基于多子网复合复杂网络模型的级联失效研究

针对目前耦合网络级联失效的研究方法仅限于单个关系的问题,根据多子网复合复杂网络模型构建复合网络,结合多种关系研究了复合网络级联失效问题,考察在不同影响因素下,网内关系和加载关系对网络鲁棒性的影响.研究结果表明,网内关系和加载关系共同影响着网络级联失效的过程及规模,复合网络中两子网拓扑结构不同,网内关系对网络的影响不同;...     

基于复杂网络理论的有向多关系网络级联失效研究

针对复杂网络中关键节点识别仅限于单个关系网络的问题,根据复杂网络理论构建有向多关系网络级联失效模型,研究多关系网络中节点重要性的识别与网络鲁棒性问题;依据所建模型提出多关系网络节点及连边指标与节点重要性识别公式。通过对网络模型采取不同攻击方式,验证所提指标与关键节点识别的有效性。研究结果表明,所提指标可以很好的反映网络模型的结构与特点,优先攻击高重要性的节点后网络失效节点比例快速增加,网络连通性大大降低,破碎程度迅速增大,对网络鲁棒性的影响大于随机攻击与高度数攻击;证明了所提关键节点识别方法的有效性,优先保护本文所提重要节点可以大大降低网络构建成本,提高网络抗风险能力。     

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。     

基于节点状态的中南地区民航网络级联失效

随着中国各类突发事件的频繁发生,为保障民航交通网络的安全运营,使民航网络在不断动态演化过程中保持较强的网络抗毁能力,通过复杂网络理论构建民航网络级联失效模型,该模型根据级联失效现象下民航网络节点的变化情况,构建了一种基于节点状态的民航网络容量-负载级联失效模型,模型中的网络节点包含"正常-失效-暂停"三种状态.以中南地...     

复杂网络中的级联失效研究进展

随着网络科学的发展和复杂系统理论的兴起,学者们开始对复杂网络的结构和动力学特性展开深入研究。在复杂网络动力学特征中,级联失效作为复杂网络动力学特征中重要的研究领域之一,描述了一个系统或过程中的一个故障或错误导致其他相关组件或环节的连锁反应性故障。学者们针对复杂网络中的级联失效提出了多种级联失效模型和恢复策略。本文对级联失效的发生机理进行了分析,总结了国内外针对复杂网络中级联失效的研究成果,并概括了应对级联失效的恢复策略,同时指出了现有研究存在的问题与不足之处,为未来的研究提供了一定的思路。     

一种基于战争网络的级联失效模型

通过研究复杂网络的级联失效问题,提出一种基于战争网络的级联失效模型:在已知攻击策略的前提下,如何分配防御兵力,使得最终未失守的阵地尽可能多;定义了基于度的全局攻击策略,给出一种可行的防御策略;通过在四种典型的复杂网络上进行模拟仿真,验证该模型的可行性与合理性,得到抗毁性能与网络拓扑结构之间的关系,为研究攻击防御网络和资产负债网络等提供一种有效方法.     

基于节点重要度动态评估的复杂网络级联失效分析

级联失效前的评估和检测是预防和控制级联失效现象的关键,对充分把握整个网络系统的稳定运行至关重要。为深入探究级联失效传播过程的内在机理,提出一种考虑网络动态特性的节点重要度评估模型;在此基础上,采用一种更符合真实复杂系统的非线性容量负载模型,利用该模型进行不同攻击策略下的级联失效仿真,以网络的最大连通子图比例为测度量化网络抵御级联失效的抗毁性,仿真结果表明,节点41所在的广安市与节点55所在的重庆市,无论是在静态节点重要度评估,还是动态节点重要度评估下,均是成渝铁路网络中最关键的节点;此外,不考虑级联失效情况下,在网络的静态拓扑结构中,节点的度中心性更能代表节点的关键程度;而在动态的网络拓扑结构中,节点的介数中心性更能代表节点的重要性,与度值攻击相比,采用重要度攻击策略能以更快的速度击溃网络;考虑级联失效情况下,与其他攻击策略比较,采用重要度攻击策略时,在级联失效的作用下,仅攻击2个节点,网络便会迅速崩溃,验证了节点重要度动态评估模型的有效性;同时探讨了网络在不同模型参数下抵御级联失效的抗毁性,实验结果表明,在一定范围内提高负载系数、容量系数可以有效提高网络抵制级联失效的抗毁性;受网络拓扑结构和攻击策略的影响,需设置较大的节点容量,来预防网络的级联失效。     

