突发事件下通信网络可靠性及资源配置应急策略

近年来频发的突发事件对通信网络造成了严重破坏和巨大损失，通信网络可靠性及应急策略研究事关国计民生、意义重大。突发事件下通信量的变化及节点失效带来网络结构的变化，造成了网络可靠性的降低，增加了应急策略中资源配置的难度。传统的随机规划方法依赖于不确定量的概率分布，但通信量、节点失效等不确定因素的概率信息很难事先准确给出，因此需要研究处理不确定因素的新方法。本项目提出用鲁棒优化进行通信网络可靠性保护的新策略；研究通信量、节点失效等不确定因素的描述方法，用有界凸集刻划通信量的变化范围，把节点失效看做离散情景，建立保证可靠性的鲁棒优化模型，构造合适的鲁棒对应问题，并进行复杂性分析和算法设计，使用我国通信网络实际数据对模型和算法进行仿真计算，为制定保证通信网络可靠性的资源配置应急策略提供依据。本项目建立用鲁棒优化研究通信网络可靠性的一种新方法，对于揭示突发事件下通信网络可靠性的变化规律具有实际意义。

近年来频发的突发事件对通信网络等基础设施造成了严重破坏和巨大损失，开展通信网络可靠性及应急策略研究事关国计民生、意义重大。突发事件下通信量的变化及节点失效带来网络结构的变化，造成了网络可靠性的降低，增加了网络可靠性研究的难度。依赖于不确定量的概率分布的随机规划等传统方法，因通信量、节点失效等不确定因素的概率信息很难事先准确给出而失效。本项目提出了处理不确定因素的一种新的鲁棒优化方法，通过建立鲁棒优化模型进行通信网络可靠性保护策略研究，给出了通信量、节点失效等不确定因素的描述方法，用有界凸集刻划通信量的变化范围，把节点失效看做离散情景，建立了保证可靠性的鲁棒优化模型，基于对偶理论和情景松弛构造了合适的鲁棒对应问题，给出了问题的NP复杂性分析结果和基于情景松弛的模型简化转化方法；设计了基于B&B、NLP和Benders Decomposition的求解算法，并用我国通信网络实际数据的进行了仿真测试，验证了所提模型及算法的有效性，为制定保证通信网络可靠性的资源配置应急策略提供了决策依据。本项目建立了用鲁棒优化研究通信网络可靠性的一种新方法，提出了衡量网络鲁棒性的条件匹配数等新的度量，并分析了给定网络结构下这些度量的界；建立了电信网络故障后的资源配置的一系列选址模型并给出了近似比结果；针对电信网络中的信息传送提出了可用于可靠性电信网络建设的Reliable Steiner Tree新问题，并分别设计了精确和近似求解算法；建立了考虑需求不确定的通信网络设计模型，给出了不确定需求的支配关系；建立了通信网络中不确定信息下的数据调度模型并给出了高效调度算法；这些结果对于揭示通信网络可靠性的变化规律具有理论意义和实际价值。