基于韧性度的低轨卫星通信网络抗毁性度量及优化

低轨卫星通信网络的抗毁性是描述网络安全可靠的有效工具,在网络体系结构设计和路由策略等领域得到了广泛的应用。根据低轨卫星通信网络中卫星在轨道平面内移动,需要不断进行切换的特点,从建立抗毁性测度模型以及网络抗毁性优化两个角度来评估和提高网络抗毁性,提出一种基于韧性度的低轨卫星通信网络抗毁性度量方法。通过对移动模型以及切换模型的结构分析,对每种结构以一定概率出现的低轨卫星通信网络,应用韧性度函数,求得网络在某个时刻及某一段时间段内的抗毁性,并针对切换模型的不足之处进行优化,用赋权韧性度来体现优化的效果,得到了优化后的网络抗毁性。以铱星系统为应用实例进行仿真,结果表明:任意时刻网络的抗毁性跟拓扑结构的韧性度值有关,并且是一种线性关系,即随着韧性度的增加,其抗毁性也增加。通过对铱星通信系统切换模型的优化,网络的抗毁性与平均抗毁性都得到了提升,说明本文所构建模型的有效性和实用性。     

图的毁度与其它抗毁参数的关系

利用网络优化方法探讨毁度与其他网络抗毁性参数,如连通度,坚韧度、离散数、完整度、粘连度之间的关系,以便更好分析网络的稳定性,构造例子表明结果是最好可能的.     

考虑节点综合重要度的物流网络级联失效模型

为提高突发事件级联失效对物流网络破坏程度的评估的可信性,提出一个考虑物流网络边权特征的节点重要度的综合度量方法,并在此基础上构建相应的级联失效模型。数值仿真结果表明：该模型对于物流节点重要度的衡量更为完善,所制定的失效负载分流准则及其对于级联失效破坏性的评估结果更具合理性。通过该模型可更加全面地掌握了解网络结构对于级联失效破坏的抵御能力,为物流应急管理提供理论支持。     

基于邻域信息的社区发现方法

考虑含有节点邻域信息的新模块度函数的社区发现方法和最优分组下标度参数的选择问题,通过谱松弛方法求解模块度函数的最大化问题,最终利用新算法快速求解,并通过真实网络数据验证算法能更好的发现社区.     

完全k叉树的粘连度

相对于其他网络抗毁性的描述指标来说,图的粘连度是比较理想,也是比较合理的刻画参数．而完全k叉树作为重要的网络结构被广泛地应用在通信网和嵌入式系统芯片的优化设计方面．本文通过优化组合方法界定了完全k叉树的粘连度和毁裂度．从某种程度刻画了网络的抗毁性,为网络设计提供了一种客观的理论依据．完全k叉树的粘连度为1k＋1（kh＋1-1）,如h是奇数;1k＋1（（kh＋1-1）,如h是偶数．完全k叉树的毁裂度为（2k-1）kh-12,如h是奇数;kh＋22-1k-1,如h是偶数．     

基于耦合映像格子的城市交通系统相继故障研究

在对一个实际的城市交通系统进行复杂网络描述的基础上,构造了该城市交通系统的耦合映像格子模型,利用该模型研究了城市交通系统的相继故障问题,应用计算机仿真手段研究了干扰强度和网络相继故障的关系,网络相继故障在攻击条件下对于节点度数的敏感性以及不同攻击策略下网络相继故障的传播问题,对实际城市交通系统的规划、设计、建设和管理具有现实意义.     

广义加权网络演化模型

在复杂网络BBV演化模型的基础上,采用新的赋权方式构建广义加权网络FBBV动态演化模型,给出FBBV模型的演化算法,然后对FBBV模型的性质进行理论推导,给出点权、边权的演化公式和点权、度和边权的分布规律.最后对FBBV模型进行了数值模拟,模拟的结果和理论推导结果一致.     