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。     

基于多链路无线传感器网络的级联模型及算法

目前关于无线传感器网络(wireless sensor networks, WSNs)级联失效的研究主要集中在单链路网络上,很少涉及多链路网络.基于此,提出一种基于多链路无线传感器网络的级联模型,并提出了模因算法(memetic algorithms, MAS)来优化多链路布局,以抵抗级联失效.在新的网络平衡度量“多向网络熵”基础上设计了局部搜索操作算子.仿真表明,所提出的级联模型能够表征多链路WSNs的级联过程,可有效提高系统稳定性能.与现有算法相比,所提的MAS可在短时间内获得更稳定的布局方案.     

城市轨道交通网络的级联失效研究

应用复杂网络理论,构建城市轨道交通网络的级联失效模型,考虑点和边的混合动态模型,对蓄意破坏和随机失效两种情况进行分析,得出相同边承载能力条件下蓄意破坏对网络的传输效率影响最大,以及不同边承载能力对网络的运输效率具有很大影响,这有助于把握真实网络的动力学特征,对提高整个网络的可靠性具有很重要的意义。     

基于级联失效的复杂网络抗毁性

传统的复杂网络抗毁性研究主要基于网络静态连通性,而忽视了网络动态特征。该文在网络动态性基础上,研究级联失效条件下复杂网络的抗毁性能,对ER随机网络模型、BA无标度网络模型和PFP互联网拓扑模型这三种模型在不同攻击策略下的抗毁性进行了对比分析和仿真实验。实验结果表明：在随机攻击下,ER网络表现最为脆弱,而BA网络的抗毁性...     

加权电网级联失效的动力学行为

根据实际IEEE118节点系统建立了加权电网的物理模型,考虑网络的电气特征,提出了基于负载容量模式下的级联失效动力学模型,同时理论推导容忍参数和系统调整系数之间的关系,并借助数值仿真验证了理论结果,进而研究了不同攻击方式对电网动力学弹性的影响.研究结果表明,不同攻击策略下加权电网的容量参数取值相差较大.     

加权BA网络负荷重分配建模及级联抗毁性研究

增强复杂网络在级联故障下的抗毁性具有重要的现实意义。文中考虑了网络中边之间的差异性,基于BA无标度网络模型构建了加权BA无标度网络模型,对负荷重分配策略进行建模,分析了分配过程中局部规模大小对网络抗毁性的影响,确定出了最佳负荷重分配策略,并研究了蓄意攻击条件下采取不同负荷重分配策略时重要网络参数对网络抗毁性的影响。仿真结果表明,局部规模越小、权重系数越小、平均度越大,网络的抗毁性越强,且采用就近局部负荷重分配策略时网络抗毁性始终高于采用就近全局负荷重分配策略时网络的抗毁性。研究结果可为提高复杂系统的级联抗毁性提供理论参考。     

城市复杂地铁网络级联失效抗毁性分析

为全面分析了解地铁网络抗毁性问题,保障地铁网络安全平稳运行。采用复杂网络级联失效理论对城市地铁网络抗毁性进行研究。以北京地铁网络为例,构建北京地铁网络级联失效模型,通过MATLAB软件实现级联失效模型的仿真运算,对比分析不同节点攻击策略北京地铁网络抗毁性。仿真结果表明:随机攻击策略对地铁网络破坏性相对较小,而面临节点重要度和介数的两种蓄意攻击策略时,地铁网络抗毁性较弱。并进一步为地铁网络建设以及运营管理提供理论支持。     

