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。     

新的无线传感器网络拓扑容错性测度

无线传感器网络拓扑容错性的度量是拓扑容错性研究的基础和前提.考虑到拓扑连通性能与覆盖性能共同反映了网络监测质量,首先依据网络的可用性和有效性,给出了拓扑连通性与覆盖性的度量参数;然后利用网络连通及覆盖的综合服务需求提出了拓扑容错性的新测度——需求容错度;最后以仿真实验验证了该测度对随机、富富、穷穷不同节点失效策略下拓扑容错性的效果差异.结果表明,该测度能准确、有效地测度拓扑容错性的变化.     

基于节点可靠度的无线传感器网络拓扑控制算法

针对无线传感器网络节点在数据传输过程中易面临能量耗尽和数据拥塞失效的问题,通过构建节点可靠度模型,获得了网络在保证节点可靠度最大且网络生存时间最长的条件下最优节点度的取值。进而依据最优节点度的取值,提出了一种基于节点度调整的无线传感器网络拓扑控制算法(TCNR)。仿真实验结果表明,TCNR算法极大减少了拓扑数据传输过程中的拥塞程度,增强了拓扑结构的健壮性,并有效延长了网络生存时间。     

MAC机制下的无线自组织网络病毒传播特性

为了深入研究病毒在具有MAC机制且拓扑不同的无线自组织网络中的传播特性,采用基于拓扑特征的病毒传播模型,分别对节点数量为2000的随机网络、无标度网络、LEACH网络中有或无MAC机制时的病毒传播特性进行了仿真和分析。结果表明:MAC机制能够抑制无线自组织网络中病毒传播的速度和规模;当网络拓扑不同时,其MAC机制的抑制强度也会不同,相比较而言,簇团结构最不利于MAC机制抑制作用的发挥;在相同网络环境下,无标度网络的安全性最好,LEACH网络的安全性最差。研究结果对无线自组织网络中病毒传播的防范具有指导意义。     

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。     

无线传感器网络中基于树的动态多路径容错路由协议

多路径路由对无线传感器网络的负载均衡和容错能力等方面都有一定改善作用。在研究一些多路径路由算法的基础上,对分层的无线传感器网络路由进行探索,提出了一种基于树的动态多路径路由的生成方法,快速获得当前节点的主路径与备用路径。仿真结果表明,该方法可有效地均衡网络负载、减少时延、提高网络的可靠性。     

无线移动通信网络拓扑有效性的研究

主要研究无线移动通信网络中节点初始位置、覆盖半径和速度对链路和拓扑的影响，采用二维随机行走方法，构建基于移动性时元的随机移动模型，通过数学分析和推导获得节点在不同时刻的链路有效性测度，并在此基础之上研究一定覆盖下所有节点移动总体特性，采用数学推导方法得出了拓扑有效性测度函数，数值仿真结果表明所提出的有效性测度能够用来描述节点的移动特性对链路和拓扑的影响。     

一种无线传感器网络分层拓扑推断算法

无线传感器网络中网络拓扑对配置网络资源、优化网络性能具有十分重要的作用.根据在汇聚节点收集到的网络节点报文接收/丢失的信息,提出了一种基于数据聚合的分层拓扑发现算法,该算法同时可以实现对传感器网络节点的分层.针对目前的拓扑发现算法在网络链路丢包率较低的情况下无法快速推断出网络拓扑的问题,提出了一种使部分节点进入睡眠状态的方法推断低丢包率条件下的网络拓扑.仿真结果表明,提出的算法可以利用较少的观测数据准确快速地推断传感器网络的拓扑.     

无线传感器网络三维节点的插值规划定位

针对无线传感器网络中传感器节点的初始位置未知的问题,提出一种基于插值和规划算法的无线传感器网络三维节点定位算法.该算法利用锚节点坐标将节点所在空间曲面建立,并利用接收信号强度指示（RSSI）值和无线信号传播模型推导出所有可通信节点间相对距离.最后,利用0-1规划在空间曲面上选出满足距离约束且与未知节点数量相同的插值节点,从而估计出未知节点的空间位置.该算法设计简单,通信开销少.仿真结果表明,该算法具有较小的节点定位误差,并具有良好的稳定性和扩展性.     

