带恢复策略的复杂网络级联失效机理及鲁棒性研究

为研究复杂网络在遭遇随机故障或蓄意攻击时的鲁棒性,考虑节点具有恢复和重复失效等特征,构建故障节点概率传播模式下的级联失效模型.构建节点故障概率随故障次数增加而逐渐降低的故障概率函数,设计概率恢复(R)和阶段恢复(T)两种故障节点恢复策略,并针对ER、WS、NC和BA四类网络研究其恢复鲁棒性.仿真实验考虑模型中相关参数变化,揭示其对复杂网络级联失效过程中的鲁棒性影响,综合分析边鲁棒性和节点鲁棒性的性能权衡.仿真结果表明,在概率恢复策略下,随着恢复率的增大,4类网络级联失效的规模均能够实现有效降低;而在阶段恢复策略下,随着参数T值增加到不同阈值,4类网络鲁棒性指标在级联失效过程中均能够呈现出突变现象.     

面向级联失效的复杂网络加权策略

针对加权复杂网络抵制级联失效的鲁棒性问题,提出一种介数相关的节点加权方法,并应用加权流局域重新分配原则构建了带有可调权重参数的级联模型。在典型模型网络和真实网络上探讨了级联行为。数值模拟和理论分析结果给出了网络达到最强鲁棒性水平时所对应的权重参数值。与现有的度相关加权策略对比,介数相关加权策略使得网络鲁棒性更强。     

加权无标度网络抵制级联失效的鲁棒性研究

针对复杂网络遭遇攻击和随机失效而引发的级联失效问题,提出一种基于介数的节点加权策略,用于探讨加权无标度网络抵制级联失效的鲁棒性。通过数值模拟和理论分析发现,基于介数的策略具有与基于度的策略几乎相同的最优权重参数。在最优权重参数下,基于介数的策略使得网络更具鲁棒性,能显著降低级联失效发生的可能性和发生情况下的级联规模。     

变权重的城市轨道交通复杂网络鲁棒性分析

研究变权重下的城市轨道交通复杂网络优化问题,由于城市轨道交通网络属于复杂网络,网络节点数目庞大,并且受实际地理位置因素的影响,每个节点所肩负的交通传输负荷也各异.传统的城市轨道交通网络鲁棒性分析模型对所有的节点进行相同的加权,即所有节点的交通传输负荷相同,并且不考虑节点与节点之间实际距离的影响,将任意相连两个节点间的距离近似等效为单位距离,与实际城市网络中不同节点肩负着不同交通传输负荷不相符合.为解决上述问题,提出一种变权重的城市轨道交通复杂网络的鲁棒性分析模型,对网络中不同的节点,根据与市中心所处的地理位置关系进行不同的加权,并且采用节点间的实际距离作为节点间距分析网络的性能,上述改进模型更符合实际网络特性.以北京市最新的轨道交通网络为例进行实验分析,结果表明,采用改进模型能更精确的优化城市网络的鲁棒性.     

面向级联失效的加权网络负载容量非线性模型鲁棒性优化

在考虑网络负载容量关系的情况下,研究加权网络中的级联失效现象。提出了负载容量非线性模型,并针对模型参数的多目标优化问题,通过理论分析确定其影响因素。以级联失效前后网络连通性测度的比值作为鲁棒性测度,以网络容量与负载的比值平均数作为网络成本测度,采用基于拥挤距离排序的多目标粒子群优化算法(MOPSO-CD)对参数进行优化。最后通过在模拟网络和实际网络中进行的仿真比较,验证了优化后的负载容量非线性模型可以在有限的网络成本下更好地提高网络对级联失效的抵御能力。     

不同链接下非对称相依网络的级联失效研究

现实中存在对称性和非对称性的相依网络，目前在研究相依网络级联失效时选择的对象主要为对称相依网络，为了综合分析相依网络的鲁棒性，针对非对称相依网络的级联失效问题进行了研究，首先利用典型BA无标度网络和WS小世界网络构建了非对称双层相依网络的级联失效模型，之后在随机攻击和蓄意攻击条件下，分别研究构建的网络模型的相依程度、相依模式以及子网络的拓扑结构对网络故障的影响。仿真结果表明，无论是何种程度相依的非对称相依网络，在随机攻击下，度正相关相依网络都表现出弱鲁棒性，而在蓄意攻击下，度负相关相依网络表现出弱鲁棒性，且网络的拓扑结构对网络的级联失效有影响。     

指挥控制网络级联失效模型研究*

基于指挥控制网络的拓扑特征和级联失效特点,提出了一种带可调节参数的指挥控制网络级联失效模型。该模型提出了一种考虑节点组织地位的初始负载定义方法,以网络级联失效平均规模和级联失效临界值作为网络的抗毁性度量;通过仿真实验分析了网络负载的层次性、节点过载承受能力、跨级指挥和平行指挥等模型参数对指挥控制网络级联失效行为的影响,为现实指挥控制网络的级联失效行为的研究提供了新的思路。     

基于边移除的智能电网级联故障鲁棒性分析

针对智能电网中连锁级联故障的问题,从复杂网络的角度,提出一种基于电网拓扑结构和物理特性的连续级联故障仿真模型。根据电网中线路的有功潮流值将电网抽象为加权网络,并在不同的移除策略下进行动态仿真模拟级联故障的发生,采用网络效率作为衡量网络整体性能的指标。实验结果表明,边权越大,移除边对电网鲁棒性的影响越大,但移除网络中某条边或某几条边,会导致网络的鲁棒性大幅下降,随着耐受性参数的增大,网络的鲁棒性增强,并趋于稳定。     

考虑级联失效影响的复杂网络关键节点识别

针对传统的关键节点识别方法以网络的一种或几种特征作为判定指标,存在片面性而不能普遍适用,且识别过程中很少考虑网络的动态特性的问题,提出采用优化算法进行网络关键节点识别,考虑网络的动态性引入网络级联失效模型,基于此构造网络鲁棒性测度用以衡量网络性能,以此为目标函数,采用以佳点集、趋化行为及列维飞行策略改进的人工鱼群算法进...     

