关键基础设施网络的故障规律

传统的系统可靠性分析和计算方法比较适合处理独立性失效或弱相关失效问题，而关键基础设施系统故障具有强相关的特点。本书围绕故障规律的核心问题，从网络“结构-流量-故障”的三元关系入手，将相变理论、数据分析与可靠性方法相结合，从复杂网络微观和宏观的不同角度，对网络故障的网络媒介、内在原因和时空表现等基础问题和方法进行介绍。

本书围绕关键基础设施的故障规律这个核心问题，从三个方面介绍*新的研究成果，即故障的传播媒介（网络结构）、故障的传播内因（网络流量）、故障的传播行为（时空特点）。在此基础上，本书提出了网络故障预测和恢复的方法，为建立关键基础设施网络可靠性理论和方法提供支撑。本书适合从事基础设施可靠性的研究人员和技术人员，也适合系统可靠性、网络可靠性等方向的大专院校研究生，以及对复杂系统感兴趣的读者。

李大庆，2011.6至今，北京航空航天大学可靠性与系统工程学院，副教授2015.6至今，北京航空航天大学可靠性与系统工程学院，博导

第1章 概述 1
1．1 关键基础设施的网络特性 1
1．2 关键基础设施的可靠性挑战―级联失效 4
1．3 级联失效研究的核心问题―故障传播 9
1．4 理解故障传播的三元关系 11
参考文献 13
第2章 关键基础设施网络的结构维度 18
2．1 交通网络 18
2．2 电力网络 20
2．3 信息网络 25
2．4 网络的空间维度 27
2．5 网络维度与动力学的关系 31
参考文献 36
第3章 关键基础设施网络的流量特点 47
3．1 交通网络的均衡与效率 47
3．2 网络渗流 49
3．3 交通的渗流组织 52
3．4 效率与渗流 61
3．5 基于渗流理论的网络可靠性计算 66
参考文献 77
第4章 关键基础设施网络的故障相关性 84
4．1 关键基础设施网络的故障相关性 84
4．2 故障的相关网络 93
4．3 故障相关带来的网络脆弱性 97
参考文献 102
第5章 关键基础设施网络的故障动态传播 109
5．1 级联失效模型 109
5．1．1 基于功能耦合的级联失效模型 110
5．1．2 基于结构耦合的级联失效模型 120
5．2 故障的传播速度 129
5．3 故障的传播与恢复 135
参考文献 139
第6章 关键基础设施网络的故障预测 146
6．1 网络的可观性 147
6．1．1 可观性定义 147
6．1．2 网络可观性研究发展 149
6．1．3 介数优先的复杂网络可观性 153
6．2 关键基础设施网络故障的预测方法 165
参考文献 175
第7章 关键基础设施网络的故障自愈 180
7．1 网络级联失效的自愈 180
7．2 基于全局级联失效的自愈模型 183
7．2．1 模型 183
7．2．2 仿真结果分析 185
7．2．3 理论分析 191
7．2．4 案例分析 197
7．3 基于局域级联失效的自愈模型 199
7．3．1 模型 200
7．3．2 仿真结果分析 201
7．3．3 案例分析 206
参考文献 208