基于引力约束的复杂网络拥塞问题研究

如何在保证网络传输效率的同时提高网络的吞吐量是目前研究的主要问题. 通过研究节点对数据包传递过程的引力作用,提出了一种具有引力约束的路由算法. 为检验算法的有效性,通过引入一个状态参数H, 利用由稳态到拥塞状态的指标流量相变值来度量网络的吞吐量, 同时利用数据包的最大传输时间〈T_max〉 与平均传输时间 〈T_avg〉来分析网络的传输效率. 针对算法在不同引力约束条件下的路由情况进行了仿真.仿真结果表明, 若数据传递过程只考虑路径长度最短,则会导致网络吞吐量较低且流量分布极不均匀; 若只顾及等待时间最短,会导致传输路径过度迂回且大部分节点都会陷入拥塞状态; 同时考虑路径长度和等待时间的引力作用并选取适当引力的节点进行传递, 可以显著提高网络吞吐量并缓解网络的拥塞程度.     

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．     

基于局部路由策略的复杂网络拥塞控制

提出一种复杂网络上的局部路由策略,算法采用节点收缩法评估节点的重要度,发送节点根据邻居节点的重要度及网络的状态自适应地调整向邻居节点转发数据包的概率.在网络处于自由流通状态时充分发挥关键节点的优势,保证数据包快速到达目的地;在网络处于即将拥塞时分散业务,根据节点重要度准确识别网络中的关键节点,通过有效分流予以保护.仿真结果表明:在网络处于自由流通状态时,该局部路由策略能充分发挥网络中关键节点的枢纽作用,保持较低的传输时延;在网络部分关键节点出现拥塞时,该局部路由策略能有效避开拥挤严重的节点,将数据包均匀地分布在各个节点上,有效抑制网络拥塞,提高网络的容量.     

复杂网络上动力系统同步的研究进展

本文简要介绍复杂网络的基本概念并详细总结了近年来复杂网络上动力学系统的同步的研究进展，主要内容有复杂网络同步的稳定性分析，复杂网络上动力学系统同步的特点，网络的几何特征量对同步稳定性的影响，以及提高网络同步能力的方法等。最后文章提出了这一领域的几个有待解决的问题及可能的发展方向。     

从统计物理学看复杂网络研究

从统计物理学来看，网络是一个包含了大量个体及个体之间相互作用的系统。本文从统计物理学的角度整理与总结了复杂网络目前的主要研究结果，并对将来的研究工作做了一个展望。文章把网络分为三个层次——无向网络、有向网络与加权网络，对不同网络的静态几何量研究的现状分别做了综述，并结合网络机制模型设计与评价的需要，提出了新的有待研究的静态几何量；对网络机制模型做了总结与分析，提出了有待解决的关于双向幂律网络的机制模型的问题；部分地概括了网络演化性质，网络的结构稳定性以及网络上的动力学模型的研究。然后，以我们目前正在进行的两个方面的工作—科学家网络和产品生产关系网络一为例，粗略地介绍了网络研究在一些实际问题中的应用。最后，作为一个简单的补充和索引，我们整理了复杂网络研究中部分常用的解析与数值计算的方法。     

复杂网络上动力系统同步的研究进展

本文简要介绍复杂网络的基本概念并详细总结了近年来复杂网络上动力学系统的同步的研究进展,主要内容有复杂网络同步的稳定性分析,复杂网络上动力学系统同步的特点,网络的几何特征量对同步稳定性的影响,以及提高网络同步能力的方法等。最后文章提出了这一领域的几个有待解决的问题及可能的发展方向。     

虚拟社区网络的演化过程研究

模拟了虚拟社区网络的演化过程并研究其拓扑结构.发现虚拟社区网络在演化过程中,节点的加入、边的加入、网络中度分布、节点的度与其加入网络时间的关系、平均度随时间的变化等方面与传统的无标度网络有所不符.根据国内某论坛的实际网络数据统计与分析,提出了虚拟社区网络的演化机理——虚拟社区网络构造算法.仿真结果表明,模拟以互联网论坛为代表的虚拟社区网络时,该模型能够得到与真实网络相符的特性. 关键词： 复杂网络 虚拟社区 无标度网络     

从统计物理学看复杂网络研究

从统计物理学来看,网络是一个包含了大量个体及个体之间相互作用的系统。本文从统计物理学的角度整理与总结了复杂网络目前的主要研究结果,并对将来的研究工作做了一个展望。文章把网络分为三个层次———无向网络、有向网络与加权网络,对不同网络的静态几何量研究的现状分别做了综述,并结合网络机制模型设计与评价的需要,提出了新的有待研究的静态几何量;对网络机制模型做了总结与分析,提出了有待解决的关于双向幂律网络的机制模型的问题;部分地概括了网络演化性质,网络的结构稳定性以及网络上的动力学模型的研究。然后,以我们目前正在进行的两个方面的工作—科学家网络和产品生产关系网络—为例,粗略地介绍了网络研究在一些实际问题中的应用。最后,作为一个简单的补充和索引,我们整理了复杂网络研究中部分常用的解析与数值计算的方法。     