检测网络社团结构的基于最短路径的$k$-均值算法

我们考虑复杂网络社团结构的检测问题,即检测出那些具有高于平均密度的边所连接的节点的集合.本文我们利用模拟退火策略来极大化可表示为稳定效益函数的模量(modularity),并结合基于最短路径的$k$-均值迭代过程来对网络进行分区.该算法不仅能检测出社团,而且能够识别出在最短路径度量下,该社团中位于中心位置的节点.社团的最优数目可以在无需任何关于网络结构的先验信息下自动确定.对人工生成网络和真实世界中的网络的成功应用表明了算法的有效性.     

基于动态系统的网络社团线性探测算法

社团探测技术对于理解和分析现实世界网络具有非常重要的意义.本文提出了一种新的动态社团探测算法,利用迭代技术高效而准确地揭示网络中的社团结构.首先引入一种新型的基于离散时间的动态系统,描述社团归属的从随机状态到最优划分的演化轨迹,进一步利用严格的数学分析找出了社团归属收敛到最优的条件.另外,本文还创新性地提出了划分指标函数的一般化形式,通过选择不同的参数,可以引申到几乎所有著名的指标函数.本文算法非常高效,计算复杂度分析显示算法需要的时间与稀疏网络节点的数量呈线性关系.除此之外,为了确定社团的最优数目,本文利用Markov状态转移矩阵及其特征系统给出了具体而严格的求解证明.最后,本文将算法应用到人工网络和实际网络中,结果显示算法不仅具有极高的准确性,还能够揭示很多有用的隐藏信息,如层次结构和社团交互模式等.     

完全κ叉树的离散数和完整度

图的离散数和完整度是比较理想的刻画网络抗毁性的度量参数,而完全k叉树作为重要的网络结构被广泛地应用在通信网和嵌入式系统芯片的优化设计方面.通过界定了完全k叉树的离散数和完整度,从某种程度刻画了网络的抗毁性,为网络设计提供理论依据,同时修正了相关文献的错误.     

尾部风险网络视角下的金融机构系统性风险贡献研究

金融机构的尾部风险关联模式及结构在金融系统性风险的形成演化中发挥重要作用。利用CoVaR指标及分位数回归方法,衡量金融机构之间的尾部风险传染强度,进而建立金融机构尾部风险动态网络。分析全连接网络及阈值法下过滤网络的全局和局部拓扑结构特征及其动态演化规律。建立面板数据回归模型,研究网络拓扑结构特征对金融机构系统性风险贡献的影响。实证研究发现,全连接网络的节点强度,能有效地衡量金融机构尾部风险传染强度及承受强度,并揭示其动态变化规律;各机构的尾部风险传染强度及承受强度排序匹配性存在差异;随着时间推进,各金融机构间的平均尾部风险传染路径缩短、系统性风险更易迅速累积和爆发;滞后一期的节点出度、节点入度及聚集系数越大,相应金融机构的系统性风险贡献越小;滞后一期的节点介数和节点接近中心度越大,相应金融机构的系统性风险贡献越大。研究结果对于金融机构的宏观审慎监管及系统性风险管理,提供了一个全新的基于金融机构尾部风险网络的视角。     

基于度与路径优先连接的集聚型供应链网络演化模型

集聚型供应链供应链网络具有无标度性、高集聚性等特征.以往研究忽视了供应链网络的高集聚性,使得供应链网络模型不能够准确刻画实际的集聚型供应链网络.本文在具体分析集聚型供应链网络动态演化特征的基础上,提出了基于度与路径优先连接的集聚型供应链网络演化模型,弥补了优先连接仅依赖于节点度值的不足.最后,对集聚型供应链网络的度分布、集聚系数和平均最短路径参数进行了数值模拟,模拟结果表明,该模型不仅能够反映集聚型供应链网络的无标度性,而且能够真实刻画其高集聚性特征.     

一种基于tit-for-tat策略的伪度优先算法

复杂网络中的两个节点,随着时间的推移,由于利益冲突,可能会采取一些行动,合作或者背叛,对于背叛过多的节点,需要断开重连,这也恰好反映了现实情况.根据重复博弈中的tit-for-tat策略,提出了一种伪度优先算法,研究了在不改变节点个数情况下,复杂网络的统计特性.仿真结果表明,该算法并不改变网络的无标度特征,但是改变了最大度的节点分布,并且大大提高了网络的聚集系数.另外,还研究了对网络社团结构的影响,结果表明可以优化网络的社团结构.     

