復(fù)雜通信網(wǎng)絡(luò)的信息擁塞及級聯(lián)故障研究.pdf

1、自然界中大量復(fù)雜系統(tǒng)均可用網(wǎng)絡(luò)的形式來表示。近幾年興起研究的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),真實地反映出現(xiàn)實世界中復(fù)雜系統(tǒng)的某些重要拓撲結(jié)構(gòu)和統(tǒng)計特性,成為研究現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)的重要手段。自從繼Watts和Barabasi等人的開創(chuàng)性研究工作之后,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究得到了越來越多的關(guān)注。隨著通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,具有冪率分布的大規(guī)模的通信網(wǎng)絡(luò)如因特網(wǎng)和萬維網(wǎng)已成為我們生活中不可或缺的工具。近年來,通信網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制和級聯(lián)故障研究成為國內(nèi)外科研工作者關(guān)注的熱點領(lǐng)域。因此,發(fā)生

2、在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的各種動力學(xué)過程,比如對復(fù)雜通信網(wǎng)絡(luò)中信息的路由及擁塞現(xiàn)象、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)故障及其魯棒性研究等,越來越受到物理學(xué)界和工程界的注意。對于包含互聯(lián)網(wǎng)、萬維網(wǎng)和全球航空網(wǎng)在內(nèi)的這一類信息流通系統(tǒng),一個不容忽視的問題是:交通動力學(xué)是如何與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演化相互影響的?以前的一些工作主要是討論交通的增長如何驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演化,另一些工作則研究不同種類的網(wǎng)絡(luò)拓撲如何影響發(fā)生于其上的交通動力學(xué)。本文主要對通信網(wǎng)絡(luò)的信息擁塞和級聯(lián)故障進行研究,

3、主要完成了以下幾方面的工作:(1)研究了無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸。在已有的基于局域結(jié)構(gòu)信息的路由策略基礎(chǔ)下,提出了一種新的結(jié)合節(jié)點度和節(jié)點空閑度的路由策略。應(yīng)用該策略對BA無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸進行了研究。通過大量的數(shù)值仿真表明:當(dāng)α=0.5時,網(wǎng)絡(luò)具有最大通訊能力,最小平均傳輸時間和最小網(wǎng)絡(luò)負載。與基于局域結(jié)構(gòu)信息的路由策略相比,該策略顯著提高了網(wǎng)絡(luò)的通訊能力,減少了信息包的平均傳輸時間。(2)在基于只考慮加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中的邊權(quán)信息的路由策略基

4、礎(chǔ)下,引入了節(jié)點的動態(tài)空閑度,提出了一種新的結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中的邊權(quán)信息和動態(tài)的節(jié)點空閑度的路由策略。應(yīng)用該策略對BBV加權(quán)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸進行了研究。通過大量的數(shù)值仿真發(fā)現(xiàn),當(dāng)α=1時,網(wǎng)絡(luò)具有最大的通訊能力、較小的平均傳輸時間和最小的網(wǎng)絡(luò)負載。與基于局域邊權(quán)信息的路由策略相比,該策略提高了網(wǎng)絡(luò)的通訊能力,在擁塞狀態(tài)下減小了網(wǎng)絡(luò)負載。(3)結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸?shù)南嚓P(guān)知識,采用BA無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)作為通信網(wǎng)絡(luò)模型,采用大度節(jié)點優(yōu)先的局域結(jié)構(gòu)信息路由