边攻击下非对称相依作战网络级联失效模型

复杂网络理论在作战网络中的应用是一个全新的研究视角,也是探索网络结构和功能之间关系的有力手段.为研究负荷作用下相依作战网络的级联失效过程,首先依据军事系统的实际交联关系构建了非对称双层相依作战网络模型;然后改进了基于本地负荷重分配的非线性"负荷-容量"模型来研究连边的失效及负荷传递,计算了级联失效模型的计算复杂度;最后仿真分析了连边遭受蓄意攻击时,连边负荷及容量与网络级联抗毁性的关系,并与WS-WS对称网络模型进行对比.仿真结果表明:无论是孤立状态还是相依状态下,网络的级联抗毁性与连边容量变化呈正相关,而与负荷的变化呈负相关;相依网络的级联抗毁性比孤立网络要差,并且相依网络级联失效的过程更缓慢;孤立C2网络中的层级加权结构使得级联失效过程中出现短暂的平台期;与对称WS-WS相依网络相比,非对称作战网络的级联抗毁性更差.在非对称相依网络中,子网之间的级联抗毁性不同,而在相依对称网络中,子网的级联抗毁性几乎相同.     

指挥信息系统双层耦合网络模型级联失效研究

针对指挥信息系统级联失效研究中存在的结构建模简单和攻击方式单一的不足,提出指挥信息系统双层耦合网络模型,在此基础上设置不同的攻击方式,分析系统的级联失效特性.首先,根据指挥信息系统体系结构和层级网络理论,构建了由通信网络和功能网络构成的双层耦合网络模型,并提出节点重要度指标;其次,设置实体打击、赛博攻击和混合攻击三种攻击方式,以及不同的攻击强度对指挥信息系统进行攻击,分析其级联失效机理;最后,仿真分析表明,双层耦合网络模型能够反映指挥信息系统的结构特征,基于该模型能够分析指挥信息系统在多种攻击方式和攻击强度下的级联失效特性.     

多馈入直流系统换相失败分析

针对传统最小电压降落法在判断换相失败时准确性不高的问题,提出了新的换相失败判据。为了明确故障阻抗对换相失败的影响,分别通过两种方法：灵敏度分析法和节点阻抗矩阵法详细分析了故障阻抗与换相电压的数学关系。第一种方法能全面分析各种因素对换相电压的影响;第二种方法在一定的假设条件上得到了更为直观和简洁的换相电压表达式,可作为一种快速分析方法。基于两种换相电压分析方法,分别给出了当地换相失败和同时换相失败时的临界故障和临界耦合阻抗的求解方法。仿真分析表明,改进的换相失败判据准确度很高;同时由两种换相电压分析方法所得到的换相电压表达式也具有一定的准确性。最后,详细分析了交流故障、负荷特性以及系统参数对换相电压的影响,并得到了一些具有指导意义的普遍结论。     

一种关键线路和重要保护辨识的新方法

提出了一种基于连锁故障模型和风险理论对系统中关键线路和重要保护的辨识方法。该方法首先利用Markov状态空间理论建立了计及继电保护装置动作逻辑的初始状态概率模型,从而得到连锁故障初始阶段的系统状态。然后,建立了基于实时运行条件下的线路、发电机和负荷的可靠性模型来模拟后继故障。最后,利用风险理论对线路和线路保护进行风险辨识。算例仿真结果验证了算法的正确性和可行性。     

