可调聚类系数加权无标度网络建模及其拥塞问题研究

针对实现网络特征的真实情况,提出了一类可调聚类系数的加权无标度网络模型,该模型能够重现现实网络权重和节点度呈幂律分布的统计特性．特别是聚类系数与度之间的非线性关系,恰好符合某些现实网络聚类系数与度之间的平头关系特征．最后研究了可调聚类系数加权网络模型中的拥塞问题．采用基于强度优先传递的局部路由策略,分析了网络中的流量传输问题．     

一类高聚类系数的加权无标度网络及其同步能力分析

针对真实世界中大规模网络都具有明显聚类效应的特点, 提出一类具有高聚类系数的加权无标度网络演化模型, 该模型同时考虑了优先连接、三角结构、随机连接和社团结构等四种演化机制. 在模型演化规则中, 以概率p增加单个节点, 以概率1–p增加一个社团. 与以往研究的不同在于新边的建立, 以概率φ在旧节点之间进行三角连接, 以概率1–φ进行随机连接. 仿真分析表明, 所提出的网络度、强度和权值分布都是服从幂律分布的形式, 且具有高聚类系数的特性, 聚类系数的提高与社团结构和随机连接机制有直接的关系. 最后通过数值仿真分析了网络演化机制对同步动态特性的影响, 数值仿真结果表明, 网络的平均聚类系数越小, 网络的同步能力越强. 关键词： 无标度网络 加权网络 聚类系数 同步能力     

一种具有指数截断和局部集聚特性的网络模型

针对真实网络局域演化的特点,提出了一种具有局部集聚特性的网络演化模型——局部集聚模型(LC模型). 理论分析和模拟实验表明,LC模型的节点度服从一种具有指数截断的幂律分布,同时它的平均聚类系数要远大于局域世界模型,接近真实网络. 模拟了LC模型对恶意攻击和随机错误的抵抗力,发现高聚类系数的LC模型对恶意攻击更加脆弱. 关键词： 局部集聚 指数截断 脆弱性 无标度网络     

扩展HK网络结构与同步能力的研究

研究两种高聚类系数无标度网络演化机理对网络同步能力的影响．首先,以Holme和Kim（HK）模型为基础,提出了度分布和聚类系数均可调的扩展HK模型（EHK模型）．扩展HK模型将HK模型中的三角结构扩展到了旧节点之间,解决了HK模型边的演化只存在新旧节点之间以及每个时间步加入网络节点的边数固定的不足．其次,研究了三角结构演化机理对网络同步能力的影响．最后,仿真研究发现三角结构的演化机理降低了两类无权网络的同步能力．     

一种优化无线传感器网络生命周期的容错拓扑研究

<正>由于无线传感器网络的节点能量受限,优化网络生命周期成为设计网络拓扑时首要考虑的问题.通过分析节点的剩余能量和负载量对节点生命周期的影响,提出了一种可延长无线传感器网络生命期的容错拓扑演化模型,并得出了在节点满足网络生存时间的条件下负载调节系数的取值范围.仿真实验结果表明,基于无标度网络的演化拓扑结构具有较好的容错性,并能够均衡网络节点能耗和延长网络生命周期.     

基于Web 2.0的边与节点同时增长网络模型

模拟了Web2.0网络的发展过程并研究其拓扑结构,分析某门户网站实际博客数据的度分布、节点度时间变化,发现与先前的无标度网络模型有所差别.根据真实网络的生长特点,提出了边与节点同时增长的网络模型,包括随机连接及近邻互联的网络构造规则.仿真研究表明,模拟的网络更接近实际,在没有优先连接过程时,模型能得到幂率的度分布;并且网络有更大的聚类系数以及正的度相关性。     

一种强容侵能力的无线传感器网络无标度拓扑模型研究

针对无线传感器网络无标度拓扑容侵能力差的问题,本文借助节点批量到达的Poisson网络模型,提出了一种具有容侵优化特性的无标度拓扑模型,并在构建拓扑时引入剩余能量调节因子和节点度调节因子,得到了一种幂率指数可以在(1,+∞)调节的无标度拓扑结构,并通过网络结构熵优化幂率指数,得出了具有强容侵特性的幂律指数值.实验结果表明:新的拓扑保持了无标度网络的强容错性,增强了无标度网络的容侵性,并具有较好的节能优势.     

