無標度網(wǎng)絡(luò)拓撲控制優(yōu)化及應(yīng)用研究.pdf

1、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是由錯綜復(fù)雜關(guān)系的大量節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，具有足夠復(fù)雜的拓撲結(jié)構(gòu)特征。現(xiàn)實世界中有許多符合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)特征的網(wǎng)絡(luò)。本文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和無標度模型，對無線自組織網(wǎng)絡(luò)和交通運輸網(wǎng)絡(luò)進行拓撲控制研究，主要研究成果如下:
　　(1)基于無標度網(wǎng)絡(luò)特征，發(fā)現(xiàn)無線自組織網(wǎng)絡(luò)自身的通信機制等具有復(fù)雜特性，但冪律特征不明顯。為構(gòu)造無標度網(wǎng)絡(luò)，引入并設(shè)計無線多射頻節(jié)點，為網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)提高吞吐量、增加連通性等。
　　(2)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)比一般網(wǎng)絡(luò)具有更強的容錯性。對于(1)中構(gòu)建的無標度網(wǎng)絡(luò)，多射頻節(jié)點具備無標度網(wǎng)絡(luò)中“重要節(jié)點”的特征。以網(wǎng)絡(luò)異質(zhì)性為切入點，研究了無標度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵與度分布指數(shù)以及之間的關(guān)系，進而提出了流和加權(quán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵等概念。同時，對無標度網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)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(shè)計并提出基于多射頻無標度網(wǎng)絡(luò)的拓撲控制策略。該控制策略以網(wǎng)絡(luò)全局的連通等為性能指標，通過單個節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)行為來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。仿真實驗表明，該控制策略提高了網(wǎng)絡(luò)連通性，降低了平均路由長度。
　　(4)以對整個網(wǎng)絡(luò)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(jié)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(wǎng)絡(luò)，結(jié)合此網(wǎng)絡(luò)節(jié)點及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)特性，提出虛擬力導(dǎo)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(wǎng)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(fù)雜系統(tǒng)的涌現(xiàn)過程。為闡明其機理，構(gòu)建了交通事件要素網(wǎng)絡(luò)，提出了安全評估模型框架。在此框架下，結(jié)合(2)中關(guān)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的理論，定義了面向交通事件的安全評估網(wǎng)絡(luò)安全熵和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵，進而提出了對于交通事件的評判與控制