域间路由系统相继故障问题分析

分析域问路由系统产生相继故障的原因,并基于负载重分配的择优连接特性,提出一种域问路由系统相继故障模型。将节点的初始负载、额定负载定义为节点度的关联函数,基于BGP节点的择优特性分析节点故障后的负载重分配对相邻节点的影响,通过判断初始负载、重分配负载和额定负载的关系来描述节点故障在系统内部的传播过程,并对不同策略所引发的相继故障的规模进行量化评估。实验结果表明,该模型反映的域间路由系统相继故障的产生机理及特点与真实环境相一致,从而为域问路由系统相继故障的预防与控制提供理论依据。     

考虑相依边负载的相依网络鲁棒性研究

针对现实中不同网络之间的连接边存在负载传递和容量约束的现象,提出了一种考虑相依边负载的相依网络级联失效模型,并将该模型运用到地铁公交相依网络上,分析不同交通网络之间的换乘所带来的负载分配问题。该模型综合考虑了相依边过载失效、相依节点故障和非最大连通子图节点损失的失效情况。通过调节攻击比例,分析不同负载重分配策略、不同的网络耦合方式与组合模式、网络的相依程度、不同边攻击方式下对相依网络鲁棒性的影响。结果表明:剩余容量分配策略能有效缓解相依边的过载失效,小世界网络组成的相依网络鲁棒性更好;提高耦合程度和子网络的平均度能有效提高相依网络的抗毁性;相较于相连边,攻击相依边对网络的鲁棒性影响更大。     

基于输电线路过负荷特性的连锁事件识别

输电线路过负荷或故障跳闸,将引起大量负荷转移,进一步造成一系列线路和电源的连锁跳闸,它与重大停电事故尤其是连锁故障的发生具有强相关性。根据线路过负荷特性研究连锁故障的发生机理,在此基础上提出一种连锁故障序列事件的预测方法,该方法给出了线路过负荷严重度指标,运用这个指标可判断线路过负荷情况,识别出过负荷线路集;此外,根据潮流分布运用图论知识对网络拓扑图进行分区处理从而寻找出引起功率波动较大的隐性故障线路集,最后通过实例验证了该方法的正确性。     

考虑连锁故障影响的检修优化

互联电网在紧急运行状态下可能出现多处过负荷或电压越限,此时若发生隐性故障,可能导致继电保护系统误动、拒动、误整定及断路器拒分等现象,引起连锁故障.通过加强保护系统的检修、断路器的巡视及安装在线状态监测系统,能有效减少保护及断路器不正确动作的概率,减小停电面积.提出一个简单的连锁故障传递模型,利用蒙特卡罗方法对华中电网进行连锁故障传播的仿真分析。仿真结果表明：在故障易发位置和相应母线所包含的保护和断路器上追加投放检修资源,与平均投放检修资源相比,能提高检修资源的利用效能,并能有效地限制连锁故障范围,提高电网安全可靠性.     

基于邻居节点平均度的级联故障袭击策略研究

袭击策略是复杂网络抵制级联故障的鲁棒性问题中一个重要的研究内容。根据节点局域信息的初始负荷,考虑邻居节点的平均度,提出了一种新的级联故障袭击策略——邻居节点平均度(NAD)策略。理论分析了关键阈值TC与可调参数α之间的关系,并通过数值模拟对比两种经典的袭击策略,研究发现针对单层网络结构,提出的NAD袭击策略对BA无标度网络攻击最有效。此外,基于BA-BA网络构成的多层耦合网络级联故障模型,最大平均度袭击策略数值模拟得出的结果较好地验证了已有理论解析结果。通过建立突发事件关联耦合网络模型,以上研究能够揭示系统发生级联故障的条件,从而提出预防耦合网络崩溃的保护策略。     

电网故障序列预测

对电网中发生故障后可能产生的故障序列进行了预测,首先通过支路过负荷、支路故障率、支路关联度3个角度选择出最有可能发生故障的初始故障线路集,继而考虑过负荷、保护隐性故障以及元件固有的故障率3种情况的综合影响,采用广义的灰色关联分析,对后续可能发生的故障序列进行了预测。最后,利用IEEE-79节点系统对本方法进行验证。