韧性度约束下抗毁网络拓扑规划算法

韧性度是衡量网络拓扑结构脆弱性的有效指标,它描述了网络在节点失效或遭遇外来攻击时被断裂的难易程度、断裂后剩余子网的连通性及重新连通断裂子网的难易程度,采用韧性度判据来衡量网络结构的抗毁性,可以在一定程度上避免连通度的不足.为解决韧性度约束下的最小网络拓扑规划问题,文章提出了一种基于准并行遗传算法的拓扑规划方法,该方法通过在初始种群中加入特定个体来扩大其覆盖率,利用不同结构种群独立进化的方法来防止早熟.仿真实验表明了算法的有效性.     

动态融合复杂网络节点重要度评估方法

为挖掘复杂网络中的关键节点及提高网络鲁棒性,针对有/无线多网融合的层级网络,提出了动态融合复杂网络模型及其节点重要度评估方法.结合动态融合复杂网络的特点,定义了边连通概率、路径连通概率、网络连通概率、融合节点比例、融合节点分布和融合路径比例等与网络动态性和融合性相关的参数.在单层复杂网络节点重要度评估指标的基础上,设计了融合网络节点度中心性、节点介数中心性和节点融合中心性指标.其中,融合节点的节点融合中心性表示融合节点对网络融合的贡献程度,非融合节点的节点融合中心性表示非融合节点对网络融合的辅助作用程度,主要体现在作为融合节点之间的中继节点.最后,综合考虑网络拓扑结构、动态融合特性等因素进行节点重要度评估.以改进的动态交织风筝网络为例进行仿真分析,结果表明该方法能够比较全面地刻画节点在动态融合复杂网络中的重要性.利用NS2搭建由光通信网和卫星通信网融合构成的仿真实验网络,进一步验证了在仿真网络环境中本方法的有效性.     

延长传感器网络寿命的动态休眠调度算法

基于网络拓扑结构连通和覆盖的冗余性,结合多跳无线传感器网络的特点,建立节点休眠调度模型,提出一种延长网络寿命的算法.根据节点的剩余能量,动态选择一组满足连通覆盖条件的工作节点集,达到延长网络寿命的目的.当某个节点因能量耗尽失效时,其相邻的休眠节点被激活,并代替其收集信息以维持网络正常工作.理论分析和仿真研究表明,该算法能有效判别冗余节点,在保证网络有效覆盖和连通的条件下,降低节点能耗,延长网络寿命.     

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.     

基于独占区域的无线传感器网络连通支配集

提出基于独占区域的无线传感器网络连通支配集算法.采用独占覆盖和延时等待规则,在每个节点维护的独占区域内限制支配节点数目,从而降低连通支配集的规模.根据节点剩余能量信息优化支配节点在整个网络拓扑中的分布,以提高能量使用效率和均衡网络负载.仿真结果表明,基于独占区域的无线传感器网络连通支配集能够显著降低连通支配集的规模,保证支配节点的分布均匀稀疏,同时延长整个网络的生命周期.     

机会传感网络移动节点连通度的影响因素

针对机会传感网络基于节点移动实现网络通信的特点,考虑到影响移动节点连通度的因素,提出了机会传感网络的移动节点连通度模型,实现了对移动节点连通度的刻画.在区域划分的机会传感网络中,分析了移动节点时间序列特征因子,得到与特征因子相关的影响移动节点连通度的因素.利用一元回归得到影响因素与时延的关系,通过回归组合分析得到移动节点的连通度模型.仿真结果表明,该模型能够反映机会传感网络移动节点的连通度.     

基于效率度的航空网络影响力节点识别

航空网络中节点重要性不仅受网络拓扑结构影响还和节点流量紧密相关,由此建立了航空网络模型,提出了基于改进复杂度矩阵和节点使用率的效率度指标,采用节点效率度识别算法识别网络影响力节点。通过实例研究与5种传统的影响力节点识别指标进行对比分析,结果表明:根据网络鲁棒性攻击效率度指标识别的影响力节点时,航空网络会较快地趋于瘫痪,指标适用且有效性高;航空网络中节点流量对运行的影响大于网络拓扑结构。     

基于多中心性加权的Ad hoc网络连通支配集算法

给出一种基于网络中心性加权的连通支配集生成算法,以改善Ad hoc网络最小连通支配集算法的负载均衡性。根据特征矢量中心性、度中心性和紧密中心性在描述网络节点重要性方面的功能差异,以加权方式对各中心性进行融合,借此选取网络关键节点作为支配集节点,进而以其一跳范围内连通性较好的节点为支配邻居,构建全网连通支配集,并添加合适的连接节点来维护网络连通性。针对随机构建的网络拓扑图,仿真结果显示,所给算法可有效均衡网络负载,延长网络生命周期。     

一种物联网系统层次型抗毁性拓扑构建方法

针对物联网系统复杂应用环境中由关键节点失效导致的系统拓扑结构的脆弱性问题,提出了一种抗毁性k-连通拓扑结构的构建方法.首先把系统分成若干个互不交叠的簇,然后对网络中存在的关键节点进行检测,并利用簇头节点的移动性构建以关键节点为中心的局部k-连通拓扑结构,达到去除关键节点和提高网络抗毁性的目的.构建了簇间的k-连通拓扑结构,给出了物联网智能安防系统应用仿真实验,并通过节点的介数中心性、网络的平均连通度和网络的鲁棒性验证了所提抗毁性方案的可行性和有效性.     

