復雜網(wǎng)絡上交通擁塞與級聯(lián)失效的若干研究.pdf

1、經(jīng)過十五年的快速發(fā)展復雜網(wǎng)絡作為“網(wǎng)絡的新科學”已經(jīng)深入到自然科學與工程的各個領域，并為人類認識和改造現(xiàn)實世界中復雜的網(wǎng)絡化系統(tǒng)提供新的視角，因此一直受到研究人員的廣泛關(guān)注。本文分析和研究了復雜網(wǎng)絡中兩個重要的動態(tài)過程即交通擁塞和級聯(lián)失效，這兩方面工作在理論和實際應用中都具有重要的價值。通過分析復雜網(wǎng)絡上影響交通擁塞的各種因素和研究對應的路由策略，一方面我們可以更加深入全面地認識和理解各種因素如何綜合起來影響網(wǎng)絡上交通傳輸過程;另一方面

2、這些研究成果可以指導人們采用更加有效的路由策略并設計和優(yōu)化現(xiàn)實網(wǎng)絡的耦合互連機制。除此以外，現(xiàn)實世界中的網(wǎng)絡并不是彼此孤立而是相互聯(lián)系的。對互連網(wǎng)絡和相互依存網(wǎng)絡這兩種典型耦合網(wǎng)絡的級聯(lián)失效分析，一方面拓展了我們對耦合網(wǎng)絡的認識特別是相依網(wǎng)絡的抗毀性;另一方面這些認識可以應用到實際中幫助我們優(yōu)化和設計具有更好魯棒性的耦合網(wǎng)絡。具體地，本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　1、在無標度網(wǎng)絡上提出了混合路由策略，該方法綜合利用了網(wǎng)絡的靜

3、態(tài)結(jié)構(gòu)特征和動態(tài)交通信息。結(jié)果表明混合路由策略相較于最近提出的兩種路由策略具有更大的網(wǎng)絡傳輸容量和更短的平均傳輸時間。
　　2、分析了互連網(wǎng)絡上的交通擁塞現(xiàn)象。結(jié)果表明當網(wǎng)絡資源按照節(jié)點利用率分配時，在減緩交通擁塞方面同配耦合遠遠優(yōu)于異配和隨機耦合方式并且同配耦合具有最佳的耦合概率;當網(wǎng)絡中所有節(jié)點的處理能力相同時，互連網(wǎng)絡的交通擁塞情況并不受耦合方式的影響。
　　3、分析了互連網(wǎng)絡上考慮交通負荷過載時的級聯(lián)失效。結(jié)果表明同

4、配耦合的魯棒性好于異配和隨機耦合方式，而且三種耦合方式下網(wǎng)絡都有各自對應的最佳耦合概率。
　　4、分析了相互依存網(wǎng)絡上考慮交通負荷過載的級聯(lián)失效。結(jié)果表明相互依存關(guān)系使得耦合網(wǎng)絡較單一網(wǎng)絡的抗毀性變差，但耦合方式嚴重影響抗毀性變差的程度。具體來說，無論對于隨機故障還是蓄意攻擊，相互依存的ER隨機網(wǎng)絡都表現(xiàn)魯棒且脆弱性。而對于隨機故障，相互依存的BA無標度網(wǎng)絡也表現(xiàn)魯棒且脆弱性，但對蓄意攻擊都是脆弱的。該研究成果使我們可以重新認識相