无标度的WSNs路由算法研究

针对无标度的拓扑特性,提出一种基于无标度的无线传感器网络路由算法。该路由算法从平均度分布和节点吸附性的角度出发,采用多路径的设计原则,建立一种无标度网络模型,利用该模型建立无线传感器网络拓扑,同时节点具有信息融合能力,提高数据的冗余可靠性,降低网络吞吐量,使网络能量均衡,延长网络生命周期。仿真结果表明,该路由算法与针对无线传感器网络的一些路由算法Flooding、LEACH和NBEERP相比,在节点度分布、可靠性和总体性能评价方面效果显著。     

内部演化网络分析

分析了Barabasi-Albert(BA)无标度网络内部演化加边对网络结构的影响,考虑了线性和非线性择优连接．基于扩展的率方程方法,考虑引入新节点和内部加边引起的网络中已有节点的度的变化率,得到了度分布的精确表达式．当择优连接为线性时,度分布服从幂律;对于亚线性择优连接,度分布呈拉伸的指数分布形式．对于超线性择优连接,边的两端都择优连接会出现几乎与网络中其他所有节点都相连的“凝胶”节点．     

能量有效的无线传感器网络无标度拓扑模型

针对无线传感器网络节点能量有限且易失效的问题,利用复杂网络理论提出了一种能量有效的无线传感器网络无标度拓扑模型. 该模型通过节点的剩余能量约束节点的发射半径,在拓扑演化过程中充分考虑节点剩余能量和节点度等因素,并引入能量调节参数和节点度调节参数,得出了一种幂率指数可以在[3,+∞)调节的无标度拓扑结构. 动态分析和仿真实验结果表明,该模型具有无标度网络的幂率特性,且具有较好的容错性和能耗均衡的特点.     

无线传感器网络无标度容错拓扑的级联失效研究

针对无线传感器网络无标度容错拓扑的级联失效问题,首先借助概率母函数法,推导出单一随机节点失效下无线传感器网络无标度容错拓扑的级联失效规模,进而在幂函数负载分布条件下,求解出触发无线传感器网络无标度容错拓扑级联失效的临界负载值.研究结果表明,在无线传感器网络无标度容错拓扑中,当网络负载参数超过其临界值时,一个随机故障节点将引起整个网络的级联失效.仿真结果验证了解析推导的正确性.     

双有限异质社交网络仿真建模及实证分析

提出了一种双有限异质社交网络结构,即网络规模有限性、节点出/入度有限性以及网络节点属性的异质性.仿真结果及实证分析表明,与小世界网络、无标度网络等相比,双有限异质社交网络模型可以更好地模拟实际社交网络,不仅其网络整体结构兼具小世界特性和无标度特性,在微观上还可以真实反映出不同属性类型的节点在网络中的影响力和控制力.     

西安公交站点网络的实证研究

城市公交线路结构是影响公交系统客流运输效率的重要因素,文章以复杂网络为视角,针对西安公交系统建立了公交站点网络.经过统计分析其度分布、平均最短路径等拓扑量,对西安公交线路结构现状做出评价,结果表明西安公交站点网络具有无标度网络特性和明显的聚类效应,节点间平均路径服从Weibull分布.     

混合连接广义合作网络的度分布分析

提出了一个合作参与者数T是随机变量的广义合作网络模型,新参与者以概率p随机选择T-1个合作者,以概率1-p择优选择T-1个合作者。通过节点度变化满足的马尔可夫性质,利用马尔可夫链的方法和技巧得到了度分布的精确解析表达式。概率p的取值决定了此广义合作网络的无标度特性,当p<1时是无标度网络,且标度指数是参数p的函数。     

基于适度优先的无标度网络模型与抗毁性优化

针对无标度网络面对随机失效和选择性失效在抗毁性上的双重特性,结合网络最重要的异质性特征,引入单个系数控制网络增长中的优先连接程度,优化节点度值差距,在BA网络的基础上提出了基于适度优先的无标度网络模型,它更具有一般性,通过近似证明和数值模拟进行验证.基于适度优先的无标度网络模型可以控制生成相对均匀化的无标度网络.仿真表明,其可在面对随机失效和选择性失效时获得较好的综合抗毁性.     

