復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的擁塞分析與控制問(wèn)題研究.pdf

1、20世紀(jì)末以來(lái),對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究開(kāi)始更多關(guān)注數(shù)量眾多、連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)特性及其上發(fā)生的動(dòng)態(tài)過(guò)程。擁塞現(xiàn)象是發(fā)生在通信網(wǎng)絡(luò)和交通網(wǎng)絡(luò)等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的一種典型的動(dòng)態(tài)行為。擁塞與搜索及路由優(yōu)化策略互相影響、密切相關(guān)。和以前的研究不同之處在于,基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的擁塞、搜索及路由策略的研究更為關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擁塞、搜索及路由優(yōu)化策略的影響,比如是否可以利用網(wǎng)絡(luò)的局部或者全局拓?fù)涮匦詠?lái)提高搜索以及路由策略的有效性、路由策略是

2、否會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化從而反過(guò)來(lái)影響算法的效率、如何設(shè)計(jì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化具有自適應(yīng)能力的路由策略以及局部?jī)?yōu)化策略對(duì)無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成有何影響等。 本文的主要研究?jī)?nèi)容正是基于各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型,分析不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上擁塞產(chǎn)生的原因及其控制策略,并對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和其上發(fā)生的動(dòng)態(tài)行為之間的相互影響關(guān)系進(jìn)行初步探討,提出了改進(jìn)的路由策略來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量以及傳輸性能等動(dòng)態(tài)指標(biāo)。本文的主要內(nèi)容和研究成果總結(jié)如下: 1.基于Bara

3、basi和Albert提出的無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型,按照節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度將其分類(lèi),并通過(guò)定義相應(yīng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程及性能指標(biāo),研究了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身容量或者處理速度以及網(wǎng)絡(luò)的無(wú)標(biāo)度結(jié)構(gòu)特性對(duì)擁塞的影響。 提出了相應(yīng)的控制策略來(lái)改善網(wǎng)絡(luò)的擁塞,發(fā)現(xiàn)控制策略是否有效和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)緊密相關(guān),相同的策略在不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的作用會(huì)有明顯不同。特別地,不需要對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)施加控制作用,而僅需要對(duì)一些最關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)加以控制,就可以得到類(lèi)似控制所有節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的控制

4、效果。 2.提出了一種結(jié)合最短路徑路由和局部擁塞檢測(cè)的改進(jìn)路由算法,并在具有可變聚類(lèi)系數(shù)的無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明可以得到一個(gè)最優(yōu)參數(shù)使得該路由算法具有最好的性能,并且隨著捌塞的加劇,最優(yōu)參數(shù)值隨之增加.和最短路徑路由算法相比,該算法在擁塞加劇的情形下性能提升更加明顯,但是最優(yōu)參數(shù)值幾乎不隨聚類(lèi)系數(shù)的變化而變化。 3.進(jìn)一步研究了可以感知局部擁塞信息的路由算法在不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的性能,發(fā)現(xiàn)在各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下,

5、該路由算法均可以顯著的提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量,并且路由算法的提高程度和網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)性有密切關(guān)系。 4. 研究了梯度網(wǎng)絡(luò)中的擁塞問(wèn)題?；谥笖?shù)可調(diào)冪律隨機(jī)網(wǎng)絡(luò),對(duì)由其得到的梯度網(wǎng)絡(luò)模型的入度分布進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)梯度網(wǎng)絡(luò)的入度分布均為冪律的。當(dāng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的冪律指數(shù)γ>2時(shí),梯度網(wǎng)絡(luò)的冪律指數(shù)和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的幾乎一致,而當(dāng)γ≤2時(shí),梯度網(wǎng)絡(luò)的冪律指數(shù)小于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的指數(shù)。其次,平均度的相變值к<,c>也與冪律指數(shù)γ相關(guān),基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的冪律指數(shù)越小,其平均度