基于节能的绿色光网络路由算法的研究

在传统的网络路由算法中,一般采用最短路径算法进行路由选路,最短路径算法以节点间的距离为权重,计算一条由源节点至目的节点的权重最小的路径以完成路由。最短路径算法虽然最小化了距离长度代价,却没有考虑能耗问题,所以使用最短路径算法所得出路径的能耗并不一定是最小的。针对这一问题,提出一种新型的综合性绿色路由算法,设定能耗作为节点间的权重,融合光旁路及业务量疏导,同时考虑路由和波长分配(RWA)问题,将完成每个业务所需要的能耗最小化,实现节能。仿真结果表明,与最短路径算法相比,绿色路由算法在较大规模网络中能够节省约40%的能耗,节能效果相当显著。     

基于最短路径长度的空间网络路由

以通信网、电力网、交通网为代表的很多复杂网络以传输负载为基本功能.在这些网络中,网络的吞吐量是衡量网络传输性能的重要指标,如何提升网络的吞吐量是研究热点之一.不少研究人员提出了不同的路由算法,通过调节传输路径来提高网络吞吐量.但之前的研究很少考虑网络中节点的空间位置.本文针对空间网络提出了一种高效的路由策略,通过节点位置得到路径长度;采用该算法,负载从源节点沿着最短长度的路径传输到目标节点.为了检验算法的有效性,采用网络从自由流状态转变成拥塞状态的相变点Rc来衡量网络的吞吐量.在匀质和异质空间网络上的仿真表明,与传统的最少跳数路由策略相比,本文提出的基于最短路径长度的路由算法能有效提高空间网络的吞吐量.     

基于Sarsa算法和蚁群优化的监测网络路由控制设计

为了克服已有监测网络路由控制方法所具有的传输路径长和能量消耗高的缺点,设计了一种基于Sarsa算法和蚁群优化算法混合模型的路由控制策略;首先,建立了以MA(Mobile Agent)为基础的路由控制模型,并以访问时间和能耗消耗为基础设计了目标函数,然后,基于改进的蚁群算法设计了一种从数据发送节点到Sink节点的路由设计方法,采用节点之间的距离作为冗余度标准获取合理的下一跳邻居节点集,并采用Sarsa算法来对各路径的信息素进行更新,最后,对基于Sarsa算法和蚁群优化算法混合模型的路由控制算法进行了描述;在NS2环境下进行仿真实验,结果证明文中方法能有效实现网络路由控制,最优路由的获取过程的总仿真时间为300ms,是一种适用于监测网络路由控制的有效方法。      

基于生命期模型的无线传感器网络信道分配博弈算法

针对无线传感器网络中节点因干扰过大导致重传能耗增加, 进而节点过早失效、网络生命期缩短的问题, 根据网络拓扑信息和路由信息设计节点的负载模型, 从而构建了节点的生命期模型. 然后利用博弈论将路径增益、交叉干扰和节点生命期等性能参数融入到效益函数中, 构建信道分配博弈模型. 理论分析证明该博弈模型存在纳什均衡. 进而运用最佳回应策略, 在所构建的信道分配博弈模型的基础上, 设计了一种优化网络生命期的抗干扰信道分配算法. 该算法使节点在选择信道时避免与网络中交叉干扰较大的节点和生命期较小的节点使用相同信道, 实现干扰小、能耗低且均衡的信道选择. 理论分析与仿真结果证明该算法最终能够快速地收敛到纳什均衡, 且具有较小的信息复杂度, 从而减小算法本身的通信能耗. 同时, 该算法具有良好的抗干扰性和信道均衡性, 能够有效地延长网络生命期.     