带有邻居度信息的容量负载模型下电网级联故障研究

考虑节点及其邻居节点的度值信息,本文提出了一种全新的节点容量负载模型,并将其应用到美国西部电网等电网级联故障研究中。通过高负载攻击(HL攻击)和低负载攻击(LL攻击)2种方式来攻击电网,仿真实验表明,与传统的基于节点度的容量负载模型相比,改进负载模型的电网具有更好的鲁棒性和抗毁性。通过对受攻击节点的邻居度值和与其本身度值之比的研究,分析了本文所提容量负载模型可以减小网络级联故障规模的原因。     

基于大数据分析的多关系社交网络舆情传播模型研究

为了真实再现舆情在多关系社交网络中的传播过程,通过对爬取的新浪微博数据进行大数据分析,从中得到社交网络中多种关系对网络舆情传播的影响,基于复杂网络理论提出了一种适用于多关系社交网络的舆情传播模型,该模型根据多种关系对舆情传播的影响界定传播模型中各状态之间的转移过程和转移概率.仿真结果表明:与传统社交网络舆情传播模型相比,该舆情传播模型可以更好地描述真实互联网环境中的舆情传播规律.     

无标度网络级联失效模型的负载重分配

受实时网络中节点失效传播效应的影响,为防止失效情况的传播,有效避免网络崩溃现象的发生,提出一种改进的介数模型,并基于可控系数α定义节点的初始负载,同时由度和介数理论推导得出网络抗毁性相对较好的点α=0.6。通过在无标度网络上建模,比较在α0.6以及α0.6的条件下节点遭受攻击后的仿真结果,得出在α0.6的情况下,初始负载小的节点受到攻击,相应网络的生存性较攻击初始负载大的节点低。在α0.6的情况下,结果正好相反。而对于α=0.6的仿真情况,此时无论攻击哪种节点,网络都表现出较好的生存性。由此可以得出结论:在现实网络的规划中,将节点初始负载控制在α=0.6附近,可以保证网络在面对节点失效时,最大限度增强网络生存性和提高网络的抗毁性。     

多关系类型社交网络信息传播模型

考虑到用户之间的好友关系存在多种类型,且不同类型的好友关系信息传播偏好不同,提出了一种多关系类型社交网络信息传播模型,并建立了信息传播的动力学方程.在该模型中,用户根据自身的传播偏好决定是否分享或传播信息,并根据信息传播偏好主动选择可能的好友关系分享或传播信息.数据仿真结果表明:在多关系类型社交网络中,信息的传播范围和信息在网络中持续的时间与信息的特征有关;信息通过多种类型的好友关系传播能够有效提高信息的传播范围和传播速度.该模型与现实社交网络中信息传播的规律具有一致性,是一种有效的社交网络信息传播模型.     

考虑节点失效和边失效的航空网络鲁棒性

运用复杂网络方法,构建无向加权航空网络模型,在分析其拓扑结构特性的基础上,提出一种考虑节点失效和边失效的航空网络鲁棒性评价策略,评估在不同攻击策略下网络的鲁棒性.研究结果表明,中国航空网络可以归类为小世界网络,且度分布近似幂率分布,符合复杂网络基本特征.当网络中大部分节点(机场)或边(航线)随机失效时,中国航空网络仍可以保持连接,具有较强的鲁棒性,而在蓄意攻击下,少数节点或边失效就会导致网络迅速瘫痪,鲁棒性较弱,且加权节点介数和加权边介数攻击对网络的破坏力较强.     

边定向方法对随机网络抵制级联故障鲁棒性的影响

针对复杂网络抵制级联故障的鲁棒性问题,考虑节点权重和边的方向,通过扩展经典的全局介数方法定义节点负载,提出了新的随机网络级联故障模型.应用三种边方向确定策略,在具有单向边和双向边的随机网络上探讨了级联故障行为,分析了全局负载分布机制下定向边对网络抵制级联攻击鲁棒性的影响.仿真结果表明,对于随机网络,所使用的边定向方法均可以使得网络更加鲁棒.但是,不同的边方向确定策略和单向边比例对随机网络抵制级联故障鲁棒性的优化效果影响不大.