社团结构生长网络模型研究

在有社团结构的网络中,为了研究社团之间的连接方式及社团内部个体之间的连接方式对整个网络结构的影响,建立了一个带有社团结构的网络模型.在社团内部仍采取度优先选择机制,在社团之间采取了社团平均度优先选择的方式.基于这样的选择方式生成了一个新的网络,获得了网络节点的度分布与联合度分布,并且发现该网络仍是一个无标度网络.最后利用数值模拟很好地验证了理论计算结果.     

复杂网络的度分布研究

复杂网络的度分布与其拓扑结构紧密相关。绝大多数复杂网络具有无标度性(Scale free),其幂律度分布完全由度分布指数所确定。文中全面研究了复杂网络的度分布指数与其拓扑结构、形成原因以及传播动力学之间的关系,获得了下列结论:实际网络的度分布指数不会低于1;度分布指数介于1~2之间的复杂网络中存在数量较多的HUB节点,其边数与节点数之间的关系是非线性的,节点数的增加将导致边数的大幅度增加;度分布指数介于2~3之间的复杂网络中存在一定数量的HUB节点,其边数与节点数之间的关系是线性的,大多数受成本制约的网络属于这种类型;度分布指数大于3的复杂网络近似于均质网络;度分布指数3构成了复杂网络中病毒防治方式的临界点。     

带非线性优先连接规则增长模型的节点度分布

把非线性优先连接规则、每一时间步添加新节点或新边等考虑在内,提出了一种更一般的复杂网络增长模型,给出并采用概率方法严格证明了该模型的节点度分布表达式,利用节点度分布表达式计算了2个不同节点加权函数对应网络模型的节点度分布.研究结果表明,已有的一些著名网络模型为该模型的特例,相应网络模型的节点度分布也可由该模型的节点度分布表达式得到.此外,针对2个不同加权函数对应网络模型的实验结果表明,理论结果与仿真实验结果相符.     

演化网络的拓扑结构

介绍了两种网络模型--进化网络和退化网络,给出了它们度分布主方程的微分形式和解析解,得到度分布P(k,t)的解是随时间演化的,并求得其标度值γ.在给定的时间内方程解中的一项呈幂率衰减,另一项反映了尺度效应.当c等于零,时间无限大时得到的度分布解的形式与BA网络的形式相似.     

带去边机制的增长小世界网络的度分布

为了研究复杂网络的发展,学者们提出了许多模型和分析方法,提出了计算演化网络度分布的马氏链方法.本文将主方程方法和马氏链首达概率方法应用于一个去边机制与时间相关的小世界网络模型,得到这个模型度分布的精确表达式,并严格证明了度分布的存在性,说明马氏链首达概率法同样适用于小世界网络.     

基于畅通度度量的无尺度网络中关键节点的选取方法 

现实世界中大量存在着的无尺度网络的抗蓄意攻击能力的不足,决定了从无尺度网络中选择关键节点的重要性。网络中节点的重要性程度可用将该节点从网络中删除前后,网络的连通性能的变化进行度量。文章提出了无尺度网络畅通度的概念,从3个不同的角度对无尺度网络的畅通度进行评价,构造出无尺度网络畅通度的综合度量公式,构建了无尺度网络的关键节点的选取模型,并利用分布估计算法对模型进行求解。仿真结果表明,利用分布估计算法得到的结果要好于直接选取度数最大的节点作为关键节点的方法。     

不同权重定义下的静态与动态加权网络的比较分析

形成加权网络的方法有2类:静态和动态方法,以往的研究中并没有对2种方法进行比较分析。采用3种权重定义的方法,即分配常数的边权重、服从指数分布的边权重、节点度乘积函数的边权重,分析了2种形成方法下加权网络强度分布的不同特性。研究表明,对于静态方法形成的加权网络,其强度分布对于不同权重定义有较大差别;对于动态方法形成的加权网络,其度分布与初始权重的定义没有必然联系,只要在演化过程中满足"强度择优性",就可得到幂律分布。虽然用静态方法形成的加权网络易于分析,但由于动态方法形成的加权网络的度分布有不依赖于权重定义的特性,所以用动态方法的形成加权网络比较优越。     