基于引力场理论的复杂网络路由选择策略研究

利用引力场理论对网络传输过程中节点激发的引力场进行了描述,建立了节点的引力场方程,引入α和γ两个参数,用于调节数据传输对节点畅通程度、节点传输能力和路径长度的依赖程度．基于节点的引力场,提出了一种高效的路由选择算法,该算法下数据包将沿着所受路径引力最大的方向进行传递．为检验算法的有效性,引入有序状态参数卵,利用其由自由流到拥塞态的指标流量相变值度量网络的吞吐量,并通过节点的介中心值B分析网络的传输性能和拥塞分布．针对算法在不同α,γ取值条件下的路由情况进行了仿真．仿真结果显示,与传统最短路由算法相比,本文算法将网络传输能力提高了数倍,有效地均衡了节点的介中心值分布,传输路径平均长度（Lavg）随负载量R的增加表现出先增后减的变化趋势,而参数α与γ值的变化对网络传输能力几乎没有影响,说明本文路由算法的性能不依赖于α与γ,对于可行域内任意的α与γ算法都能保证网络传输能力近似相等．     

复杂网络的一种加权路由策略研究

复杂网络的传输能力是其功能正常运转的重要保障,提高网络的吞吐量有着重要意义.提出一种新的高效路由策略,以提高复杂网络的传输能力,称之为加权路由策略.即对网络的每一条边加权,权值与该边的两端节点的度相关,然后数据包按照这个加权网络的最短路径路由.这样的路径可以更均匀地经过各个节点,发挥它们的传输能力,极大地提高网络的吞吐量.可以避免数据包集中地通过个别度大的节点,在这些节点发生拥塞.仿真显示,该策略比传统的最短路径策略优越,对很多结构的网络,可以提高几十倍的吞吐量. 关键词： 复杂网络 路由策略 吞吐量 拥塞     

基于DIJKSTRA的无线传感器网络分簇路由算法

为加快无线传感器网络最优路径搜索速度、减少路径寻优能量消耗和延长网络寿命,提出了基于改进的DIJKSTRA算法的无线传感器网络分簇路由算法;运用DIJKSTRA算法在无线传感器网络内以多跳接力的方式来搜寻从源节点到目的节点的最短路径;结合能耗优化策略,避免网络能耗热点问题,实现网络能耗均衡;通过与基于蚁群算法的路由算法对比分析,基于Dijkstra的网络分簇路由算法能优化网络分簇并建立较优传输路径,其快速收敛性能减缓了网络中簇头节点的能耗,延长了网络寿命,提高了网络鲁棒性。     

基于改进蚁群算法的WSN分簇路由机制研究

针对现有的用于无线传感器网络(WSN)的分簇路由协议,存在着所有簇头直接与汇聚节点通信、远离汇聚节点的簇头能量消耗过快等一系列的问题,根据蚁群算法(ACA)及WSN分簇路由算法的特点,对ACA进行改进并引入到WSN分簇路由机制中,提出一种基于改进蚁群算法的WSN分簇路由算法;该算法将到汇聚节点的距离设定为启发函数以找到簇头下沉的最佳路径和提高蚁群算法的效率,同时,在选择节点概率公式时将该节点的剩余能量考虑在内,在数据传输过程中,减少了簇头节点的能量消耗,进而实现节点能量的高效利用,增强网络的使用寿命,以实现网络通信的高效;通过仿真,结果表明,该算法是可行的、有效的。     

基于改进蚁群算法的无线传感器网络路由的优化

为了延长无线传感器网络(Wireless Sensor Network ,WSN)的生命周期,均衡各个节点间能量消耗,针对现有的WSN路由优化算法存在的问题,提出了一种基于改进蚁群算法的路由优化算法。首先通过对蚁群算法和遗传算法的优劣性比较,在蚁群算法的基础上,结合遗传算法的选择、交叉和变异的操作,从而提高蚁群算法的搜索速度和寻优能力。最优路径评价函数综合考虑节点能耗及节点的剩余能量,使剩余能量多的节点优先参与数据转发,均衡节点间的能量消耗。通过与经典蚁群算法及遗传算法的对比实验表明,随着数据转发轮数增加,改进的蚁群算法能耗小,剩余能量多,网络生命周期明显延长;随着整个网络运行时间的增长,改进的蚁群算法,节点均衡能耗性好,最优路径搜索的成功率也明显优于其他两种算法。     