节点数加速增长的复杂网络生长模型

受某些实际网络节点数按几何级数增长现象的启发，构造了每个时间步中按当前网络规模成比例地同时加入多个节点的节点数加速增长的网络模型.研究表明，在增长率不是很大的情况下网络度分布仍然是幂律的，但在不同的增长率r下幂律指数是不同的.得到了幂律指数介于2到3之间可调的无标度网络模型，并解析地给出了幂律指数随增长率变化的函数关系.数值模拟还显示，网络的平均最短距离随r减小而簇系数随r增大. 关键词： 复杂网络 无标度网络 生长网络模型 节点数加速增长网络模型     

基于复杂网络理论的北京公交网络拓扑性质分析

为分析公交复杂网络的拓扑性质, 本文以北京市为例, 选取截止到2010年7月的北京全市(14区、2县)的1165条公交线路和9618个公交站点为样本数据, 运用复杂网络理论构建起基于邻接站点的有向加权复杂网络模型. 该方法以公交站点作为节点, 相邻站点之间的公交线路作为边, 使得网络既具有复杂网络的拓扑性质同时节点(站点)又具有明确的地理坐标. 对网络中节点度、点强度、强度分布、平均最短路径、聚类系数等性质的分析显示, 公交复杂网络的度和点强度分布极为不均, 网络中前5%和前10%节点的累计强度分布分别达到22.43%和43.02%; 点强度与排列序数、累积强度分布都服从幂律分布, 具有无标度和小世界的网络特点, 少数关键节点在网络中发挥着重要的连接作用. 为分析复杂网络中的关键节点, 本文通过承载压力分析和基于"掠夺" 的区域中心节点提取两种方法, 得到了公交复杂网络中两类不同表现的关键节点. 这些规律也为优化城市公交网络及交通规划发展提供了新的参考建议.     

一种能耗均衡的无线传感器网络加权无标度拓扑研究

针对无线传感器网络节点能耗不均衡问题,通过对节点生命期建模,得出节点生命期受节点剩余能量和通信距离的影响,进而将两端节点生命期作为构建拓扑时边权重的影响因子,通过边权重控制节点权重,最终得出了一种能耗均衡的无线传感器网络加权无标度拓扑模型,并理论证明了该模型的点权、边权和节点度均服从幂律分布.实验结果表明,该模型具有无标度拓扑的强容错性,并有效的均衡了网络中的节点能耗,延长了网络的生命期.     

Small World Effects in a Harmonious Unifying Hybrid Preferential Model Networks

Small worm effects in the harmonious unifying hybrid preferential model （HUHPM） networks are studied both numerically and analytically. The idea and method of the HUHPM is applied to three typical examples of unweighted BA model, weighted BBV model, and the TDE rnodel, so-called HUHPM-BA, HUHPM-BBV and HUHPM- TDE networks. Comparing the HUHPM with current typical models above, it is found that the HUHPM networks has the smallest average path length and the biggest average clustering coefficient. The results demonstrate that the HUHPM is more suitable not only for the un-iveighted models but also for the weighted models.     

Small World Effects in a Harmonious Unifying Hybrid Preferential Model Networks

Small world effects in the harmonious unifying hybrid preferential model (HUHPM) networks are studied both numerically and analytically. The idea and method of the HUHPM is applied to three typical examples of unweighted BA model, weighted BBV model, and the TDE model, so-called HUHPM-BA, HUHPM-BBV and HUHPM-TDE networks. Comparing the HUHPM with current typical models above, it is found that the HUHPM networks has the smallest average path length and the biggest average clustering coefficient. The results demonstrate that the HUHPM is more suitable not only for the un-weighted models but also for the weighted models.     

基于度与集聚系数的网络节点重要性度量方法研究

网络中节点重要性度量对于研究网络的鲁棒性具有十分重要的意义. 研究者们普遍运用度或集聚系数来度量节点的重要程度, 然而度指标只考虑节点自身邻居个数而忽略了其邻居之间的信息, 集聚系数只考虑节点邻居之间的紧密程度而忽略了其邻居的规模. 本文综合考虑节点的邻居个数, 以及其邻居之间的连接紧密程度, 提出了一种基于邻居信息与集聚系数的节点重要性评价方法. 对美国航空网络和美国西部电力网进行的选择性攻击实验表明, 采用该方法的效果较k-shell指标可以分别提高24%和112%. 本文的节点重要性度量方法只需要考虑网络局部信息, 因此非常适合于对大规模网络的节点重要性进行有效分析. 关键词： 网络科学 鲁棒性 节点重要性 集聚系数     

A model for the spread of rumors in Barrat–Barthelemy–Vespignani (BBV) networks

Rumor propagation is a typical form of social communication and plays a significant role in social life. In this paper, we studied the process of rumor propagation by accounting for the mechanism of forgetting in Barrat–Barthelemy–Vespignani (BBV) networks. First, we derived mean-field equations for rumor propagation based on the strength of the nodes in the propagation network. We then analyzed the stability of the model to determine whether a propagation threshold existed in the BBV networks. We also conducted numerical simulations of the BBV networks and found that rumors propagate more slowly in BBV networks than in unweighted networks. The numerical simulation results also demonstrated that as the forgetting rate increases, the rumor’s influence decreases in both BBV networks and unweighted networks. Finally, the simulation results confirmed that a threshold exists for rumor propagation in BBV networks, but that it was independent of the value of the stifling rate.     

