华北航空相依网络统计特征与鲁棒性分析

为了研究在极端恶劣天气、军事活动或空管设备失效等影响下,航空网络的安全性与有效性,构建由机场网络、航路网络、管制网络互相连接而形成的航空相依网络模型。结合华北地区的实际数据,对网络的特性以及网络的鲁棒性进行研究。分析结果表明三个层网络以及航空相依网络均是小世界网络,静态的航空相依网络的鲁棒性比动态的更好,网络的内边比网络的节点受失效的影响更大。结合分析结果,给出优化航空网络结构特性和提高航空相依网络鲁棒性的建议。     

具恢复机制的相依电力-信息网络连锁故障传播

为了研究具有恢复机制的电力-信息网络连锁故障传播,基于相依网络理论,建立了IEEE300节点系统电力网与双星型结构信息网的电力-信息相依网络模型.分析复杂网络统计特征参数可知,电力网和信息网均具有小世界和无标度特性.利用相依电力-信息网络的连锁故障模型,对BA,WS和ER 3种不同的相互依存网络进行鲁棒性分析,提出了一种具有恢复机制的相依网络连锁故障传播模型.仿真结果表明,与目标恢复机制和随机恢复机制相比,依赖恢复机制的恢复级别更高,而且这种优势随着故障阈值的减少而提高.     

灰色信息攻击下相依网络的鲁棒性

研究了双层相依网络在灰色信息攻击下的鲁棒性,讨论了在该模型上的数据包传输问题,建立了一个由节点负荷过载而引发的级联失效动态模型.通过一个可调参数来控制攻击网络节点信息的精度,随机失效和蓄意攻击是该模型的两种极端情况.分别对不同类型网络和不同耦合方式情况下的双层相依网络鲁棒性进行了研究.仿真实验发现,降低攻击信息的精度能提高网络的鲁棒性,而且攻击信息的精度存在着临界现象.     

基于复杂网络的铁路-航空多层网络的鲁棒性研究

为提高我国交通系统运行的效率和稳定性,本文应用复杂网络理论,选取中国大陆(不包括港澳台)的地级市铁路和航空数据(截至2015年7月)为研究对象,构建了中国铁路-航空多层网络。对铁路-航空多层网络的拓扑性质和鲁棒性进行了研究,选取平均路径长度和网络效率两项指标作为鲁棒性评价指标。研究结果表明,铁路-航空多层及其单层网络都具有小世界和无标度特性;铁路-航空多层网络在蓄意攻击方式下的鲁棒性较差,而在随机攻击方式下的鲁棒性较强;不管是在蓄意还是随机攻击的方式下,铁路-航空多层网络的鲁棒性都要优于铁路层、航空层网络。     

相依网络在不同攻击策略下的鲁棒性

相依网络的鲁棒性是网络科学研究的重点问题之一,目前很多重要的工作都致力于这一问题的研究.基于此,系统研究了相依网络在几种蓄意攻击策略下的级联失效过程,发现了同时考虑两个网络中相依节点度的特性比考虑单侧网络节点度的特性的攻击策略更有效.研究成果不但有助于理解相依网络级联失效的过程,而且为找到相依网络的弱点并进行有效的保护和攻击提供了有益的提示.     

基于耦合策略的相依网络级联故障研究

随着基础设施网络的不断扩大,使得网络之间的相依性不断增加,导致相依网络系统中发生的级联故障较为严重。对此,本文提出了一个在相依网络系统中研究级联故障的理论框架,其中考虑了层内和层间的级联故障的影响,探究了跨层网络元件之间的不同耦合方式,即相依方式对级联故障的动态影响。通过利用提出的理论框架,对三种有代表性的耦合方式,即随机耦合、"低到高"耦合和"高到高"耦合,进行实验比较。结果显示,"高到高"耦合曲线非常接近Sfin=Sinit曲线,其余两个耦合方式在某些情况下导致电网最终级联故障增加了150%,在通信网中更严重;且在相依网络为一对一耦合模型下,两个相依网络节点的耦合方式对级联故障的最终影响程度起着关键作用,与其他形式的相依耦合方式相比,将两个网络的对等节点耦合,即"高到高"耦合所产生的级联故障较小,有效减轻相依网络级联故障的潜在策略。     

