無標度網絡拓撲控制優(yōu)化及應用研究.pdf

1、復雜網絡是由錯綜復雜關系的大量節(jié)點構成的網絡，具有足夠復雜的拓撲結構特征?，F(xiàn)實世界中有許多符合復雜網絡系統(tǒng)特征的網絡。本文基于復雜網絡和無標度模型，對無線自組織網絡和交通運輸網絡進行拓撲控制研究，主要研究成果如下:
　　(1)基于無標度網絡特征，發(fā)現(xiàn)無線自組織網絡自身的通信機制等具有復雜特性，但冪律特征不明顯。為構造無標度網絡，引入并設計無線多射頻節(jié)點，為網絡提供一個滿足無標度特征的可能性。仿真實驗表明部分多射頻節(jié)點可以有效建立長

2、程連接，從而使無線自組織網絡提高吞吐量、增加連通性等。
　　(2)復雜網絡比一般網絡具有更強的容錯性。對于(1)中構建的無標度網絡，多射頻節(jié)點具備無標度網絡中“重要節(jié)點”的特征。以網絡異質性為切入點，研究了無標度網絡結構熵與度分布指數(shù)以及之間的關系，進而提出了流和加權網絡結構熵等概念。同時，對無標度網絡的重要節(jié)點進行量化與評估。
　　(3)為通過實現(xiàn)全局的拓撲控制而提高無線自組織網絡拓撲結構的魯棒性，綜合主動與被動的拓撲控制

3、方法、微觀節(jié)點層面與宏觀系統(tǒng)層面，設計并提出基于多射頻無標度網絡的拓撲控制策略。該控制策略以網絡全局的連通等為性能指標，通過單個節(jié)點與網絡系統(tǒng)行為來優(yōu)化網絡拓撲結構。仿真實驗表明，該控制策略提高了網絡連通性，降低了平均路由長度。
　　(4)以對整個網絡系統(tǒng)的管理與控制需求為主線，考慮一個一般性的目標區(qū)域覆蓋問題，將其歸結于一個多目標非線性規(guī)劃模型。利用多射頻節(jié)點組建一個自組織無標度網絡，結合此網絡節(jié)點及網絡系統(tǒng)特性，提出虛擬力導向

4、的小生境蟻群優(yōu)化算法。進而從全局角度考慮一種控制策略，使虛擬力作用按既定的約束與小生境蟻群優(yōu)化算法實時更新，從而優(yōu)化控制鏈路，達到覆蓋控制的目的。
　　(5)路網中的交通事件的演化是“局部之和大于整體”的典型表現(xiàn)，是一種復雜系統(tǒng)的涌現(xiàn)過程。為闡明其機理，構建了交通事件要素網絡，提出了安全評估模型框架。在此框架下，結合(2)中關于網絡結構熵的理論，定義了面向交通事件的安全評估網絡安全熵和網絡結構熵，進而提出了對于交通事件的評判與控制