基于CML模型的K_(m,n)网络拓扑结构相继故障分析

利用仿真分析的方法将耦合映像格子(Coupled Map Lattice,CML)的相继故障模型作用于节点数固定的Km,n网络拓扑结构中,旨在分析在蓄意攻击和随机攻击两种方式下,Km,n网络拓扑结构的稳定性和影响Km,n网络拓扑结构相继故障规模的参数。仿真结果表明:蓄意攻击更容易引起Km,n网络拓扑结构的全局故障;在两种攻击方式下,网络都表现出了"鲁棒但又脆弱"的基本特征;Km,n网络拓扑结构的特征值是影响网络相继故障规模的又一新的参数。     

拓扑对复杂通信网络级联故障传播的影响

考虑现实大规模通信网络中负载流量的动态变化,以及局域拥塞状态对路由的影响,引入一个带有可调参数的级联故障模型.对比了同质的ER(Erds-Rényi)随机网络和异质的BA(Barabási-Albert)无标度网络由蓄意节点攻击引发的级联行为,探讨了不同拓扑网络的包产生速率、路由参数和规模对故障传播的影响.依据临界包产生速率这种新的度量网络鲁棒性指标,通过仿真发现,拓扑结构对网络最优路由参数值以及不同网络规模上的攻击效果都产生重要影响.     

原图边与线图边扰动的相继故障仿真研究

本文将ER随机网络与BA无标度网络转化为线图结构,并将线图与原图的故障规模做归一化计算,提出基于BA无标度网络和ER随机网络拓扑结构的线图结构,继而进行线图边扰动的仿真实验,进行蓄意和随机两种方式的攻击,模拟相继故障的发生,并将其与原图边扰动的相继故障进行比较.通过对仿真结果中线图与原图间的阈值关系进行比较,实验结果表明:不论蓄意攻击还是随机攻击,在相同的扰动值下,原图引起的故障规模总是比线图大.     

矿井通风网络系统复杂性特征及其抗毁性研究

针对通风网络拓扑结构对通风系统安全可靠性的影响,利用复杂网络理论构建矿井通风系统有向网络模型,研究通风网络的基本拓扑性质。针对兴隆庄煤矿,通风网络节点的入度和出度都呈现幂律分布,网络呈现无标度网络特性。在此基础上将强连通分量、弱连通分量和网络效率作为度量指标分析网络抗毁性能,以攻击节点和边的方式进行随机攻击和选择性攻击,结果表明有向通风网络在随机攻击下具有较强的鲁棒性,但对选择性攻击十分脆弱。     

相互依存网络耦合映像格子的相继故障

本文基于耦合映像格子的相继故障模型,利用仿真和统计分析的方法,研究了BA同构依存网络(BA-BA)和异构依存网络(BA-ER)在随机攻击和蓄意攻击两种攻击方式下的相继故障行为.本文选择了偏好依存和随机依存两种方式分别构建了依存网络.研究结果表明∶(1)同构的偏好依存网络和随机依存网络表现出了类似的相继故障特性,即这两种依存方式下的网络都对随机攻击鲁棒,对蓄意攻击脆弱.同时,随机依存方式能增强BA同构依存网络的鲁棒性.(2)异构的偏好依存网络和随机依存网络表现出了和BA同构依存网络相反的特性,即异构的依存网络对随机攻击脆弱,对蓄意攻击鲁棒,且随机依存方式也增强了异构依存网络的鲁棒性.本文的研究结果对进一步理解相互依存网络的拓扑结构及依存方式对依存网络鲁棒性的影响有重要的参考价值.     

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。     

基于BLT方程的复杂线缆网络电磁干扰响应求解

在介绍BLT方程以及BLT方程相关参数的计算方法的基础上,利用电磁拓扑理论中管道和节点的概念对复杂线缆网络进行拓扑建模,进而解决场线耦合下多导体传输线负载响应问题,并对一复杂网络拓扑结构进行了范例分析,获得该拓扑结构中每个节点的干扰电压响应。验证了电磁拓扑法及BLT方程是解决复杂系统电磁干扰问题的有效方法,对复杂系统的电磁耦合现象的研究具有实际应用价值。     

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.     

BA无标度通信网络的级联故障研究

研究了通信网络在不同通信负载下的鲁棒性问题.采用BA无标度网络作为通信网络模型,采用大度节点优先的局域结构路由策略,研究了网络在自由畅通态的级联故障.仿真研究表明:网络的鲁棒性、平均效率随网络中信息产生速率的增加而减小;当网络处于临界拥塞态时,攻击网络中10％的节点,网络中会有约50％的节点由于级联而失效,攻击网络中20％的节点就会使网络的效率变为零;当网络中节点负荷较轻时,攻击网络中40％～50％的最大度节点也可使得整个网络崩溃.     

无线自组网可生存性保证的拓扑控制

为了解决频繁发生的自然故障和恶意攻击引起的无线自组网可生存问题,根据无线自组网的特点,分析图的连通度大小对网络拓扑结构特性和应用服务质量的影响,在此基础上结合网络可生存概念,提出面向网络可生存的容错拓扑控制设计策略。通过理论和实验求得保证网络多连通的关键邻居数,并提出一种基于邻居数的拓扑控制算法k2TC,当节点失效时,及时维护其他节点度等于或略小于阈值k。该分布式算法能构建并维护容错拓扑结构,算法简单且开销小。仿真结果表明:在节点出现失效时,新算法能够保证网络的抗毁性和有效性,使得无线自组网具有可生存的能力。