基于不同子网络级联机制的相依网络鲁棒性研究

以往相依网络的级联失效研究都基于相同子网络级联机制的假设下进行分析,在借鉴前人研究的基础上,利用负载 能力模型提出基于不同子网络级联机制的相级联模型,并分析不同攻击策略对相依网络鲁棒性的影响。通过针对相依ER随机网络和相依无标度网络的攻击策略模拟仿真,对比不同攻击策略的效果,从而发现相依网络拓扑结构要素对不同攻击策略的影响。同时,通过对比同一攻击策略下的不同级联失效机制的效果,发现了级联失效机制的对称性对相依网络鲁棒性造成的影响。     

基于复杂网络的纽约轨道交通网络特性分析

现有的轨道交通网络建模研究大多建立无权网络模型,不能很好地反映网络特征。本文以纽约轨道交通网络为研究对象,采用复杂网络理论和Space L方法,考虑到2个站点之间可能存在多条线路的情况,构建纽约轨道交通加权网络模型,利用复杂网络的相关特性指标分析纽约轨道交通网络的特性。与无权网络相比可知,纽约轨道交通加权网络的权重与拓扑具有一定的关联性,该网络同时具有小世界和无标度特性。并通过随机攻击及多种蓄意攻击策略研究纽约轨道交通网络的鲁棒性。     

基于复杂网络的轨道交通网络结构特性研究

本文首创性的运用复杂网络理论比较全面地分析了北京城市轨道交通网络的静态结构特性,动态加权结构特性.主要以2015年北京市地铁路网为基础,建立起轨道交通网络样本,通过计算度与度分布、平均路径长度、介数等网络统计特性分析了轨道交通网络的静态结构特性;并首次在静态网络拓扑的基础上结合了2015年北京地铁路网断面客流信息,通过计算点强度及其分布、节点加权介数、介数与点强度相关性等统计指标分析了网络的动态特性.从而解释了各个因素之间的相互作用和对北京轨道交通网络结构上的影响,为以后轨道交通的建设和运营提供了一些指导性的建议.     

面向城轨线网的海量数据查询优化方法

城轨线网数据中心汇集多条线路数据,单表记录量达数十亿条,当前系统数据查询响应时间过长、效率低下.提出利用数据库集群及中间件优化系统架构突破单库存储与处理瓶颈,多节点并行处理提升查询速度.按线路水平切分数据等方法,保证JOIN操作的局部性,满足新线路扩展需求;利用表分区、索引、物化视图、SQL语句优化等技术优化单机查询.其中,针对集群数据透明访问系统架构,设计专用数据库访问中间件,解决查询解析、路由及结果合成等关键问题.以广州城轨线路数据为例进行实验,结果表明通过本文方法各类查询响应时间至少降低90%.     

基于负荷-容量模型的网络相继故障研究

网络相继故障是网络脆弱性研究中的热点问题.采用负荷-容量模型对复杂网络的相继故障进行建模分析.首先分析了网络流量负荷的突发模式对相继故障的影响.实证研究发现,网络实体间的通信活跃性具有自组织临界性.在网络安全地应急响应时,应该更关注那些原本不活跃的结点间流量的变化;其次,引入成本因子对经济、技术条件制约下的网络资源受限生成过程及网络容量-负荷关系建模,以揭示网络结点的容量-负荷之间存在着怎样的制约关系;最后提出了一种基于容量相互补偿的搜索式分配算法,以获得有限资源下最优的网络鲁棒性容量分配策略.实验证明,算法能够找到比线性分配或偏好负荷的偏好依附分配策略更好的结果.     

城市轨道交通网络路径生成方法

结合城市轨道交通网络的结构特点,构建了城市轨道交通路网模型,以及满足路径费用计算要求的路网实体数据结构;制定了路径表达二项组以及符合乘客路径选择行为的有效路径判定条件;设计了基于路网模型的广度优先遍历搜索算法以得到全部有效路径,通过比较路径费用舍弃高耗路径而利用低耗路径。通过北京市轨道交通网络的数据对模型和算法进行验证。     

城市轨道交通通信中关键技术的研究与测试

对地铁列车的切换和路由技术进行研究,针对快速切换过程中的丢包问题和路由的准确性问题进行分析,提出双信道异步切换和基于带宽的OLSR路由方案,并为验证方案的可行性进行相关的实地测试.结果表明,基于该方案的的地铁无线通信系统在带宽、丢包率等方面有较好的性能.     

城市轨道交通列车自动防护系统软件设计

从当前国内城市轨道交通信号系统的实际需求出发,提出一种列车自动防护(ATP)系统。确定基于通信的列车运行控制系统中ATP子系统的开发目标和功能划分,给出系统设计方案和实现方法。使用沈阳地铁1号线的线路数据在仿真平台上进行测试,运行结果表明,该ATP系统能够满足设计目标和要求。     

基于负载容量的计算机网络级联失效模型

基于计算机系统初始化负载能力、路由控制策略与节点转发速率,针对级联失效在计算机系统网络服务性能上的影响,构造一种考虑服务性能的计算机网络级联失效模型。该模型从多个影响参数层面考虑,有效衡量级联失效对于计算机网络服务性能的影响因素变量值。通过综合分析,该模型对于防控网络级联失效问题能够给予一定的实践指导。