A novel weighted evolving network model based on clique overlapping growth

A novel weighted evolving network model based on the clique overlapping growth was proposed. The model shows different network characteristics under two different selection mechanisms that are preferential selection and random selection. On the basis of mean-field theory, this model under the two different selection mechanisms was analyzed. The analytic equations of distributions of the number of cliques that a vertex joins and the vertex strength of the model were given. It is proved that both distributions follow the scale-free power-law distribution in preferential selection mechanism and the exponential distribution in random selection mechanism, respectively. The analytic expressions of exponents of corresponding distributions were obtained. The agreement between the simulations and analytical results indicates the validity of the theoretical analysis. Finally, three real transport bus networks (BTNs) of Beijing, Shanghai and Hangzhou in China were studied. By analyzing their network properties, it is discovered that these real BTNs belong to a kind of weighted evolving network model with clique overlapping growth and random selection mechanism that was proposed in this context.     

A novel scale-free network model based on clique growth

A novel scale-free network model based on clique (complete subgraph of random size) growth and preferential attachment was proposed. The simulations of this model were carried out. And the necessity of two evolving mechanisms of the model was verified. According to the mean-field theory, the degree distribution of this model was analyzed and computed. The degree distribution function of vertices of the generating network P(d) is 2m ² m ₁⁻³ (d − m ₁ + 1)⁻³, where m and m ₁ denote the number of the new adding edges and the vertex number of the cliques respectively, d is the degree of the vertex, while one of cliques P(k) is 2m ² k ⁻³, where k is the degree of the clique. The simulated and analytical results show that both the degree distributions of vertices and cliques follow the scale-free power-law distribution. The scale-free property of this model disappears in the absence of any one of the evolving mechanisms. Moreover, the randomicity of this model increases with the increment of the vertex number of the cliques. Foundation item: Projects(60504027, 60573123) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(20060401037) supported by the National Postdoctor Science Foundation of China; Project(X106866) supported by the Natural Science Foundation of Zhejiang Province, China     

AS级网络拓扑的节点动态性演化行为分析

针对自治域(autonomous system,AS)级网络拓扑中节点的演化问题,结合复杂网络与统计学方法对AS级网络拓扑数据进行分析,研究了AS级网络拓扑中节点和边的数量、网络平均度、网络层次性的演化情况以及在节点演化过程中不稳定节点的具体变化.研究结果表明:AS级网络拓扑的连接越来越紧密,结构越来越复杂;在新生节点演化过程中,90%的新生不稳定节点(持续时间比小于1)在演化过程中持续地抖动,而稳定节点(持续时间比为1)中有10%的节点"成长"为大度、高核节点.另外,只有2%的消失节点在演化中真正地消亡.     

基于站点线路数的城市公交网络鲁棒性研究

以成都、重庆、昆明、贵阳和拉萨的公交站点网络为例,研究了节点依据站点线路数(途经某车站的公交线路总数)失效后网络的鲁棒性,并将所得结果与随机失效、度值选择性失效和介数值选择性失效进行了比较。首先分析了网络的拓扑特性;然后研究了不同节点失效方式下网络的静态鲁棒性;最后基于负载?容量级联失效模型,研究了网络的动态鲁棒性。结果显示:1) 各城市累积度分布和累积站点线路数分布近似服从指数分布;2) 公交站点网络的静态鲁棒性与网络的拓扑结构密切相关,累积度分布的指数越大,度值选择性失效下的网络越脆弱;3) 与静态鲁棒性的结果相反,在考虑级联失效时,动态度值选择性失效对网络的破坏性弱于静态度值选择性失效。     

基于复杂网络的一个小型模拟电路分析

基于复杂网络理论,以模拟电路的具体实例,采用对数坐标,给出了反映网络节点与之对应的连接度函数关系,以及节点连接度的概率分布函数曲线,分析了网络连接度分布统计特性,确认连接度分布是一个逼近幂律的分布,证明此模拟电子电路网络具有小世界和无尺度特性.