面向复杂网络环境过载条件下的路由策略优化

摘要

自然界大量系统在科学理论研究中都需要被抽象为网络模型,上个世纪50年代后,随机网络取代规则网络成为流行的网络模型。但随着对网络研究的进一步深入,研究人员发现真正意义上的规则网络和完全随机的网络并不能很好的刻画现实的网络系统。复杂网络作为对现实世界中网络理论抽象的代表浮出水面的这十几年中,广大复杂网络的研究者从统计学、动力学、博弈论、图论等角度出发对复杂网络的拓扑结构、路由策略、抗毁性进行了全方位的深入研究,为研究实际网络提供了模型平台和理论指导。
　　网络系统的一个重要功能就是使网络中的节点进行交流,路由策略决定了完成这一基本功能的效率。为了能够充分利用网络资源,高效完成传输任务,相关研究人员进行了大量细致的探索。然而,复杂网络中的无标度特性致使当网络负载量提高到一定程度后网络中有个别节点将发生拥塞从而影响网络性能发挥。
　　本文主要就在复杂网络过载条件下如何保持网络负载平衡以提高效率的策略进行了优化分析和应用研究。本文首先介绍了复杂网络的基本概念、主要特点以及典型模型,继而总结了以往在复杂网络路由策略探索过程中的主要成果和相关方法,然后介绍了作者在这些基础上提出的能够进一步提高网络容量的高容路由策略。通过在复杂网络路由模拟平台上的实验,证明了该策略可从不同的角度着手,扩充了网络容量,提高了网络负载量大时复杂网络的传输效率。

目录

摘要

Abstract

目录

1 绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究的内容与结构

2 复杂网络的提出与建模

2.1 复杂网络的产生与沿革

2.2 相关的主要基本概念

2.2.1 网络直径和平均路径长度

2.2.2 度与度分布

2.2.3 聚类系数

2.2.4 中介中心性

2.3 复杂网络的建模及各自特点

2.3.1 规则网络

2.3.2 随机网络

2.3.3 小世界模型

2.3.4 无标度网络

3 复杂网络路由算法研究总结

3.1 普通简单路由方式

3.1.1 随机路由策略

3.1.2 洪泛路由策略

3.1.3 广度优先的路由策略

3.2 基于全局拓扑信息的路由策略

3.2.1 最短路径路由策略

3.2.2 有效路径路由策略

3.2.3 度的连乘积路由策略

3.2.4 度积加权路由策略

3.2.5 基于社团结构的路由策略

3.3 基于混合拓扑信息的路由策略

3.3.1 流量感知路由策略

3.3.2 度负载联合偏好路由策略

3.3.3 度的反比路由策略

4 网络容量和高容路由

4.1 网络容量的度量方法

4.1.1 针对相变点序参数的度量方式

4.1.2 针对最大堵塞节点的度量方式

4.2 高容路由策略

4.2.1 高容路由的提出

4.2.2 高容路径性能对比分析

5 复杂网络路由模拟仿真平台

5.1 实验目的

5.2 界面与主要模块

5.3 网络模型搭建

5.4 路由模拟仿真

5.5 结果分析

6 结论与讨论

6.1 结论

6.2 讨论

致谢

参考文献

附录