РЕКУРСИВНІ ПІДХОДИ ДО ОЦІНКИ НАДІЙНОСТІ КІЛЬЦЕВИХ СТРУКТУР
DOI:
https://doi.org/10.32347/0131-579X.2024.107.172-181Ключові слова:
надійність кільцевих мереж, резервування в мережах, теорія графів, кільцеві топології, моделі оцінки надійностіАнотація
Проблема оцінювання надійності кільцевих структур є актуальною для багатьох інженерних систем, таких як водопровідні, газові, телекомунікаційні та енергетичні мережі. Стаття присвячена аналізу топологічних характеристик кільцевих мереж, їх впливу на стійкість до відмов, а також розробці математичних моделей для оцінки надійності. Основна увага приділена однокільцевим структурам із врахуванням однакової та різної надійності елементів.
На основі теорії графів і покривних дерев запропоновано формули, що дозволяють враховувати всі можливі комбінації працездатності ділянок, а також внесок резервних шляхів. Окрему увагу приділено побудові рекурсивних моделей, які значно спрощують чисельні розрахунки та дають можливість моделювати великі системи з великою кількістю елементів. Табличне подання станів мережі демонструє всі можливі конфігурації працездатності, що сприяє точному прогнозуванню поведінки мереж за умов часткових відмов.
Практичне значення дослідження полягає у створенні універсальних інструментів для проектування інженерних мереж, оптимізації витрат, зниження ризику аварій і підвищення стійкості систем. Запропоновані моделі можуть бути застосовані до локальних мереж, систем із резервними лініями, а також телекомунікаційних структур. Важливим напрямком подальших досліджень є розробка динамічних моделей, які враховуватимуть зміну параметрів надійності в часі. Викладені результати створюють основу для підвищення ефективності функціонування реальних систем у різних галузях промисловості.
Посилання
Ali, M., Macana, C.A., Prakash, K., Islam, R., Colak, I., Pota, H.: Generating open-source datasets for power distribution network using openstreetmaps. In: 2020 9th International Conference on Renewable Energy Research and Application (ICRERA), pp. 301–308 2020. https://doi.org/10.1109/ICRERA49962. 2020.9242771
Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов. М.: Радио и связь, 1988. 209 с.
Bujnowski, S., et al. (2011). Automatic meter reading via wireless network with topology control based on chordal rings. Rynek Energii, 3, 147–152.
Новохатній В.Г. Зв'язок показників надійності кільцевих структур. Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. Технічні науки: зб. наук. пр. Рівне: НУВГП, 2013. Вип. 3. С. 142-148.
Canale, E., Rela, G., Robledo, F., Romero, P., St´abile, L.: Design of most-reliable cubic networks by augmentations. In: 2020 16th International Conference on the Design of Reliable Communication Networks DRCN 2020, pp. 1–6 (2020). https: //doi.org/10.1109/DRCN48652.2020.1570611164
Chen, Y., Shen, H., & Zhang, H. (2011). Routing and wavelength assignment for hypercube communications embedded on optical chordal ring networks of degrees 3 and 4. Computer Communications, 34(7), 875–882.
Giorgetti A. IEEE Transactions on Reliability (2017). Vol. 66, Issue: 4, 1238-1252
Lai, C.-N. (2012). Optimal construction of all shortest node-disjoint paths in hypercubes with applications. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 23(6), 1129–1134.
Jahanshahi M., Bistouni F. Reliable networking in Ethernet ring mesh networks using regular topologies. Telecommunication Systems, (2019). Vol. 72, 199-220
Ram M., Tyagi S., Kumar A., Goyal N. Analysis of signature reliability of ring-shaped network system. International Journal of Quality & Reliability Management, 2021. https://doi.org/10.1108/IJQRM-05-2020-0155
Rajkumar, S., & Goyal, N. K. (2016). Reliable multistage interconnection network design. Peer-to-Peer Networking and Applications, 9(6), 979–990.
Brand R., Cohen R., Barzel B., Haber S. Constructing cost-effective infrastructure networks. arXiv preprint arXiv:2308.11033, 2023.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.11033
Storm J., Kager W., Mandjes M., Borst S. Stability of a Stochastic Ring Network. arXiv preprint arXiv:2206.07006, 2022.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.11033
Zhang, J., et al. (2015). Dynamic wavelength assignment for realizing hypercube-based Bitonic sorting on wavelength division multiplexing linear arrays. International Journal of Computer Mathematics, 92(2), 218–229.
References
Ali, M., Macana, C.A., Prakash, K., Islam, R., Colak, I., Pota, H.: Generating open-source datasets for power distribution network using openstreetmaps. In: 2020 9th International Conference on Renewable Energy Research and Application (ICRERA), pp. 301–308 2020. https://doi.org/10.1109/ICRERA49962. 2020.9242771
Reinschke K., Ushakov I.A. Evaluation of system reliability using graphs. M.: Radio and Communications, 1988. 209 p.
Bujnowski, S., et al. (2011). Automatic meter reading via wireless network with topology control based on chordal rings. Rynek Energii, 3, 147–152.
Novokhatniy V.G. Connections showing the reliability of ring structuresю Newsletter of the National University of Water Governance and Nature Management. Technical sciences: collection. – Rivne: NUVGP, 2013. Vip. 3. pp. 142-148.
Canale, E., Rela, G., Robledo, F., Romero, P., St´abile, L.: Design of most-reliable cubic networks by augmentations. In: 2020 16th International Conference on the Design of Reliable Communication Networks DRCN 2020, pp. 1–6 (2020). https: //doi.org/10.1109/DRCN48652.2020.1570611164
Chen, Y., Shen, H., & Zhang, H. (2011). Routing and wavelength assignment for hypercube communications embedded on optical chordal ring networks of degrees 3 and 4. Computer Communications, 34(7), 875–882.
Giorgetti A. IEEE Transactions on Reliability (2017). Vol. 66, Issue: 4, 1238-1252
Lai, C.-N. (2012). Optimal construction of all shortest node-disjoint paths in hypercubes with applications. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 23(6), 1129–1134.
Jahanshahi M., Bistouni F. Reliable networking in Ethernet ring mesh networks using regular topologies // Telecommunication Systems, (2019). Vol. 72, 199-220
Ram M., Tyagi S., Kumar A., Goyal N. Analysis of signature reliability of ring-shaped network system. International Journal of Quality & Reliability Management, 2021. https://doi.org/10.1108/IJQRM-05-2020-0155
Rajkumar, S., & Goyal, N. K. (2016). Reliable multistage interconnection network design. Peer-to-Peer Networking and Applications, 9(6), 979–990.
Brand R., Cohen R., Barzel B., Haber S. Constructing cost-effective infrastructure networks. arXiv preprint arXiv:2308.11033, 2023.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.11033
Storm J., Kager W., Mandjes M., Borst S. Stability of a Stochastic Ring Network. arXiv preprint arXiv:2206.07006, 2022.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.11033
Zhang, J., et al. (2015). Dynamic wavelength assignment for realizing hypercube-based Bitonic sorting on wavelength division multiplexing linear arrays. International Journal of Computer Mathematics, 92(2), 218–229.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