电力信息物理融合系统结构脆弱性分析

为了识别电力信息物理融合系统(Cyber Physical Power System,CPPS)脆弱性并制定相应脆弱性防控策略,从结构的角度,建立电力网为IEEE118节点系统、双星型信息网和网型信息网2种具有不同子网络结构的CPPS相依网络模型.提出一种相依节点对重要度综合指标,该指标可以辨识对CPPS结构脆弱性产生重大影响的相依节点对,克服单层网络指标的局限性.基于相依网络连锁故障模型,分别采用随机攻击策略和蓄意攻击策略,分析2种CPPS的结构脆弱性,并研究关键节点保护策略对2种CPPS结构脆弱性的影响.仿真结果表明,随机攻击策略下,网型信息网CPPS的结构比双星型信息网CPPS更加脆弱.蓄意攻击策略下,优先攻击相依节点对对网络连通性的破坏程度更大.合理选取关键节点保护策略的保护节点可以改善系统的结构脆弱性.     

双层相依指挥控制网络级联失效研究

在考虑"负荷-容量"关系的情况下,构建双层相依指挥控制网络模型和级联故障模型,基于2种不同的子网演化模型,研究不同攻击策略下的鲁棒性、孤立与相依状态下子网络的级联故障以及平均度在抑制级联故障中所起的作用。研究结果表明:相依网络在蓄意攻击下更加脆弱;相依状态下子网络的级联故障更显著;各层子网的平均度越大,网络抵抗级联故障的能力越强。     

分布式电源接入对配电网络重构影响分析

分析分布式电源接入对配电网络重构的影响对于智能配电网自愈控制的研究具有十分重要的意义.利用配电系统仿真程序OpenDSS,通过IEEE33节点系统的仿真发现分布式电源接入对配电网络重构产生了积极的影响.当网络正常运行时,分布式电源的接入可以提高配电网络重构可行解数量,降低配电网络重构优化解对应的网络损耗,优化了配电网运行.当网络发生故障导致不存在满足网络约束条件的拓扑结构时,分布式电源的接入可以产生网络可行解,从而保障了网络的正常供电.     

基于多智能体的网络信息隐藏系统研究

为加强网络信息安全,该文提出了一种基于m-序列的多智能体协作的信息隐藏模型,并提出以鲁棒性、安全性和通信容量作为评价信息隐藏系统的性能指标.实现了基于多智能体协作的信息隐藏系统,该系统通过多智能体协作加强信息隐藏的鲁棒性,使用多智能体发送信息,加大了隐蔽通信的容量.仿真结果表明:基于多智能体的信息隐藏算法未对特殊位进行处理,因而没有网络包被防火墙过滤,隐藏的信息未丢失;防火墙类产品对于使用包填充类算法隐藏的信息的安全性影响非常大,对于使用基于多智能体算法隐藏的信息的安全性几乎没有任何影响.     

基于非线性容量负载模型下电网的级联故障分析

首先基于IEEE118系统分别构建了具有电气特征的加权电网和只具有拓扑结构的无权电网。其次提出了一种非线性负载容量模型,利用该模型进行随机攻击的级联失效仿真,结果表明加权电网的容量参数的阈值较无权电网小,对级联失效的抗毁性更强。最后通过蓄意攻击发现,加权电网对权攻击的级联故障的抗毁性强于无权电网的度攻击。但是加权电网的介数攻击与无权电网类似,对级联故障的抗毁性较差;原因在于高介数节点为IEEE118系统中的变压器节点,对电网的传输十分重要,在实际电网中需要加强对其的保护。     

网络结构鲁棒性指标及应用研究

为了更好地测度网络抵御破坏的能力,基于网络连通和恢复能力提出了连接鲁棒性和恢复鲁棒性两种指标.运用这两种指标,以网络规模为500,取20次独立实验的均值,对ER随机网络、规则网络、BA无标度网络以及WS小世界网络4种典型网络结构进行仿真.实验结果表明:ER随机网络对于恶意攻击的鲁棒性要优于其他3种网络;BA无标度网络仅节点恢复鲁棒性较好,边恢复鲁棒性和连接鲁棒性最差;规则网络拥有很好的连接鲁棒性但恢复鲁棒性最差;WS小世界网络受其参数影响,鲁棒性介于ER随机网络和规则网络之间.同时还发现,网络结构鲁棒性的下降随着去除节点个数的增加和网络结构参数的改变而呈现出一定的"涌现"现象.     

