Цифровая платформа управления жизнеобеспечением: топологическая концепция

В современных цифровых системах управления надежность обеспечивается способностью перенаправлять потоки при сбоях и отказах. Для этого можно применять топологический подход, учитывающий взаимосвязи элементов в различных системах, включая системы жизнеобеспечения. Представлен обзор существующих алгоритмов маршрутизации потоков, отмечены их достоинства и недостатки. В работе предлагается концепция управления потоками на  основе топологических таблиц. Вводятся формальные понятия рангов (иерархия «узел – ребро – грань – ячейка»). Для каждой пары рангов задается топологическое отношение контакта, и результирующая матрица из шестнадцати топологических таблиц Tkm фиксирует инцидентность элементов без использования метрической информации. Такая структура образует компактное устойчивое хранилище связности, упрощая обновление и анализ сети. Далее рассматривается, как с помощью этих понятий можно организовать хранение информации о связности и применять ее для перенаправления потоков данных при отказах узлов или каналов, повышая надежность сети. Описан алгоритм перенаправления: после обнаружения отказа соответствующие записи в таблицах помечаются как неактивные, затем автоматически идентифицируются затронутые сеансы и для каждого выбирается кратчайший обходной маршрут. Последовательность операций включает: 1. Оперативное обновление таблиц. 2. Классификацию затронутых потоков. 3. Поиск альтернативного пути или выбор ранее сохраненного резервного. 4. Мгновенное переключение на альтернативный маршрут без межузлового обмена служебными сообщениями. При наличии резервных маршрутов длительность простоя ограничивается задержкой обнаружения события; при их отсутствии путь вычисляется по обновленному графу с линейной сложностью.