本技術(shù)涉及在多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)可靠性評估的向量搜索，特別是涉及一種狀態(tài)異質(zhì)組件的多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)可靠性評估方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、多狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型作為更貼合實際的抽象化工具，被廣泛用于二態(tài)網(wǎng)絡(luò)無法全面覆蓋的現(xiàn)實世界網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建模與分析中，如通信網(wǎng)絡(luò)、配送網(wǎng)絡(luò)、電力網(wǎng)絡(luò)、道路交通網(wǎng)絡(luò)和無人機集群網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)。多狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)認為系統(tǒng)及其節(jié)點或組件會由于設(shè)計因素或性能降級處于多種狀態(tài)，并具有網(wǎng)絡(luò)流特性，也被稱為多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)(mfn)?？煽啃宰鳛閺?fù)雜系統(tǒng)安全運行的重要屬性和指標被設(shè)計與管理人員重點關(guān)注，mfn可靠性指其在規(guī)定條件和時間內(nèi)完成既定物理量的傳輸能力。將d+1單位需求流從源點s輸送到匯點t的概率rd+1是mfn可靠性搜索的關(guān)鍵性能指標。搜索mfn可靠性的精確解是np難問題，基于最小割集向量(d-mc)的可靠性精確求解算法是一種有效方法。然而，現(xiàn)有d-mc搜索方法都只在組件狀態(tài)空間為從0開始依次遞增的整數(shù)集合的網(wǎng)絡(luò)中獲取d-mc，若存在一個及以上狀態(tài)異質(zhì)組件(shc)，就導(dǎo)致現(xiàn)有d-mc搜索算法無法直接使用。因此，提出在包含shc的mfn中搜索全部d-mc*的準確且高效的算法具有重要意義。

2、搜索d-mc或d-mc*的最終目的都是為獲取mfn在d需求水平下的mfn可靠度。針對d-mc搜索問題，現(xiàn)有方法中，“niu?y?f,xu?x?z.a?new?solution?algorithm?for?themultistate?minimal?cut?problem[j].ieee?transactions?on?reliability,2019,69(3):1064-1076”提出的算法求解效率最高，通過在網(wǎng)絡(luò)組件的兩相鄰整數(shù)狀態(tài)間補充缺失狀態(tài)，并在狀態(tài)概率分布中將對應(yīng)概率值設(shè)置為0，進而使用該算法求解全部d-mc，也可求得正確的網(wǎng)絡(luò)可靠度。

3、現(xiàn)有的最小割集向量d-mc搜索方法的對象主要集中于不存在狀態(tài)異質(zhì)組件(shc)的多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)(mfn)中，其中大部分沒有直接使用組件實際情況下的性能值作為其狀態(tài)。以通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為例，假設(shè)連接用戶或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(路由器或交換機)的數(shù)據(jù)流傳輸鏈路可能處于的最大傳輸速率與mfn的組件狀態(tài)作如下映射，狀態(tài)0：0gbps，狀態(tài)1：2gbps，狀態(tài)2：4gbps，狀態(tài)3：6gbps(性能水平等比例遞增)。此時，若在兩組件并聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)中源用戶s到匯用戶t間的最大傳輸速率需求d＝3(6gbps)，則有兩種鏈路狀態(tài)組合對應(yīng)的速率組合滿足該需求，即d＝0+3＝3(0gbps+6gbps＝6gbps)、d＝1+2＝3(2gbps+4gbps＝6gbps)。但如果鏈路最大傳輸速率及其狀態(tài)映射為狀態(tài)0：0gbps、狀態(tài)1：2gbps、狀態(tài)2：5gbps、狀態(tài)3：6gbps，則只有一種組合滿足需求，即d＝0+3＝(0gbps+6gbps＝6gbps)，另一組合d＝1+2＝3(2gbps+5gbps≠6gbps)不滿足。這就說明，如果mfn中組件的實際性能水平并非等比例遞增，則它們就不能映射于狀態(tài)集合{0,1,2,...,w}，只能用它們本身作為組件的狀態(tài)集合，例如{0,2,5,6}，此類組件被定義為shc。因此，在包含shc的mfn中，現(xiàn)有的各種d-mc搜索方法無法直接使用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種能夠正確且高效搜索包含狀態(tài)異質(zhì)組件的一種狀態(tài)異質(zhì)組件的多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)可靠性評估方法及裝置。

2、一種狀態(tài)異質(zhì)組件的多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)可靠性評估方法，所述方法包括：

3、獲取包含狀態(tài)異質(zhì)組件的多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)、多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)的最小割集合、組件狀態(tài)分布以及需求水平。

4、根據(jù)需求水平計算每個組件的最小容量界，以及最小割集合中每一個最小割向量的狀態(tài)向量的關(guān)聯(lián)值。

5、令最小割向量的候選向量數(shù)為1，采用隱枚舉法根據(jù)需求水平的約束條件獲取最小割向量的候選狀態(tài)向量集合。

6、根據(jù)候選狀態(tài)向量集合生成滿足預(yù)設(shè)的第一約束條件的候選狀態(tài)向量對應(yīng)的最小割向量中組件的狀態(tài)組合，采用狀態(tài)組合比較法與預(yù)設(shè)的第二約束條件生成候選多狀態(tài)最小割向量集合。

7、根據(jù)候選多狀態(tài)最小割向量集合判斷每一個候選多狀態(tài)最小割向量與候選多狀態(tài)最小割向量的所有派生向量的大小，若判斷結(jié)果為負，則采用排序法返回重復(fù)值的索引集合，刪除候選多狀態(tài)最小割向量集合中索引對應(yīng)的多狀態(tài)最小割向量重復(fù)項，得到真實的多狀態(tài)最小割向量集合。若判斷結(jié)果均為正，則根據(jù)最小容量界對候選狀態(tài)向量集合中每一個候選最小割狀態(tài)向量進行候選搜索，得到搜索結(jié)果，根據(jù)搜索結(jié)果獲取真實的多狀態(tài)最小割向量集合。

