空間復雜網(wǎng)絡抗毀性建模與分析.pdf

1、空間復雜網(wǎng)絡是一種鑲嵌于歐幾里得平面的具有特定位置的拓撲網(wǎng)絡模型，其本身復雜程度因其空間位置屬性而大于拓撲網(wǎng)絡。與拓撲網(wǎng)絡不同的是，空間復雜網(wǎng)絡的研究開始較晚，至于對空間復雜網(wǎng)絡的抗毀性的研究直到21世紀初才開始發(fā)展起來?；A設施網(wǎng)絡是空間復雜網(wǎng)絡的一種，其網(wǎng)絡的抗毀性嚴重依賴于基礎設施本身，這使得基礎設施網(wǎng)絡對于物理毀傷非常脆弱。物理毀傷一般包括實體故意攻擊和自然災害，而無論自然災害或者是物理故意攻擊都會發(fā)生在特定的地理位置并且導致大

2、范圍的網(wǎng)絡失效。由于基礎設施網(wǎng)絡與國家安全和社會生活密切相關，故對空間復雜網(wǎng)絡面對物理毀傷的抗毀性和生存能力的研究是非常重要的。然而目前學術界在此領域的研究頗為稀少。為了解決這個問題，本文重點研究了在空間復雜網(wǎng)絡上由具有特定地理位置的毀傷所帶來的大范圍的失效現(xiàn)象。本文介紹了空間復雜網(wǎng)絡的基本定義和多項特性，提出了空間復雜網(wǎng)絡的幾何圖模型和空間復雜網(wǎng)絡的加權模型。本文通過建立毀傷圓來仿真自然災害和物理攻擊帶來的毀傷形狀。
　　我們提

3、出了兩個評估模型來對空間復雜網(wǎng)絡進行分析。第一個模型是基于毀傷圓臨界半徑的空間復雜網(wǎng)絡抗毀性評估模型。該模型包含兩個毀傷模型，一是重心毀傷模型（簡稱BCM），即以空間復雜網(wǎng)絡的重心為毀傷中心，觀察需要多大的毀傷半徑使網(wǎng)絡崩潰；二是平均隨機毀傷模型（簡稱 ARCM），即在空間復雜網(wǎng)絡中隨機選取毀傷中心，計算使網(wǎng)絡崩潰的臨界半徑值，再將算法重復100次得到平均結果。
　　第二個評估模型是基于多重毀傷的空間復雜網(wǎng)絡抗毀性評估模型。該模型

4、同樣包含兩個毀傷模型，一是多重重心模型（簡稱MBM），即在給定毀傷半徑的前提下，以節(jié)點對的重心位置計算出需要多少次毀傷使得網(wǎng)絡崩潰；二是多重隨機攻擊模型（簡稱MARM），即在給定毀傷半徑下，不斷隨機在空間復雜網(wǎng)絡所在范圍內(nèi)選取毀傷中心直到網(wǎng)絡崩潰，重復算法100次計算平均結果。
　　我們使用了真實的C國電網(wǎng)分布網(wǎng)絡（簡稱CPN）和A國光纖分布網(wǎng)絡（簡稱 AFN）作為實證數(shù)據(jù)，我們使用包括可視化分析等多種方法分析評估結果。實證數(shù)據(jù)結