[发明专利]一种基于网络数字孪生体的可靠性分析方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于网络数字孪生体的可靠性分析方法及系统，属于网络可靠性分析技术领域，解决了现有网络可靠性分析方法不适合于计算网络数字孪生体的整体连通可靠性的问题。该方法包括：将网络实体映射成网络数字孪生体；将网络数字孪生体划分为多个网络模块，获取每一网络模块的可靠性、以及相邻两个网络模块之间链路的可靠性；基于每一网络模块的可靠性、以及相邻两个网络模块之间链路的可靠性，得到由所有网络模块、以及网络模块之间链路形成的模块化网络数字孪生体的可靠性；基于各重节点覆盖率及模块化网络数字孪生体的可靠性，确定网络数字孪生体的综合可靠性；将该综合可靠性作为网络实体的可靠性分析结果。

技术领域

本发明涉及网络可靠性分析技术领域，尤其涉及一种基于网络数字孪生体的可靠性分析方法及系统。

背景技术

近年来，互联网和移动互联网技术逐渐发展成熟，并在各行业领域不断拓展新的应用模式；同时人工智能、大数据、数字孪生、区块链等新技术和领域层出不穷，为互联网和移动互联网时代以后的发展奠定技术基础。新的虚拟世界及其内容服务应用方式，除了在社交娱乐场景得到了极大拓展以外，还为我国各工业领域数字化转型提供了新的解决思路和方案。

但是在工业领域，面向虚拟世界的数字化建模及数字孪生技术与娱乐和社交领域相比，对数字化产品真实模拟物理世界系统性能的能力要求相对较高；另外，工业领域系统和产品对性能要求严苛，需要产品具有较好的稳定性。这样，基于元宇宙框架对复杂产品和系统进行先期模拟验证，通过虚拟世界中的虚拟人和物理世界中的机器人，在元宇宙中将各生产协作单位的产品综合到一起进行整体分析，并通过数字孪生技术评估产品的性能和可靠性，对于降低成本和提升产品研发效率，都是未来的发展趋势。为了满足以上需求，需要考虑在系统尚未定型的概念设计阶段，就开始进行系统功能运行和性能分析。

可靠性分析是衡量不确定性因素作用下的系统性能的重要手段。可靠性反映了网络数字孪生体系统在一定条件下完成既定服务功能的能力，是网络系统运行态势的内在反映，更是网络系统综合性能的集中体现。现有研究表明，可靠性高的网络系统不仅能显著降低其自身运行、维护的成本，而且能极大提升其服务的效率。可靠性已经成为基于网络数字孪生体的系统整体规划、设计，以及系统运行、维护、管理等方案制定的基础和重要组成部分。对系统管理者和运营者来说，系统可靠性评估有助于科学把握网络系统的运行态势，有助于准确识别影响系统可靠性的薄弱环节，也有助于定合理、有效的方案来提升系统的可靠性水平。系统可靠性是系统管理者和运营者关心的问题，开展这方面的研究可以为探索新的系统可靠性评估方法，具有重要的理论价值和现实意义。

对于广义上的网络数字孪生体来说，其组成节点本身就是一个结构复杂功能多样的系统，不光设计和研制技术先进，而且为了使其满足一定的功能，其设计也颇为复杂，这些都给网络整体的可靠性保障带来了诸多不确定性因素进而给系统设计带来严峻的考验。另外，随着各方面的科技的发展，人们对网络的性能和业务要求也逐步提高，其系统构成越趋复杂，网络数字孪生体行为也朝着复杂化的方向发展。

目前对网络可靠性的研究大部分都是基于网络节点个体，对网络整体可靠性的研究较少。例如，Castet J F利用统计数据对节点进行可靠性分析和建模。Peng Z提出了单个节点的形式化建模及其可靠性、可用性和可维护性的逻辑规范，并使用概率模型检验棱镜对这些特性进行了自动定量分析。Guo提出了节点可靠性建模的贝叶斯/马尔可夫链蒙特卡罗方法，并证明了它比经典的MLE方法更适合Weibull模型。张在动态故障分析中，利用静态子树和动态子树的方法，对节点的可靠性进行了分析。Pellissetti M将不确定性参数模型和非参数模型相结合，讨论了节点结构在低频谐波激励下的可靠性问题。