与えられた伝送リンクが故障状態にある確率PL mを用いて、各通信ネットワークの状態Sがある状態iになる確率Piを求める通信ネットワーク状態確率算出手段と、
前記通信ネットワーク状態情報記憶手段の各通信ネットワークの状態において、通信ノードが、指定された正常な重要通信ノードと連結しているか否かを判定する連結判定手段と、
前記通信ネットワークの状態Sがある状態iのときの通信ノードと、該通信ノードの前記連結判定手段の判定結果、及び、予め与えられた該通信ノードの通信規模Anを用いて、該通信ネットワークの状態Sがある状態iのときの通信ネットワークの通信規模Eiを算出する通信規模算出手段と、
前記確率Piと前記通信規模Eiを乗算し、その乗算値を全て積算した値を、通信ネットワークの通信規模の期待値とする期待値算出手段と、
を有することを特徴とするネットワーク信頼性評価装置。
A network reliability evaluation device for evaluating the reliability of a large-scale communication network such as a large-scale failure or natural disaster,
Network information storage means for storing information about communication nodes and transmission links;
A communication network state listing unit that lists all communication node and transmission link states with reference to the network information storage unit, and stores the communication node and transmission link states in the communication network state information storage unit;
Reading the state of each communication network from the communication network state information storage means, using a probability PB n that a pre-given communication node is in a failure state, and a probability PL m that a pre-given transmission link is in a failure state, A communication network state probability calculating means for obtaining a probability Pi of the state S of the communication network being a certain state i;
Connection determination means for determining whether or not a communication node is connected to a designated normal important communication node in the state of each communication network in the communication network state information storage means;
Using the communication node when the state S of the communication network is in the state i, the determination result of the connection determination means of the communication node, and the communication scale An of the communication node given in advance, A communication scale calculating means for calculating the communication scale Ei of the communication network when the state S is in the state i;
An expected value calculation means for multiplying the probability Pi and the communication scale Ei, and multiplying all the multiplied values as an expected value of the communication scale of the communication network;
A network reliability evaluation apparatus comprising:
大規模故障や自然災害のように被害が大規模な通信ネットワークの信頼性を評価するためのネットワーク信頼性評価方法であって、
通信ノードと伝送リンクに関する情報を格納するネットワーク情報記憶手段と、通信ネットワーク状態列挙手段と、通信ネットワーク状態確率算出手段と、連結判定手段と、通信規模算出手段と、期待値算出手段と、を有する装置において、
前記通信ネットワーク状態列挙手段が、前記ネットワーク情報記憶手段を参照して通信ノード及び伝送リンクの状態を全て列挙し、通信ネットワーク状態情報記憶手段に格納する通信ネットワーク状態列挙ステップと、
前記通信ネットワーク状態確率算出手段が、前記通信ネットワーク状態情報記憶手段から各通信ネットワークの状態を読み出し、予め与えられた通信ノードが故障状態にある確率PB n、予め与えられた伝送リンクが故障状態にある確率PL mを用いて、各通信ネットワークの状態Sがある状態iになる確率Piを求める通信ネットワーク状態確率算出ステップと、
前記連結手段が、前記通信ネットワーク状態情報記憶手段の各通信ネットワークの状態において、通信ノードが、指定された正常な重要通信ノードと連結しているか否かを判定する連結判定ステップと、
前記通信規模算出手段が、前記通信ネットワークの状態Sがある状態iのときの通信ノードと、該通信ノードの前記連結判定ステップの判定結果、及び、予め与えられた該通信ノードの通信規模Anを用いて、該通信ネットワークの状態Sがある状態iのときの通信ネットワークの通信規模Eiを算出する通信規模算出ステップと、
前記期待値算出手段が、前記確率Piと前記通信規模Eiを乗算し、その乗算値を全て積算した値を、通信ネットワークの通信規模の期待値とする期待値算出ステップと、
を行うことを特徴とするネットワーク信頼性評価方法。
A network reliability evaluation method for evaluating the reliability of a large-scale communication network such as a large-scale failure or natural disaster,
Network information storage means for storing information on communication nodes and transmission links, communication network state listing means, communication network state probability calculation means, connection determination means, communication scale calculation means, and expected value calculation means In the device
The communication network state listing unit refers to the network information storage unit, lists all communication nodes and transmission link states, and stores in the communication network state information storage unit;
The communication network state probability calculating means reads out the state of each communication network from the communication network state information storage means, and a probability PB n that a predetermined communication node is in a failure state, and a predetermined transmission link is in a failure state. A communication network state probability calculation step for obtaining a probability Pi of a state S of each communication network using a certain probability PL m ;
A connection determination step for determining whether or not the communication node is connected to a designated normal important communication node in the state of each communication network in the communication network state information storage unit;
The communication scale calculation means calculates a communication node when the communication network state S is in a state i, a determination result of the connection determination step of the communication node, and a communication scale An of the communication node given in advance. A communication scale calculating step for calculating a communication scale Ei of the communication network when the communication network state S is in a state i;
The expected value calculation means multiplies the probability Pi and the communication scale Ei, and an expected value calculation step of setting a value obtained by accumulating all the multiplied values as an expected value of the communication scale of the communication network;
A network reliability evaluation method characterized by:
コンピュータを、
請求項1記載のネットワーク信頼性評価装置の各手段として機能させるためのネットワーク信頼性評価プログラム。
Computer
The network reliability evaluation program for functioning as each means of the network reliability evaluation apparatus of Claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110188473A (en) * 2019-05-30 2019-08-30 国网甘肃省电力公司经济技术研究院 A kind of electric power backbone communications pitch point importance recognition methods
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