摘要：近些年來通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的蒙特•卡羅方法一直是研究的熱點(diǎn)，人們提出了一系列改進(jìn)的蒙特•卡羅方法同時(shí)也提出了一系列的方差衰減技術(shù)。在這些改進(jìn)的方法中DS(DaggerSampling，匕首抽樣法)方法和RVR(RecursiveVarianceReduction，遞歸方差衰減)方法得到了廣泛的應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的故障驅(qū)動(dòng)算法里，事件為邊故障.或者是邊修復(fù)。

　　關(guān)鍵詞：通信技術(shù),網(wǎng)絡(luò)通信,網(wǎng)絡(luò)科技

　　CMC方法是由離散時(shí)間驅(qū)動(dòng)的方法，該方法是隨著仿真次數(shù)的增加來產(chǎn)生事件(邊故障)。DS方法是Kumamoto，Tanaka，Inoue，andHenley1980年提出來用于提高CMC方法效率的方法。DS方法減少了各個(gè)狀態(tài)之間的相互聯(lián)系，能夠減少估計(jì)方差，更主要的是它僅用一個(gè)隨機(jī)變量產(chǎn)生了L次抽樣里的故障點(diǎn)，間接的利用了對(duì)偶變數(shù)的方差衰減方法，從而節(jié)省了大量的計(jì)算時(shí)間，在很大程度上提高了計(jì)算速度。在網(wǎng)絡(luò)的邊故障率非常低的情況下，邊故障發(fā)生的頻率非常低，如果利用故障這一事件來驅(qū)動(dòng)判決程序，而不去考慮沒有故障發(fā)生的情況，將極大的縮短計(jì)算時(shí)間。將故障驅(qū)動(dòng)的概念引入到DS方法中便得到FD-DS方法。RVR方法是HectorCancela和MohamedElKhadiri于1995年提出的，該方法同時(shí)采用了控制變量法和對(duì)偶變數(shù)法，并且利用遞歸算法改變狀態(tài)空間概率分布，在方差衰減方面效果顯著。這兩種方法都是計(jì)算網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的高效蒙特•卡羅方法，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)可靠性計(jì)算中。

　　蒙特卡羅方法是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)明和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展作為一種獨(dú)立的方法被提出來，它解決多維或因素復(fù)雜的問題非常簡(jiǎn)便，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展，蒙特卡羅方法日趨成熟，在許多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。利用蒙特卡羅方法進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性分析已經(jīng)成為可靠性理論的重要分支。由于原始蒙特卡羅方法在計(jì)算通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性時(shí)效率比較低，方差也比較大，近些年人們提出了很多改進(jìn)方法。這些方法利用了各種方差衰減技術(shù)，提高了計(jì)算效率，也減小了方差，它們各有優(yōu)點(diǎn)，也各有其適用范圍。針對(duì)FD-DS方法不能有效控制抽樣次數(shù)L，應(yīng)該提出新的改進(jìn)方法。使得能更高效的產(chǎn)生抽樣狀態(tài)，更進(jìn)一步的計(jì)算速度。隨后對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的計(jì)算結(jié)果表明，在網(wǎng)絡(luò)的邊故障率較低的情況下，應(yīng)使用效率更高的方法。針對(duì)RVR方法在計(jì)算效率上的缺陷和不足，應(yīng)該提出改進(jìn)的RVR方法，對(duì)該方法的無偏性與方差衰減性進(jìn)行證明。使得新提出的方法是一種快速遞歸方差衰減方法，其計(jì)算速度相對(duì)RVR方法更快，而且方差與之相當(dāng)，能夠適應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，擁有一片廣闊的應(yīng)用空間。

　　假如通信網(wǎng)絡(luò)的連通性變壞了，那么不管采取什么類型的通信協(xié)議，路由選擇的算法和維護(hù)的策略都將會(huì)導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)的擁塞，而且網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和吞吐量等這些性能指標(biāo)都會(huì)下降，從而使得網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量下降，因此，從實(shí)際的觀點(diǎn)來分析，進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證以及評(píng)價(jià)時(shí)，首先應(yīng)該考慮的因素就是通信網(wǎng)絡(luò)的連通性，即一定要保證通信網(wǎng)絡(luò)的連通性。目前在通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用中急需解決的重點(diǎn)課題之一就是通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性，它也是一個(gè)具有重要意義以及深遠(yuǎn)影響的研究方向。在國(guó)外，關(guān)于通信網(wǎng)絡(luò)可靠性方向的研究課題已經(jīng)做出了許多努力，近些年來不斷推出了大量的研究成果，而從八十年代到九十年代初才開始進(jìn)行國(guó)內(nèi)的研究課題，這還有待于網(wǎng)絡(luò)可靠性的同行在這個(gè)課題中進(jìn)行大量的研究，提高我國(guó)的通信網(wǎng)絡(luò)可靠性。因此，隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)可靠性這一研究方向?qū)?huì)展現(xiàn)出極其廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。