一种有效提高无标度网络负载容量的管理策略

现有研究表明明显的社团结构会显著降低网络的传输性能. 本文基于网络邻接矩阵的特征谱定义了链路对网络社团特性的贡献度, 提出一种通过逻辑关闭或删除对网络社团特性贡献度大的链路以提高网络传输性能的拓扑管理策略, 即社团弱化控制策略(CWCS 策略). 在具有社团结构的无标度网络上分别进行了基于全局最短路径路由和局部路由的仿真实验, 并与关闭连接度大的节点之间链路的HDF 策略进行了比较. 仿真实验结果显示, 在全局最短路径路由策略下, CWCS策略能更有效地提高网络负载容量, 并且网络的平均传输时间增加的幅度变小. 在局部路由策略下, 当调控参数0<α<2, 对网络负载容量的提升优于HDF策略. 关键词： 复杂网络 社团特性 负载容量 拓扑管理     

云计算网络中边界节点识别方法改进研究

目前,云计算网络为人们的生产和生活提供了各种应用和服务,网络边界节点的识别问题一直较难解决。传统的网络中边界节点类型复杂,边界部署成本高,较多感知模型和静态场景难以实现。为此,提出一种改进的云计算网络中边界节点识别方法,通过制定边界部署规则确定边界节点部署数量及要求,对边界节点感知漏洞进行修补,保证边界节点对网络区域内的全覆盖识别,最后设计出云计算网络识别模型,实现了云计算网络中边界节点正确识别。仿真实验表明,提出的边界节点识别方法在稳定性、识别率和识别数量上都比传统方法有优越性,具有应用价值。     

面向成本-收益好的无标度耦合网络构建方法

较大平均路径长度的网络会带来较大的网络延迟, 难以支持时间敏感业务与应用. 通过增加连接可以降低源和目的节点之间的跳数, 进而降低网络平均延迟, 使得更加快速地传播信息, 但是增加连接的同时也增加了网络构建成本. 分层网络是研究网络耦合的一个有效方法, 但目前网络构建过程中将每层网络分别处理并认为每层网络之间没有强相关性. 本文提出了一种面向成本-收益的无标度网络动态构建方法. 此方法将网络分为多层, 基于连续论在高层网络中添加连接, 使得网络演化为无标度网络. 此连续过程包括节点度增加过程和局部网络半径增长两个连续过程, 在增加连接的过程中引入表征网络构建成本和收益的成本-收益指标. 模拟结果表明引入成本-收益指标的无标度耦合网络构建方法能够在合理范围内有效降低网络平均路径长度, 提升网络性能, 并且本文给出了耦合网络的动态业务性能, 通过调整高层网络避免网络拥塞.     

面向级联失效的相依网络鲁棒性研究

针对相依网络耦合强度、子网络边以及耦合边对网络鲁棒性影响的问题,基于三种典型网络模型,建立对称相依网络和不对称相依网络模型.针对六种不同的相依网络模型,计算其网络临界成本,比较耦合边权值和子网络边权值对相依网络成本的贡献程度,发现耦合边对网络的贡献更大.采用仿真和理论证明的方法,获得使网络具有最小网络成本时的子网络负载参数α值和耦合强度参数β值,并证明了网络成本变化趋势与该参数对有关.以网络成本作为鲁棒性测度的变量,通过对六种相依网络模型进行级联失效仿真,给出了网络具有最强鲁棒性时参数对的取值,以及网络鲁棒性与耦合强度之间的关系,发现网络鲁棒性并不是随着耦合强度单调地增加或减少.     

Does “game participation cost” affect the advantage of heterogeneous networks for evolving cooperation?