面向可靠性的网络级联失效分析

本文从可靠性角度定义了影响级联失效过程的关键指标,探讨网络不同类型节点在失效传播过程中的作用及其对可靠性的影响。通过节点聚合描述不同节点的失效传递,以及节点失效时的网络拓扑结构变化特征,从而构建网络级联失效模型,然后确定网络的关键失效路径。最后通过案例分析,发现交通网络在经过聚合变化后稳定性更强,流通性也有提高,验证了该模型的有效性。     

项目组合网络实证研究

将复杂网络理论引入到项目组合管理中,以项目为节点,以项目之间的依赖关系为边,项目的成本看作点权,项目之间的依赖强度看作边权,将项目组合抽象为一个复杂加权网络。研究了4家企业的项目组合网络,在分析项目组合特性的基础上,概括了项目组合的复杂网络行为特征。对企业项目组合网络进行综合对比分析发现,项目组合网络具有如下相似特征:①节点度分布不同于其他社会网络,倾向于幂律分布,又有偏斜泊松分布的迹象;②度相关系数负相关,有别于其他社会网络;③具有集群结构;④聚集系数很大;⑤网络直径较小;⑥平均度数小于4。     

上海市公交超网络拓扑特征与鲁棒性分析

针对复杂公交网络从单一线路或站点角度分析的局限以及二分图中节点异质性,基于超网络理论多层次研究公交系统结构.将公交站点视为超边并将线路视为节点构建上海市公交超网络模型,分析网络节点度与节点超度、超边度与超边超度、平均路径长度以及聚类系数等拓扑特征,基于网络效率分析其鲁棒性.研究发现上海市公交超网络超边指标呈幂律分布,节点指标呈分段指数分布,有较小平均路径长度和较大聚类系数.公交超网络在受到随机攻击时鲁棒性较强而在受到基于节点度的蓄意攻击时鲁棒性最弱.对城市交通规划与设施管理具有指导意义.     

Ad Hoc网络区域划分和资源分配问题研究

主要利用图论、概率统计及优化理论对Ad-Hoc网络进行了数学建模.研究了等圆(不等圆)区域覆盖、带障碍区域的覆盖、确定性点覆盖、信道分配、抗毁度、节能性和通信质量等问题.定义了覆盖效率、抗毁性概率指标、覆盖系数、期望覆盖系数、网络寿命等一系列评价系数和衡量标准,提出了基于单位距离覆盖系数和期望覆盖系数的启发式寻优算法,并编程加以实现,得到较满意的近似解.     

AD HOC网络中的区域划分和资源分配研究

建立了新的Ad Hoc无线网络的区域划分和资源分配模型,讨论了网络覆盖率和抗毁性.通过构造Voronoi图对平面单连通区域的Ad Hoc网络建立区域划分优化模型;定义了网络抗毁性的评价指标连通率,并通过构造Delaunay三角网的最小生成树和蒙特卡罗实验,取得了较好的抗毁仿真结果.最后结合K-均值分簇和罚函数法,得到了近似最优的平面复连通区域的Ad Hoc网络的区域划分和信道安排.     

联盟剖分型单向流动态网络生成对策

通过定义联盟同质费用研究考察具有固定联盟剖分的单向流动态网络生成对策.局中人通过采取局部行动生成网络,行动的原则是最大化其所在联盟的整益.选择B&G函数作为局中人的基本支付函数,诱导产生联盟-局中人的B&G函数.在新的规则之下,分别给出了局部纳什网的存在性、结构特性及其动态生成进程的定理.     

Ad Hoc网络中的区域划分和资源分配问题

建立了Ad Hoc网络中的区域划分和资源分配的模型,重点对网络的最少小区数覆盖、抗毁性、节点分簇等问题进行了研究,并对节能性、通信质量评估进行了初步探讨.