无标度复杂网络负载传输优化策略

提出了一种能够显著提高无标度复杂网络负载传输性能的优化路由策略.实现了负载在核心节点与边缘节点间的合理分配.分析表明该策略使得网络的负载处理能力正比于网络规模的平方,而与单个节点的度值无关.实验结果显示优化路由策略在保持了最短路由策略小世界效应的同时,成倍地提升了网络的负载传输能力,且随着网络平均节点度的增加其优势越趋显著.此外,与有效路由策略的比较进一步验证了优化路由策略的优异性能. 关键词： 优化路由策略 复杂网络 负载传输 网络阻塞     

基于可调负载重分配的无标度网络连锁效应分析

为了深入研究复杂网络抵制连锁故障的全局鲁棒性,针对现实网络上的负载重分配规则常常是介于全局分配与最近邻分配、均匀分配与非均匀分配的特点,围绕负荷这一影响连锁故障发生和传播最重要的物理量以及节点崩溃后的动力学过程,提出了一种可调负载重分配范围与负载重分配异质性的复杂网络连锁故障模型,并分析了该模型在无标度网络上的连锁故障条件.数值模拟获得了复杂网络抵制连锁故障的鲁棒性与模型中参数的关系.此外,基于网络负载分配规则的分析以及理论解析的推导,验证了数值模拟结论,也证明在最近邻与全局分配两种规则下都存在负载分配均匀性参数等于初始负荷强度参数即β=τ使得网络抵御连锁故障的能力最强.     

一种应用于含权无标度网络的全局路由算法

针对含权无标度网络提出了一种全局路由算法.该算法利用网络路径上的节点强度信息构建了一种全局路由代价函数,选择使该代价函数最小的路径来传输信息包,有效避开了网络中易发生拥塞的核心节点.实验结果表明,与最短路径算法相比,该算法以较小的平均路径长度的增加为代价,将网络容量提高了十多倍.     

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.     

无标度网络上队列资源分配研究

研究了节点队列资源有限的条件下,无标度网络上的信息流动力学过程,发现了网络由自由流通到拥塞的相变现象,提出了一种基于节点度的队列资源分配模型.模型的核心是使节点i的队列长度与kβi成正比(ki为节点i的度,β为分配参数).仿真结果表明,在网络使用最短路径算法进行信息包传送的条件下,β近似等于1.25时队列资源分配最合理,网络容量最大,且该最佳值与队列总资源多少以及网络的规模无关.     

新节点的边对网络无标度性影响

分析新节点边对网络无标度性的影响.虽然亚线性增长网络瞬态平均度分布尾部表现出了幂律分布性质,但是,这个网络的稳态度分布并不是幂律分布,由此可见,计算机模拟预测不出网络稳态度分布,它只能预测网络的瞬态度分布.进而建立随机增长网络模型,利用随机过程理论得到了这个模型的度分布的解析表达式,结果表明这个网络是无标度网络. 关键词： 复杂网络 无标度网络 小世界网络 度分布     

新节点的边对网络无标度性影响

分析新节点边对网络无标度性的影响.虽然亚线性增长网络瞬态平均度分布尾部表现出了幂律分布性质，但是，这个网络的稳态度分布并不是幂律分布，由此可见，计算机模拟预测不出网络稳态度分布，它只能预测网络的瞬态度分布.进而建立随机增长网络模型，利用随机过程理论得到了这个模型的度分布的解析表达式，结果表明这个网络是无标度网络.     

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.     

基于社团结构的负载传输优化策略研究

研究表明网络社团结构特征对负载传输有影响,明显社团结构特征会降低网络的承载能力.由于最短路由策略在选择路由时有一定的随机性,本文提出了一种基于社团结构的负载传输策略,减少最短路由经过的社团数量,从而降低社团边缘节点的介数.实验结果显示,该策略在保证最短路由小世界特性的同时,提升了网络的承载能力,社团划分得越准确传输优化策略效果越显著. 关键词： 优化路由策略 社团结构 复杂网络 负载传输     

无标度立体Koch网络的建立及其结构性质研究

根据经典Koch曲线的构造,利用四面体作为迭代基元构造了一种立体Koch网络并对其结构性质做了研究, 给出了该网络的度分布函数,计算了该网络的团簇系数、平均最短路径长度以及度关联函数.结果表明,所构建的网络是无标度网络,度分布临界指数γ≈332;其团簇系数趋向于常数值0870435;平均路径长度与网络尺寸的对数呈正比关系,说明该网络具有小世界网络特性.另外,计算结果表明k_nn(k)随k的变化而变化,说明该Koch网络具有一定的度关联性.     

A maximum algebraic connectivity increment edge-based strategy for capacity enhancement in scale-free networks

In this paper, we focus on how to improve transportation efficiency of scale-free networks via edge increments. Based on analyzing the correlation between algebraic connectivity, which is the second smallest eigenvalue of the graph Laplacian matrix, and traffic capacity, we propose an effective edge-addition strategy called maximum algebraic connectivity increment edge (MACIE). Existing approaches are based on topological structure parameters, such as path and degree of a network, which require expensive computation. Different from existing edge-addition strategies, MACIE enhances transport efficiency by maximizing algebraic connectivity, and thus has a shorter running time. Simulation results show that MACIE is efficient and performs better than the previous strategy of reduction structural hole (RSH).     

