复杂网络交通流综述
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复杂网络交通流综述. 谢家荣 [email protected] 复杂网络上的交通流. 复杂网络中,一些系统是关于信息或物质传递的,例如因特网、万维网、航空网 复杂网络有其特殊的结构,其上的动力学行为与其结构相关 上述综述文章,总结了关于路由策略和改变网络结构对复杂网络上交通流的影响. “ 标准模型”. 所有节点既是主机又是路由 一般是在无标度网络上进行 每时步整个网络产生 R 个信息包,源与目的地随机 每时步每节点可向外传递 C 个信息包 在同一节点中,信息包先进先出 信息包按策略传递到邻居(如果目的地在当前节点邻居,则传递到目的地)

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Presentation Transcript

复杂网络交通流综述

谢家荣

[email protected]


复杂网络上的交通流

  • 复杂网络中,一些系统是关于信息或物质传递的,例如因特网、万维网、航空网

  • 复杂网络有其特殊的结构,其上的动力学行为与其结构相关

  • 上述综述文章,总结了关于路由策略和改变网络结构对复杂网络上交通流的影响


标准模型”

  • 所有节点既是主机又是路由

  • 一般是在无标度网络上进行

  • 每时步整个网络产生R个信息包,源与目的地随机

  • 每时步每节点可向外传递C个信息包

  • 在同一节点中,信息包先进先出

  • 信息包按策略传递到邻居(如果目的地在当前节点邻居,则传递到目的地)

  • 传递过程中,同一信息包路径避免重复

  • 信息包到达目的地,则被删除


标准模型”

  • 当R较小时,η=0,网络自由通畅;R较大时,η>0,网络堵塞,整个网络上的信息包数量越积越多,临界点Rc反映整个网络的通行能力

  • C.Y. Yin, B. H. Wang, W. X. Wang, T. Zhou, and H. J. Yang, PLA 351, 220 (2006)


Z. X. Wu, G. Peng, W. Wong, and K. Yeung, JSM, P11002 (2008)

H. Zhang, Z. H. Liu, M. Tang, and P. M. Hui, PLA 364, 177, (2007)

  • M. B. Hu, B. H. Wang, R. Jiang, Q. S. Wu, and Y. H. Wu, EPL79,14003, (2007)

    处理能力限制在节点和连边上

  • M. Tang, and T. Zhou, PRE 84, 026116, (2011)

    处理能力限制在连边上,不采取先进先出策略



最短路径策略

  • 信息包按最短路径传递

  • 容易在介数大的节点发生堵塞


有效路由策略

  • 对于路径

    定义

    为这条路径的有效长度

  • 按有效长度最短的路径传递

  • G. Yan, T. Zhou, B. Hu, Z. Q. Fu, and B. H. Wang, PRE 73, 046108 (2006)


局域路由策略

  • 若信息包在节点 j ,则传递到 i 的概率

W. X. Wang, B. H. Wang, C. Y. Yin, Y. B. Xie, and T. Zhou, PRE 74, 026111 (2006)

C.Y. Yin, B. H. Wang, W. X. Wang, T. Zhou, and H. J. Yang, PLA 351, 220 (2006)



局域动态信息

  • 若信息包在节点 j ,则传递到 i 的概率

  • W. X. Wang, C. Y. Yin, G. Yan, and B. H. Wang, PRE 74, 016101 (2006)


X. Ling, M. B. Hu, R. Jiang, R. Wang, X. B. Cao, and Q. S. Wu, PRE 80, 066110 (2009)

引入“信息素”


Traffic awareness strategy
Traffic-awareness strategy Wu,

P. Echenique, J. Gómez-Gardeñes, and Y. Moreno PRE70, no.5 (2004)


全局动态信息 Wu,

H. Zhang, Z. H. Liu, M. Tang, and P. M. Hui, PLA 364, 177 (2007)

X. Ling, M. B. Hu, R. Jiang, and Q. S. Wu, PRE 81, 016113 (2010)


  • 最短有效路径:全局静态 Wu,

  • 局域路由:局域静态

  • 局域动态:局域动态

  • 信息素:局域动态

  • Traffic-awareness strategy:全局动态

  • 全局动态信息:全局动态


混合 Wu,

  • 局域路由+最短路径:Z. X. Wu, G. Peng, W. Wong, and K. Yeung, JSM, P11002 (2008)

  • 有效路由+局域动态:Y. Zhuang


处理能力限制在连边上 Wu,

  • M. Tang, and T. Zhou, PRE 84, 026116 (2011)


改变网络结构的策略(硬策略) Wu,

删除边

(可通过软件实现)

(保证网络的连通性)


按度乘积最大删除边 Wu,

  • Z. Liu, M. B. Hu, R. Jiang, W. X. Wang, and Q. S. Wu. PRE 76, 037101 (2007)

  • 最大

  • 删除Lc条边


按介数乘积最大删除边 Wu,

  • G. Q. Zhang, D. Wang, and G. J. Li, PRE 76, 017101 (2007)

  • 最大

  • 删除fd比例的边


Simulated annealing algorithm

W. Huang, and T. W. S. Chow, Wu, JSM, P01016 (2010)

Simulated annealing algorithm




只添加边,不添加点 Wu,

  • W. Huang, and T. W. S. Chow, Chaos 20, 033123 (2010)

  • 最小



展望 Wu,


通信网络的级联故障。负荷大的节点或边容易发生故障,导致网络通行能力降低,从而引起其它节点或边负荷大而继续发生故障。通信网络的级联故障。负荷大的节点或边容易发生故障,导致网络通行能力降低,从而引起其它节点或边负荷大而继续发生故障。

源与目的地非均匀分布。如果一部分节点只作为源,另一部分只作为目的地,怎样在网络中放置这两部分节点的位置能使通行能力达到最佳。

大多数研究都是建立在模型上,但真实通信网络的特性不完全能用目前的模型描述。应关注真实网络的新的特性。


与疾病传播结合通信网络的级联故障。负荷大的节点或边容易发生故障,导致网络通行能力降低,从而引起其它节点或边负荷大而继续发生故障。

  • 一些疾病通过通信网络传播,例如传染病通过航空网,电脑病毒通过信息包。

  • S. Meloni, N. Perra, A. Arenas, S. Gómez, Y. Moreno, and A. Vespignani,Scientific Reports 1, 62 (2011)

  • H. X. Yang, W. X. Wang, Y. C. Lai, Y. B. Xie, and B. H. Wang, PRE, 84, 045101(R) (2011)


节点带移动通信网络的级联故障。负荷大的节点或边容易发生故障,导致网络通行能力降低,从而引起其它节点或边负荷大而继续发生故障。

  • 一些网络中,节点是带移动的,例如ad hoc网络

  • H. X. Yang, W. X. Wang, Y. B. Xie, Y. C. Lai, B. H. Wang, PRE 83, 016102 (2011)


谢谢通信网络的级联故障。负荷大的节点或边容易发生故障,导致网络通行能力降低,从而引起其它节点或边负荷大而继续发生故障。


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