復雜通信網絡的信息擁塞及級聯(lián)故障研究.pdf

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

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

3、主要完成了以下幾方面的工作:(1)研究了無標度網絡的信息傳輸。在已有的基于局域結構信息的路由策略基礎下,提出了一種新的結合節(jié)點度和節(jié)點空閑度的路由策略。應用該策略對BA無標度網絡上的數據傳輸進行了研究。通過大量的數值仿真表明:當α=0.5時,網絡具有最大通訊能力,最小平均傳輸時間和最小網絡負載。與基于局域結構信息的路由策略相比,該策略顯著提高了網絡的通訊能力,減少了信息包的平均傳輸時間。(2)在基于只考慮加權網絡中的邊權信息的路由策略基

4、礎下,引入了節(jié)點的動態(tài)空閑度,提出了一種新的結合網絡中的邊權信息和動態(tài)的節(jié)點空閑度的路由策略。應用該策略對BBV加權網絡上的數據傳輸進行了研究。通過大量的數值仿真發(fā)現,當α=1時,網絡具有最大的通訊能力、較小的平均傳輸時間和最小的網絡負載。與基于局域邊權信息的路由策略相比,該策略提高了網絡的通訊能力,在擁塞狀態(tài)下減小了網絡負載。(3)結合復雜網絡的信息傳輸的相關知識,采用BA無標度網絡作為通信網絡模型,采用大度節(jié)點優(yōu)先的局域結構信息路由