空间信息网故障检测与诊断算法研究

论文摘要

空间信息网是由具有空间通信能力的航天器和地面站共同组成的,具有覆盖面广组网灵活、不受地理条件限制等诸多优点,为各种空间任务提供集成的通信服务,在监视、通信保障、导航定位等领域也发挥着重要作用。由于空间信息网的动态性以及无线通信存在的一些脆弱性,节点和链路极易受到干扰和破坏,导致网络性能下降。故障检测与诊断对于保障网络安全、可靠和持续稳定的运行具有重要意义。针对空间信息网特点,提出了基于系统级的故障诊断与基于CBCD的故障检测相结合的故障诊断算法。算法分为三个部分：检测区域划分与检测节点选举部分在网络中选举一部分节点,以分布式的工作方式协作的检测网络故障,优化网络资源的使用；状态评估部分通过对链路重要度和节点重要度进行评估,分析链路和节点对网络性能的重要程度,增加算法在执行过程中对重要度比较大的链路和节点的保护和关注,防止由于它们出现故障对网络性能造成过大的危害；故障诊断与定位部分在被选举出来的检测节点间采用基于系统级的故障诊断方法进行诊断与定位,各检测节点在其覆盖范围内采用基于CBCD的故障诊断算法进行故障的检测与定位。使用NS2网络模拟软件对所提出的空间信息网故障诊断算法进行仿真,仿真结果表明,状态评估机制能在多重网络应用环境下获得比较符合实际的评估结果,为增加对重要的节点和链路的关注和保护提供依据；选举检测节点并采用基于系统级和基于CBCD的故障诊断算法可以实现较高的正判率和诊断完整率,有效地进行故障检测与定位,保证网络性能和服务质量,提高了网络的可靠性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 空间信息网概述
• 1.1.1 空间信息网的体系结构
• 1.1.2 空间信息网的特点
• 1.2 空间信息网故障检测与诊断的研究目的和意义
• 1.3 论文组织结构
• 第2章 网络故障诊断技术的研究现状
• 2.1 现有网络实体重要性的评估方法
• 2.1.1 链路重要度评估
• 2.1.1.1 基于路由数目的链路重要性分析
• 2.1.1.2 业务量损失法
• 2.1.1.3 基于布尔的链路重要度算法
• 2.1.1.4 局部生成树的链路重要度评价方法
• 2.1.2 节点重要度评估
• 2.1.2.1 基于拓扑势的节点重要性评估
• 2.1.2.2 考虑级联失效的复杂负载网络的节点重要性评估
• 2.1.2.3 基于数据场的节点重要行评估
• 2.2 故障诊断技术概述
• 2.2.1 故障诊断技术发展历史
• 2.2.2 故障诊断关键问题
• 2.3 故障诊断的方法
• 2.3.1 告警关联技术
• 2.3.2 基于图论的诊断
• 2.3.3 系统级的诊断
• 2.4 小结
• 第3章 空间信息网故障检测与诊断算法
• 3.1 空间信息网故障检测与诊断模型
• 3.2 网络状态感知
• 3.3 检测节点选举与检测区域划分
• 3.3.1 检测节点选举算法基本原理
• 3.3.2 检测区域划分与检测节点选举算法
• 3.4 网络状态评估
• 3.4.1 链路重要度评估
• 3.4.1.1 评估模型
• 3.4.1.2 对网络负载均衡能力的贡献
• 3.4.1.3 对网络数据传输延时的影响
• 3.4.1.4 链路关联边的分布
• 3.4.1.5 链路容量
• 3.4.2 节点重要度评估
• 3.5 故障诊断与定位的方法
• 3.5.1 检测节点间基于系统级的故障诊断
• 3.5.1.1 前提假设
• 3.5.1.2 故障检测
• 3.5.1.3 故障诊断算法
• 3.5.2 检测节点对覆盖范围内节点基于CBCD算法的故障诊断
• 3.5.2.1 基于CBCD算法的基本思想
• 3.5.2.2 检测节点的处理过程
• 3.6 小节
• 第4章 空间信息网故障检测与诊断算法仿真与性能分析
• 4.1 仿真工具
• 4.2 状态评估仿真与性能分析
• 4.2.1 链路重要度的评估
• 4.2.2 节点重要度的评判
• 4.3 故障检测与诊断算法仿真与性能分析
• 4.3.1 算法的诊断精度
• 4.3.2 算法的故障检测时间与开销
• 4.3.3 算法的有效性和可扩展性
• 4.4 小结
• 第5章 结束语
• 5.1 论文工作
• 5.2 未来研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读硕士学位期间的科研情况