考虑网络流量的无标度网络病毒免疫策略研究

考虑网络交通流量对病毒传播行为的影响,基于平均场理论研究无标度网络上的病毒免疫策略,提出一种改进的熟人免疫机理.理论分析表明,在考虑网络交通流量影响的情况下,当免疫节点密度较小时,随机免疫几乎不能降低病毒的传播速率,而对网络实施目标免疫则能够有效抑制病毒的传播,并且选择度最大的节点进行免疫与选择介数最大的节点进行免疫的效果基本相同.研究还发现,对于网络全局信息未知的情况,与经典熟人免疫策略相比,所提出的免疫策略能够获得更好的免疫效果.通过数值仿真对理论分析进行了验证. 关键词： 无标度网络 病毒传播 交通流量 免疫策略     

An efficient approach of controlling traffic congestion in scale-free networks

We propose and study a model of traffic in communication networks. The underlying network has a structure that is tunable between a scale-free growing network with preferential attachments and a random growing network. To model realistic situations where different nodes in a network may have different capabilities, the message or packet creation and delivering rates at a node are assumed to depend on the degree of the node. Noting that congestions are more likely to take place at the nodes with high degrees in networks with scale-free character, an efficient approach of selectively enhancing the message-processing capability of a small fraction (e.g. 3%) of the nodes is shown to perform just as good as enhancing the capability of all nodes. The interplay between the creation rate and the delivering rate in determining non-congested or congested traffic in a network is studied more numerically and analytically.     

小世界网络与无标度网络的社区结构研究

模块性(modularity)是度量网络社区结构(community structure)的主要参数.探讨了Watts和Strogatz的小世界网络(简称W-S模型)以及Barabàsi 等的B-A无标度网络(简称B-A模型)两类典型复杂网络模块性特点.结果显示，网络模块性受到网络连接稀疏的影响，W-S模型具有显著的社区结构，而B-A模型的社区结构特征不明显.因此，应用中应该分别讨论网络的小世界现象和无标度特性.社区结构不同于小世界现象和无标度特性，并可以利用模块性区别网络类型，因此网络复杂性指标应该包括 关键词： 模块性 社区结构 小世界网络 无标度网络     

基于通信序列熵的复杂网络传输容量

网络的传输性能在一定程度上依赖于网络的拓扑结构.本文从结构信息的角度分析复杂网络的传输动力学行为,寻找影响网络传输容量的信息结构测度指标.通信序列熵可以有效地量化网络的整体结构信息,为了表征网络整体传输能力,把通信序列熵引入到复杂网络传输动力学分析中,研究网络的通信序列熵与传输性能之间的关联特性,分析这种相关性存在的内在机理.分别在BA无标度和WS小世界网络模型上进行仿真,结果显示:网络的通信序列熵与其传输容量存在密切关联性,随着通信序列熵的增加,网络拓扑结构的均匀性随之增强,传输容量明显增加.网络的传输容量是通信序列熵的单调递增函数,与通信序列熵成正关联关系.通信序列熵可有效评估网络的传输容量,本结论可为设计高传输容量网络提供理论依据.     

Probability routing strategy for scale-free networks

This study proposes a probability routing strategy for improving traffic capability on scale-free networks. Compared with the shortest path routing strategy depending on central nodes largely and the efficient routing strategy avoiding hub routers as much as possible, the probability routing strategy makes use of hub routers more efficiently, transferring approximate average amount of packs of the whole network. Simulation results indicate that the probability routing strategy has the highest network capacity among the three routing strategies. This strategy provides network capacity that can be more than 30 times higher than that of the shortest path routing strategy and over 50% higher than that of the efficient routing strategy. In addition, the average routing path length of our proposed strategy is over 10% shorter than that of the efficient routing strategy and only about 10% longer than that of the shortest path routing strategy.     

具有局部结构的增长无标度网络中传染病传播机制研究

为了研究人群中的一些基本的社会关系结构,如家庭、室友、同事等,对传染病传播过程的影响机制,本文建立了一个具有局部结构的增长无标度网络模型.研究表明,局部结构的引入使得该网络模型能够同时再现社会网络的两个重要特征：节点度分布的不均匀性以及节点度之间的相关性.首先,该网络的节点度和局部结构度均服从幂律分布,且度分布指数依赖于局部结构的大小.此外,局部结构的存在还导致网络节点度之间具有正相关特性,而这种正相关正是社会网络所特有的一个重要特性.接着,通过理论分析和数值模拟,我们进一步研究了该网络结构对易感者-感染 关键词： 复杂网络 无标度网络 局部结构 传染病建模     

Bandwidth allocation strategy for traffic systems of scale-free network

In this Letter, the bandwidth resource allocation strategy is considered for traffic systems of complex networks. With a finite resource of bandwidth, an allocation strategy with preference parameter α is proposed considering the links importance. The performance of bandwidth allocation strategy is studied for the local routing protocol and the shortest path protocol. When important links are slightly favored in the bandwidth allocation, the system can achieve the optimal traffic performance for the two routing protocols. For the shortest path protocol, we also give a method to estimate the network traffic capacity theoretically.