A Mixed Mechanism of Weighted-Driven and Inner Selection in Networks

For most networks, the weight of connection is changing with their attachment and inner affinity. By introducing a mixed mechanism of weighted-driven and inner selection, the model exhibits wide range power-law distributions of node strength and edge weight, and the exponent can be adjusted by not only the parameter δ but also the probability q. Furthermore, we investigate the weighted average shortest distance, clustering coefficient, and the correlation of our network. In addition, the weighted assortativity coefficient which characterizes important information of weighted topological networks has been discussed, but the variation of coefficients is much smaller than the former researches.     

一种改进的基于信息传播率的复杂网络影响力评估算法

评价网络中节点的信息传播影响力对于理解网络结构与网络功能具有重要意义.目前,许多基于最短路径的指标,如接近中心性、介数中心性以及半局部(SP)指标等相继用于评价节点传播影响力.最短路径表示节点间信息传播途径始终选择最优方式,然而实际上网络间的信息传播过程更类似于随机游走,信息的传播途径可以是节点间的任一可达路径,在集聚系数高的网络中,节点的局部高聚簇性有利于信息的有效扩散,若只考虑信息按最优传播方式即最短路径传播,则会低估节点信息传播的能力,从而降低节点影响力的排序精度.综合考虑节点与三步内邻居间的有效可达路径以及信息传播率,提出了一种SP指标的改进算法,即ASP算法.在多个经典的实际网络和人工网络上利用SIR模型对传播过程进行仿真,结果表明ASP指标与度指标、核数指标、接近中心性指标、介数中心性指标以及SP指标相比,可以更精确地对节点传播影响力进行排序.     

Weighted scale-free networks induced by group preferential mechanism

Based on the BBV model [A. Barrat, M. Barthelemy, A. Vespignani, Phys. Rev. Lett. 92 (22) (2004)], we propose a weighted group preferential model, which is generated by the group preferential mechanism. We derive analytically the various statistical properties, such as the distribution of degree, strength and weight, the degree-strength relationship. Finally, we provide a contrast with the BBV model on the synchronization robustness and fragility through numerical simulation.     

一种信息传播促进网络增长的网络演化模型

为了研究信息传播过程对复杂网络结构演化的影响,提出了一种信息传播促进网络增长的网络演化模型,模型包括信息传播促进网内增边、新节点通过局域世界建立第一条边和信息传播促进新节点连边三个阶段,通过多次自回避随机游走模拟信息传播过程,节点根据路径节点的节点度和距离与其选择性建立连接。理论分析和仿真实验表明,模型不仅具有小世界和无标度特性,而且不同参数下具有漂移幂律分布、广延指数分布等分布特性,呈现小变量饱和、指数截断等非幂律现象,同时,模型可在不改变度分布的情况下调节集聚系数,并能够产生从同配到异配具有不同匹配模式的网络.     

网络集聚性对节点中心性指标的准确性影响

节点中心性指标是从特定角度对网络某一方面的结构特点进行刻画的度量指标, 因此网络拓扑结构的改变会对节点中心性指标的准确性产生重要影响. 本文利用Holme-Kim模型构建可变集聚系数的无标度网络, 然后采用Susceptible-Infective-Removal模型进行传播影响力的仿真实验, 接着分析了节点中心性指标在不同集聚系数的无标度网络中的准确性. 结果表明, 度中心性和介数中心性的准确性在低集聚系数的网络中表现更好, 特征向量中心性则在高集聚类网络中更准确, 而紧密度中心性的准确性受网络集聚系数的变化影响较小. 因此当网络的集聚系数较低时, 可选择度或者介数作为中心性指标进行网络节点影响力评价; 反之则选择紧密度指标或特征向量指标较好, 尤其当网络的集聚系数接近0.6时特征向量的准确性可以高达到0.85, 是度量小规模网络的较优选择. 另一方面, 传播过程的感染率越高, 度指标和介数指标越可靠, 紧密度和特征向量则相反. 最后Autonomous System实证网络的断边重连实验, 进一步验证了网络集聚性的改变会对节点中心性指标的准确性产生重要影响.