用于多跳无线传感器网络的自适应退让算法

为了解决802.15.4标准MAC层规定的CSMA-CA接入方式的退让算法不能很好地满足动态网络和多跳要求问题,提出了中继数据优先的策略,该策略能更可靠地传递远端节点的信息,以适应突发流量和非突发流量网络.另外还提出了一种新的自适应流量变化且避免第2次冲突的退让算法(AASC),离散M arkov链模型的数值分析和仿真证明新算法在网络节点数目变化时有更高的吞吐量,适应突发量和非突发流量应用,在多跳通信方式下能更多地中继远端节点的数据到目的节点,并同时减少节点的重传次数节省能量.     

IEEE 802.16 Mesh网络中跨层带宽分配算法

IEEE 802.16标准提供了高速率、低成本、扩展性好的接入网技术。为了提高网络吞吐量和降低端到端时延,结合IEEE 802.16 Mesh模式下控制子帧的特点,基于跨层设计思想提出一种动态带宽分配算法。该方法既考虑了节点自身的负荷情况也考虑了链路质量,通过动态调整传输等待时间来缓解网络拥塞,提高资源利用率。仿真结果表明,该方法有效提高了吞吐量、降低了端到端时延。     

考虑隐性故障时电网二级连锁过载的风险水平分析方法研究

针对电网的二级连锁过载现象,并结合继电保护隐性故障,提出了一种风险水平研究方法:首先结合直流潮流法定义了二级连锁过载模式下的风险指标,然后从初始故障和剩余系统受扰支路的不同角度给出了3种进行风险水平统计的模型,进一步结合IEEE39节点系统,通过模拟计算对风险的统计结果及隐性故障中的参数对风险统计的影响进行了分析。所提出的方法可为分析具有不确定因素的电网连锁过载现象提供一定的借鉴。     

社团生成结构的电力信息物理系统鲁棒性分析

随着传感器技术的快速发展,信息网与电网的深度融合,电力系统的智能化水平越来越高,但也面临着安全性、脆弱性等一系列问题.结合相互依存网络与介数负荷-容量级联故障模型,提出了包含电网、信息网孤岛运行的连锁故障仿真算法,主要研究了具有社团结构的电力信息物理系统(cyber physical system,CPS)鲁棒性,修正了传统的社团结构生成算法,使其能够生成不同规模社团且社团连接概率可调的无标度网络.采用提出的算法生成信息网和电网社团内部同配耦合的电力CPS模型,使用电网剩余节点比例为评估指标.研究了调度中心处于不同社团时全局连接概率、社团连接概率以及多个调度中心对电力CPS鲁棒性的影响.     

传感器网络中基于密度控制的路由算法

考虑传感器网络中节点非常稠密的特点,提出了一种将网格结构和密度控制相结合的路由算法以延长网络生存时间.算法先构造大小适当的网格,然后在网格中控制当前工作节点的密度,使之保持一个合适的值,最后使冗余节点休眠,并在合适的时刻醒来以补充死去的节点.模拟实验表明:在合适的参数设置情况下,拥有服务节点的顶点数占总节点的比例和存在路径的网格数占总网格数的比例均可以保持在90%以上.     

基于分布式流的复杂网络上边级联失效

考虑现实网络中流的分布式传输方式和边的负载-容量关系,提出了一个带有可调权重参数的边级联失效模型.依据新的度量网络鲁棒性指标,探讨了两种典型复杂网络由蓄意边攻击而引发的级联失效行为.仿真结果表明,存在最优参数值使得网络达到最强抵制边级联失效的鲁棒性,能够显著降低灾害动力学发生的可能性.而且,网络的拓扑结构和平均度均对网络鲁棒性产生了影响。