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．     

一个复杂网络家族的结构与同步能力研究

研究了一个介于BA无标度网络和ER随机网络之间的复杂网络家族的结构与同步能力。结果表明,在平均度保持不变的情况下,随着随机连接概率的增大,该网络家族的度分布趋于均匀,平均最短距离缓慢增大,簇系数缓慢减小,对于同步稳定区域无界的动力学系统,网络家族的同步能力基本保持不变,而对于同步稳定区域有界的动力学系统,网络家族的同步能力则逐步提高,并与度分布的标准差成线性关系。有助于理解网络结构对同步能力的影响,且对如何提高网络的同步能力有一定的指导意义。     

基于复杂网络的交通拥堵与传播动力学分析

本文运用改进的中观交通流模型,研究了网络拓扑结构对交通拥堵的影响,进而分析复杂网络上的交通传播动力学特征和传播规律.结论有助于提出消除交通拥堵的有效控制策略以及交通规划的合理方案. 关键词： 复杂网络 交通流 交通拥堵 传播特性     

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.     

Routing strategies in traffic network and phase transition in network traffic flow

The dynamics of information traffic over scale-free networks has been investigated systematically. A series of routing strategies of data packets have been proposed, including the local routing strategy, the next-nearest-neighbour routing strategy, and the mixed routing strategy based on local static and dynamic information. The capacity of the network can be quantified by the phase transition from free flow state to congestion state. The optimal parameter values of each model leading to the highest efficiency of scale-free networked traffic systems have been found. Moreover, we have found hysteretic loop in networked traffic systems with finite packets delivering ability. Such hysteretic loop indicates the existence of the bi-stable state in the traffic dynamics over scale-free networks.      

Epidemic spreading on a scale-free network with awareness

This paper presents a modified susceptible-infected-recovered(SIR) model with the effects of awareness and vaccination to study the epidemic spreading on scale-free networks based on the mean-field theory.In this model,when susceptible individuals receive awareness from their infected neighbor nodes,they will take vaccination measures.The theoretical analysis and the numerical simulations show that the existence of awareness and vaccination can significantly improve the epidemic threshold and reduce the risk of virus outbreaks.In addition,regardless of the existence of vaccination,the awareness can increase the spreading threshold and slow the spreading speed effectively.For a given awareness and a certain spreading rate,the total number of infections reduces with the increasing vaccination rate.     

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     

基于复杂网络理论的多元混合空管技术保障系统网络特征分析

为提高空管技术保障系统应对突发事件的能力,本文以空管技术保障系统导航、通信、监视设备覆盖的航路结构为基础,构建系统对应的空间网络模型.提出从灵活性、鲁棒性、高效性三个方面度量空管技术保障系统网络特性,对北京、上海、广州、昆明、沈阳、兰州飞行情报区的空管技术保障系统网络的平均度、度分布、度-度相关性、聚集系数、平均路径长度、直径等进行分析.分析结果显示,各飞行情报区空管技术保障系统的平均聚集系数在0.25—0.39之间,网络聚集程度偏低;网络平均路径长度为3.4,表现出小世界网络特征;度值3时服从幂律分布,度-度分布不表现出正相关或负相关.对网络进行基于度优先的和随机的抗毁性测度,空管技术保障系统网络抗毁性较差,网络的可靠性由少数核心节点决定,应对核心节点进行目标免疫,提高网络的抗毁性.这些规律为空管技术保障系统能力提升、新建扩建提供理论依据,对降低突发事件对空管系统保障能力的影响,保障空中交通持续安全具有现实意义.     

基于遗传算法的网络安全态势感知研究

对网络安全态势准确感知能实现对网络攻击的提前拦截和防范,针对传统的匹配检测方法对网络安全态势预测的精度不好的问题,提出一种基于遗传算法的网络安全态势感知模型,首先构建复杂网络环境下的病毒入侵的安全状态分布模型,进行网络安全态势的特征信息提取,然后采用遗传算法对提取的病毒入侵信息流进行相关性检测,实现安全态势预测和准确感知。仿真实验结果表明,该方法进行网络病毒入侵的准确检测概率较高,对安全态势预测的精度较高,保障了网络安全。     

一种复杂网络路由策略的普适优化算法

现有的复杂网络路由策略很多,改进算法也不断涌现,但是目前还没有一个统一的标准来衡量算法是否达到网络最佳传输效果.针对这一问题,本文提出一种适用于现有路由策略的普适优化算法.首先通过理论分析指出制约网络传输能力的关键因素是最大介数中心度,因而"最大介数中心度是否已经最低"成为评判路由策略是否最优的标准.在此基础上,采用"惩罚选择法"避开网络中介数中心度值比较大的节点,使网络介数中心度值分布更均匀,均衡网络中各个节点的传输负载.仿真结果显示,该优化算法针对现有路由策略均能降低最大介数中心度值,大幅度提高网络的传输能力.