网络连通度约束下低开销的拓扑控制

为实现网络开销与网络连通度的权衡设计,分别基于链路添加和链路删除提出2个启发式的拓扑构建算法.通过采用网络图的代数连通度,并定义无线链路的连通度开销比这一新的拓扑度量,计算每条链路在拓扑优化中的权值.所提的启发式算法可根据该链路权值进行无线链路的添加或删除.设计了若干网络开销函数,以满足不同的网络场景.仿真结果表明,所提的启发式算法能够生成低开销的网络拓扑,同时满足给定的连通度约束.     

基于有限信息的网络邻接关系识别研究

如何根据有限的网络交互信息确定网络结构是当前网络科学研究的重要问题之一。该文提出了基于网络单一结构属性的网络结构重构分析方法。首先,该方法通过Holme-Kim模型生成一系列集聚系数可调的人工网络。然后,该方法通过压缩感知识别模型对有限信息下的网络结构进行重构。实验结果表明,当仅能掌握20%的网络节点间交互的时间序列信息时,网络邻接关系的平均识别准确率和平均真实关系召回率均随网络平均集聚系数的增大而提高。当网络的平均集聚系数在0.1~0.6变化时,平均集聚系数为0.6的网络将获得最高的平均识别准确率和平均真实关系召回率。进一步的实验分析说明,网络中度小于8的节点其平均识别准确率是决定网络平均识别准确率的关键。     

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。     

复杂open shop问题的网络模型及 调度规则设计

针对当前调度规则设计缺乏系统性这一现状,提出一种基于复杂网络理论的系统化设计启发式调度规则的框架.通过将复杂open shop (COS) 调度对象描述成复杂调度网络,并将相关的COS调度问题描述成对应复杂调度网络上的结点执行问题,从而将COS调度问题纳入到复杂网络理论体系下进行研究.在此基础上,通过在不同复杂调度网络上进行结点执行实验,发现复杂调度网络平均度值特征和网络结点平均总执行时间之间呈现对数关系.这一事实为设计基于度值的调度规则提供了理论基础,即优先执行度值大的结点,使得后续复杂调度网络具有尽可能小的平均度值.仿真实例证实,与其他调度规则相比基于度值的COS调度规则能够取得更好的最大完成时间（MFT）性能.     

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。     

基于模块度相似性的二分网络链路预测算法

基于社团结构,提出模块度相似性的二分网络链路预测算法,克服了二分网络在链路预测中丢失社团结构信息的局限性。首先,通过定义二分模块度,利用奇异值分解,将网络中的节点嵌入到欧式空间中的向量。其次,提出二分网络模块度相似性的框架,利用向量余弦相似度定义二分网络节点对之间的模块度相似性指标(MS指标)。最后,基于小提琴图和评价指标AUC,在3个真实网络上进行模拟仿真,与9种链路预测相似性指标进行对比,证明MS指标用于二分网络链路预测具有较高的精度。     

Opportunistic best-relay node selection for cooperative transmission improvement over underlay cognitive radio networks

In cognitive radio (CR) relay networks,most previous work concentrates on maximizing physical layer quality of service (QoS),e.g.,spectral efficiency and achievable data rate,as relay selection criteri...     

三种构建无尺度蠕虫网络的蠕虫传播模型

鉴于无尺度网络的健壮性和小世界特性是蠕虫网络的理想特征,提出以无尺度网络的形式构建蠕虫网络。结合蠕虫的传播特性,设计了三种构建无尺度蠕虫网络的蠕虫传播模型。传播模型基于蠕虫网络中节点的度数、适应度等参量,选择合适的蠕虫节点与网络中新感染蠕虫的主机建立连接。理论分析和模拟实验表明,传播模型所生成的蠕虫网络为无尺度网络。     

基于节点中心性的移动机会网络网关选择算法

移动机会网络中,为使用户快速从因特网获取数据,需要选择某些合适节点担任网关。研究了移动机会网络网关选择问题。证明了k网关选择判定问题是NP难的。基于移动节点的中介中心性、度中心性、接近中心性,利用贪婪策略,提出了移动机会网络的网关选择算法。实验结果表明,基于节点中心性的3种网关选择算法均可改善网络性能。特别是基于节点接近中心性的算法可使性能得到最大幅度提升;基于节点中介中心性和度中心性的算法的性能受网络规模、需选择网关数目影响不大;基于节点接近中心性的网关选择算法对网络性能的改善幅度随需选择的网关数目的增多而增大。