　　通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性是指通信網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際的連續(xù)運(yùn)行過程中能夠完成用戶正常通信需求的能力，既包含有通信網(wǎng)絡(luò)的生存能力與可用性，也反映出通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶需求的適應(yīng)度;研究了通信網(wǎng)絡(luò)在正常運(yùn)行和異常運(yùn)行兩種情況下的可靠性，這是對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行全過程的綜合測(cè)評(píng)。這一定義不僅包含了可靠性的主體、規(guī)定的條件、規(guī)定的時(shí)間、規(guī)定的功能和概率這五項(xiàng)要素，而且與產(chǎn)品的可靠性定義十分的吻合，這更加顯示了通信網(wǎng)絡(luò)自身的特征。由于通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)在運(yùn)行的過程中發(fā)生設(shè)備出現(xiàn)故障、鏈路產(chǎn)生失效、信道的擁塞、通信的中斷等等一系列問題，這會(huì)導(dǎo)致用戶的非正常使用。這些與通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性密切相關(guān)。一般，通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究重點(diǎn)在于通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的計(jì)算和評(píng)估辦法。

　　因?yàn)橥ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的抗毀性只是考慮到了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所以圖論的相關(guān)理論和算法基本就可以有效地滿足通信網(wǎng)絡(luò)抗毀性的評(píng)估，它在離散事件系統(tǒng)這一方向的研究中有一定的優(yōu)勢(shì)。

　　靜態(tài)的結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)的部件不可修并且不采用任何保護(hù)措施，對(duì)于一套具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)，會(huì)根據(jù)部件的生存概率運(yùn)用蒙特•卡羅方法來模擬隨機(jī)性，之后再去破壞由此引起的節(jié)點(diǎn)和鏈路的失效，在遇到破壞后仍然能夠幸存下來的網(wǎng)絡(luò)之中，會(huì)選出最大的連通子網(wǎng)絡(luò)，它的節(jié)點(diǎn)數(shù)的平均值占原有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)總數(shù)的百分率就是通信網(wǎng)絡(luò)的連通概率，這樣就可以利用故障樹模型與已知的故障樹分析方法來實(shí)現(xiàn)可靠性地分析評(píng)估較為簡(jiǎn)單的通信網(wǎng)絡(luò)。

　　開發(fā)、測(cè)試以及評(píng)估通信網(wǎng)的主要方法之一就是計(jì)算機(jī)仿真，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的眾多行為，例如，信元/包損失得概率、信元延遲所能達(dá)到的極限概率，這些都是用稀有事件的概率來定義的。總之，應(yīng)該采取一定的措施來縮短運(yùn)行的時(shí)間，并且保持著計(jì)算機(jī)仿真的易用性。

　　此抽樣方法已經(jīng)表現(xiàn)出了在通信網(wǎng)絡(luò)的各種領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，例如J.ScottStadler等。可靠性分析的一個(gè)主要方法是在通信網(wǎng)絡(luò)的行為中實(shí)現(xiàn)仿真研究和故障注入法。

　　蒙特•卡羅起初是摩納哥市郊的名字，二戰(zhàn)期間用于原子彈的研制時(shí)，使用的一種密碼也是蒙特•卡羅這個(gè)名字，這個(gè)密碼是用來在中子擴(kuò)散過程中的隨機(jī)模擬。在二戰(zhàn)之后，蒙特•卡羅方法也在眾多領(lǐng)域中得到了極其廣泛的運(yùn)用。蒙特•卡羅方法是運(yùn)用隨機(jī)數(shù)來實(shí)現(xiàn)隨機(jī)模擬最常用的方法。此方法的原理要追溯到18世紀(jì)，在1777年，法國(guó)一名科學(xué)家蒲豐(Buffon)發(fā)表了一種著名的計(jì)算圓周率的投針試驗(yàn)方法。這種試驗(yàn)方法具體如下：任意將把一根長(zhǎng)度為的針投到劃有等寬的平行線的平面上，兩條平行線之間的寬度為并且滿足。這能夠表明針可以擊中平行線的概率為。由于估計(jì)的概率與針能夠擊中平行線的次數(shù)與投擲次數(shù)的比率近似相等，則圓周率就可以由式子所求得的。這個(gè)例子就是蒙特•卡羅法所運(yùn)用的最早的和最有趣的例子之一。蒙特•卡羅的基本思想就是：如果要想求解數(shù)學(xué)、工程技術(shù)及生產(chǎn)和管理等多個(gè)方面的問題，應(yīng)該首先要建立一個(gè)較為合適的概率模型或者隨機(jī)過程，使得它的參數(shù)作為這些問題所要求的解，之后經(jīng)過對(duì)模型和過程的觀察或者抽樣的試驗(yàn)，計(jì)算出所要求參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征，最后得到所求解的近似值，因此可以用估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)誤差來表示解的精確度。在計(jì)算機(jī)上，蒙特•卡羅法是把系統(tǒng)中所有元件的概率參數(shù)都用相應(yīng)的隨機(jī)數(shù)來表示，并且模擬系統(tǒng)的實(shí)際情況，然后對(duì)這種模擬的過程進(jìn)行一定時(shí)間的觀察，最后估算出所要求的指標(biāo)。蒙特•卡羅方法既能夠用來解決隨機(jī)性的問題，還能夠用來解決確定性的問題。同時(shí)蒙特•卡羅方法也廣泛的運(yùn)用在許多領(lǐng)域，例如：計(jì)算復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題、模擬隨機(jī)過程、分析工程系統(tǒng)、評(píng)估可靠性等領(lǐng)域。