8、一種狀態(tài)異質(zhì)組件的多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)可靠性評估裝置，所述裝置包括：

9、輸入模塊，用于獲取包含狀態(tài)異質(zhì)組件的多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)、多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)的最小割集合、組件狀態(tài)分布以及需求水平。

10、真實集合初始化模塊，用于根據(jù)需求水平計算每個組件的最小容量界，以及最小割集合中每一個最小割向量的狀態(tài)向量的關(guān)聯(lián)值。

11、候選狀態(tài)向量集合獲取模塊，用于令最小割向量的候選向量數(shù)為1，采用隱枚舉法根據(jù)需求水平的約束條件獲取最小割向量的候選狀態(tài)向量集合。

12、候選多狀態(tài)最小割向量集合生成模塊，用于根據(jù)候選狀態(tài)向量集合生成滿足預(yù)設(shè)的第一約束條件的候選狀態(tài)向量對應(yīng)的最小割向量中組件的狀態(tài)組合，采用狀態(tài)組合比較法與預(yù)設(shè)的第二約束條件生成候選多狀態(tài)最小割向量集合。

13、最小割向量搜索模塊，用于根據(jù)候選多狀態(tài)最小割向量集合判斷每一個候選多狀態(tài)最小割向量與候選多狀態(tài)最小割向量的所有派生向量的大小，若判斷結(jié)果為負，則采用排序法返回重復(fù)值的索引集合，刪除候選多狀態(tài)最小割向量集合中索引對應(yīng)的多狀態(tài)最小割向量重復(fù)項，得到真實的多狀態(tài)最小割向量集合。若判斷結(jié)果均為正，則根據(jù)最小容量界對候選狀態(tài)向量集合中每一個候選最小割狀態(tài)向量進行候選搜索，得到搜索結(jié)果，根據(jù)搜索結(jié)果獲取真實的多狀態(tài)最小割向量集合。

14、一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)以下步驟：

15、獲取包含狀態(tài)異質(zhì)組件的多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)、多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)的最小割集合、組件狀態(tài)分布以及需求水平。

16、根據(jù)需求水平計算每個組件的最小容量界，以及最小割集合中每一個最小割向量的狀態(tài)向量的關(guān)聯(lián)值。

17、令最小割向量的候選向量數(shù)為1，采用隱枚舉法根據(jù)需求水平的約束條件獲取最小割向量的候選狀態(tài)向量集合。

18、根據(jù)候選狀態(tài)向量集合生成滿足預(yù)設(shè)的第一約束條件的候選狀態(tài)向量對應(yīng)的最小割向量中組件的狀態(tài)組合，采用狀態(tài)組合比較法與預(yù)設(shè)的第二約束條件生成候選多狀態(tài)最小割向量集合。

19、根據(jù)候選多狀態(tài)最小割向量集合判斷每一個候選多狀態(tài)最小割向量與候選多狀態(tài)最小割向量的所有派生向量的大小，若判斷結(jié)果為負，則采用排序法返回重復(fù)值的索引集合，刪除候選多狀態(tài)最小割向量集合中索引對應(yīng)的多狀態(tài)最小割向量重復(fù)項，得到真實的多狀態(tài)最小割向量集合。若判斷結(jié)果均為正，則根據(jù)最小容量界對候選狀態(tài)向量集合中每一個候選最小割狀態(tài)向量進行候選搜索，得到搜索結(jié)果，根據(jù)搜索結(jié)果獲取真實的多狀態(tài)最小割向量集合。

20、上述一種狀態(tài)異質(zhì)組件的多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)可靠性評估方法及裝置，通過隱枚舉法和狀態(tài)組合比較法，結(jié)合預(yù)設(shè)的約束條件，高效篩選滿足需求水平的最小割向量集合。首先，獲取多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)的信息，包括狀態(tài)異質(zhì)組件、最小割集合、組件狀態(tài)分布以及需求水平(d)。接著，依據(jù)需求水平計算每個組件的最小容量界，為候選狀態(tài)向量集合的篩選提供基礎(chǔ)。采用隱枚舉法，根據(jù)需求水平的約束條件，初步篩選出候選最小割狀態(tài)向量集合。隨后，生成滿足預(yù)設(shè)第一約束條件的候選狀態(tài)向量對應(yīng)的最小割向量中組件的狀態(tài)組合，并通過狀態(tài)組合比較法和第二約束條件，進一步篩選出候選多狀態(tài)最小割向量集合。在判斷候選多狀態(tài)最小割向量與候選多狀態(tài)最小割向量的所有派生向量的大小時，如果二者一致，采用排序法返回重復(fù)值索引，刪除候選集合中的重復(fù)項，得到真實的多狀態(tài)最小割向量集合；若二者不一致，候選多狀態(tài)最小割向量數(shù)較少或者過多，則根據(jù)最小容量界搜索每個候選狀態(tài)向量，最終獲得真實的多狀態(tài)最小割向量集合。在狀態(tài)異質(zhì)組件增多、組件狀態(tài)離散程度增大和需求水平提高的情況下，利用狀態(tài)差異性和需求約束，減少搜索空間，提高可靠性搜索效率。因此，在多狀態(tài)流網(wǎng)絡(luò)中，通過優(yōu)化可靠性搜索和篩選技術(shù)，有效降低時間復(fù)雜度和提高搜索效率，尤其在組件狀態(tài)多樣化和需求水平較高的情況下，表現(xiàn)出更高的計算效率和可靠性搜索效果。