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AGHASARYAN armen : Formalisme HMM pour les réseaux de Petri partiellement
stochastiques: Application au diagnostic de pannes dans
les systèmes répartisThèse ou HDR soutenue le 21/12/1998 à IRISA salle M.MétivierContact : fabre@irisa.fr| Jury | Jean-Pière Banâtre
Guy Juanole
Stéphane Gaubert
André Arnold
Cristophe Dousson
Albert Benveniste | | Direction |
Eric FABRE
Albert BENVENSITE | | Laboratoire | IRISA/INRIA Rennes | | Résumé | L'objet de cette thèse est l'élaboration des procédures de
diagnostic de pannes dans les grands systèmes répartis. En
particulier, nous nous intéressons à des problèmes actuels
de la {\bf gestion de pannes} et de la {\bf corrélation
d'alarmes} posés dans les réseaux de télécommunications.
L'idée principale de l'approche que nous développons
consiste à incorporer les aspects conjoints de {\bf temps}
et de {\bf causalité} dans un cadre qui préserve
intrinsèquement la nature répartie du problème.
En particulier, un tel formalisme ne doit pas reposer sur
une notion d'horloge globale, car elle est souvent
impossible de réaliser dans les grands systèmes répartis.
À cette fin, nous proposons l'utilisation des réseaux de
Petri (RdP) avec leur sémantique de ``concurrence vraie''
qui donne une notion de {\bf temps partiellement ordonné}.
Étant données les observations d'alarmes, le problème de
diagnostic consiste à rechercher la propagation sous-jacente
de pannes en dépliant le RdP. En associant des probabilités
conditionnelles à la production d'alarmes par des
transitions, nous nous plaçons dans un cadre général de HMM
(Hidden Markov Models). Nous évitons pourtant la dynamique
markovienne de ces modèles en proposant un {\bf cadre de
probabilisation} original: RdP Partiellement Stochastique
qui n'impose pas une interaction stochastique entre les
événements concurrents et correspond parfaitement à la
sémantique d'ordre partiel du RdP. La raison d'être
principale de ce formalisme est le besoin d'établir une
équivalence entre la concurrence et l'indépendance
stochastique afin de respecter la nature répartie du
système. En outre, dans l'algorithme de diagnostic cela
évite l'exploration explicite de l'espace d'état car seuls
les contextes locaux deviennent décisifs pour une
propagation d'événements et pour l'estimation de sa
vraisemblance.
Nous avons développé des procédures de {\bf diagnostic
réparti} sur les capteurs locaux. Les observations d'alarmes
sont d'abord traitées localement en utilisant des
techniques de programmation dynamique, puis des ``alarmes
intelligentes'' résumant ces pré-diagnostics sont
communiquées à un superviseur central qui fusionne ces
informations en proposant des solutions à niveau global. | | Mots-Clefs | Réseaux de Petri partiellement stochastiques, diagnostic de pannes dans les systèmes répartis, algor | | Abstract | The main objective of this research is an elaboration of
fault diagnosis procedures for large distributed discrete
event systems. In particular, this study is motivated by the
actual problems of {\bf fault management} and {\bf alarm
correlation} arising in modern telecommunication networks.
The main idea of the proposed approach is to incorporate
the closely related aspects of {\bf time} and {\bf causality
} into a framework that inherently preserves the essential
{\bf distributed nature} of the problem. In particular,
such a framework should not rely on a notion of global
clock, since usually it can not be implemented in large
spatially distributed systems. This is achieved by the use
of Petri nets (PN) and their "true concurrency" semantics
that brings in the perception of {\bf partially ordered
time}.
Given the alarm observations, the diagnosis problem
consists in finding the underlying fault propagation as an
appropriate unfolding of the PN. By associating conditional
probabilities to the alarm observations, one can obtain a
classical HMM (Hidden Markov Model) formulation. However,
we avoid the Markovian dynamics, and propose instead an
original {\bf randomization framework} (Partially
Stochastic PN) that does not impose a stochastic coupling
of concurrent events and perfectly matches the partial
order semantics of the PN. This is achieved by establishing
an equivalence between concurrency and stochastic
independence of events. Besides, in the diagnosis procedure
this framework avoids an explicit exploration of the large
state-space as only local contexts become decisive for any
event propagation and its likelihood estimation.
We propose a {\bf diagnosis procedure} distributed on local
sensors. The alarm information is first processed locally
using dynamic programming approaches to estimate the local
faulty state propagation. Then, if needed, an "intelligent
alarm" resuming this pre-diagnosis is transmitted to a
central supervisor. The task of the latter is to correlate
upcoming intelligent alarms and to give solutions to the
situations that could not be resolved locally. | | KeyWords | Partially stochastic Petri nets, fault diagnosis in distributed systems, Viterbi algorithm |
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