Masuda [N. Masuda, Participation costs dismiss the advantage of heterogeneous networks in evolution of cooperation, Proceedings of the Royal Society B 274 (2007) 1815-1821] reported that a game participation cost (expressed by adding same negative values to all four elements in a 2 × 2 payoff matrix) affects the advantage of heterogeneous networks in the evolution of cooperation. We show that this finding is not always true depending on the features of the network, indicating that participation costs help cooperation in certain situations rather than destroy it. In a weaker dilemma game on a scale free network derived from the Barabasi & Albert algorithm with a larger average degree, game participation cost helps rather than destroy the network reciprocity.     

基于小负荷换热单元保护的松弛策略优化换热网络

WCE算法优化换热网络时,固定投资费用的存在易造成小负荷换热单元难以产生和保留,使部分尚未完全进化的结构过早被淘汰。本文建立一种固定投资费用的松弛处理方法,将固定投资费用与换热单元热负荷进行因变处理,根据换热单元热负荷的大小实时调整优化过程中的松弛力度,引导并促进小负荷换热单元的顺利产生和进化,从而增强换热网络的结构进化能力。将松弛策略应用于9SP和15SP算例,验证松弛策略促进结构进化的有效性,提升优化质量,获得的最优结果(2 903 528 ＄ ·a^-1、5 115 061 ＄ ·a^-1)优于文献结果。     

Dynamics and intermittent stochastic stabilization of a rumor spreading model with guidance mechanism in heterogeneous network

We propose a novel rumor propagation model with guidance mechanism in heterogeneous complex networks. Firstly, the sharp threshold of rumor propagation, global stability of the information-equilibrium and information-prevailing-equilibrium under R₀ <1 and R₀> 1 is carried out by Lyapunov method and LaSalle's invariant principle. Next, we design an aperiodically intermittent stochastic stabilization method to suppress the rumor propagation. By using the Itô formula and exponential martingale inequality, the expression of the minimum control intensity is calculated. This method can effectively stabilize the rumor propagation by choosing a suitable perturb intensity and a perturb time ratio, while minimizing the control cost. Finally, numerical examples are given to illustrate the analysis and method of the paper.     

基于FBG反射谱特征的修补结构裂纹扩展监测

为了提高飞行器壁板裂纹修补结构的安全性,对基于光纤布拉格光栅(FBG)反射谱特征的航空铝合金修补结构疲劳裂纹扩展长度及角度监测方法进行了研究。修补结构在疲劳载荷的作用下,裂纹发生扩展,其尖端附近会产生不均匀应变场,在其作用下FBG传感器反射谱发生变形,通过检测反射谱变形达到监测裂纹扩展的目的。建立了实验样件的模型,使用有限元方法计算得到不同角度下裂纹扩展到不同长度时的应变分布,使用传输矩阵数值计算方法得到相应的FBG反射谱。提取反射谱的主峰偏移、反射谱面积、次峰峰值和三峰峰值等变形特征,建立并训练人工神经网络(ANN),通过ANN建立反射谱变形特征同裂纹扩展情况的关系,实现了对修补结构裂纹扩展的精确监测,监测裂纹长度误差在0.5 mm之内,角度误差在5°之内。解决了修补结构的裂纹扩展精确监测问题,对提高飞行器安全以及节约维护成本有着重要意义。     

Cost and effect of pinning control for network synchronization

The problem of pinning control for the synchronization of complex dynamical networks is discussed in this paper. A cost function of the controlled network is defined by the feedback gain and the coupling strength of the network. An interesting result is that a lower cost is achieved by using the control scheme of pinning nodes with smaller degrees. Some strict mathematical analyses are presented for achieving a lower cost in the synchronization of different star-shaped networks. Numerical simulations on some non-regular complex networks generated by the Barabási--Albert model and various star-shaped networks are performed for verification and illustration.     

Implement of FEC in the Optical Transport Network

Forward error correction (FEC) is a method by which extra information is included along with the original signal to provide redundancy for correcting bit errors. According to Reed Solomon code regularity, a certain amount of bit errors can be corrected. The appropriate capability of correcting burst bits in error may be more flexible implement of FEC in the optical transport network. The suitable choice can effectively reduce cost of the optical transport network.