基于出行选择的无标度网络演化模型

为深入探讨无标度网络产生的机理,在分析城市居民出行网络特性的基础上,建立了基于出行选择的无标度网络演化模型,并指出了该模型存在的3种特殊情形．模拟了城市居民出行网络的演化过程,运用平均场理论对该模型进行了分析,得到了网络的度分布指数,并与模拟结果进行了比较,两者吻合良好．研究表明,城市居民出行网络具有无标度网络特性,是一个典型的无标度网络．     

基于复杂网络的城市公交网络分析

复杂网络作为研究大型真实网络的一种新型工具,特别是小世界网络和无标度网络的提出,为分析城市交通网络结构以及缓解现存的交通问题提出了一些新的理论和方法.以兰州市公交为例,运用图论和改进的L空间法构建了公交站点网络,并对网络的静态几何量进行了统计,以此为依据分析了兰州市公交站点网络的拓扑结构、度分布以及集聚性,结果表明兰州市公交网络具有无标度特性,同时由于聚类系数不大,使得网络的社团化程度不是很高.     

无标度网下传播拥塞量与时间关系的研究

文章以复杂网络知识为基础,通过对无标度网络及度分布平均场的介绍,利用网络中度与集群系数的联系,研究因特网信息包传播过程中的一般拥塞模型,并解析无标度网络中的拥塞量与时间的关系。这样就能够预测拥塞量,以便及时有效执行相关措施     

拓扑结构对互联网舆论传播的影响

为研究拓扑结构对网络宏观舆论的影响作用,构建了两类观点交换规则,并以此为基础在随机网络、小世界网络和无标度网络3种拓扑上进行了舆论演化的数值仿真．结果表明,充分的观点交换有利于宏观舆论的统一;网络的异构性可以促进少数群体在舆论的演化过程中最终取胜;降低个体间的连接程度和加强网络的异构性都会增加宏观舆论观点的极化或分裂的可能性．     

基于 k-壳分解的集装箱海运网络度分布研究

运用复杂网络理论,研究集装箱海运网络度分布情况。以往研究中多认为海运网络节点度分布具有无标度特性,文中基于k-壳分解法获得不同层次的东亚区域集装箱海运拓扑网络,并计算出不同层次网络的节点度分布;通过分析不同层次网络的节点度分布情况,发现东亚区域集装箱海运网络存在明显的度值分层,并在双对数坐标下不存在显著负相关性。鉴于幂律分布是惟一满足无标度特性的分布形式,且实证网络中不同层次节点度分布图均明显存在不符合幂律分布的迹象,可见东亚区域集装箱海运网络分布不具备无标度特性,并提出造成这种状况的原因。     

基于改进BA模型的海运复杂网络演化研究

以复杂网络理论为基础,分析海运网络的拓扑结构具有无标度特性.据此,针对港口节点进行研究,分析节点连接概率的影响因素,通过加权量化和MATLAB编程得到节点吸引度,进而改进了BA网络模型中的节点连接概率.选取2007和2010年全球15个主要港口的相关数据,运用上述改进模型分别得到2 a的海运网络演化情况,验证了海运网络具有小世界和无标度网络特征,并得出2010年海运演化网络平均路径更短、集聚性更强,度值相差更悬殊,网络连接更加频繁与高效.     

复杂网络的重叠社区发现并行算法

随着网络规模的快速增长,传统社区发现算法难以处理大规模网络数据和满足复杂网络的可扩展分析需求. 本文提出一种适用于大规模复杂网络的重叠社区发现算法PHLink. 该算法根据复杂网络的无标度特性将节点建立连边的原因进行分析和归类,用以识别网络中具有重叠性的社区结构,并采用MapReduce计算框架对网络进行分割和冗余存储,减弱了图计算的耦合性,解决了社区发现算法的分布式计算问题. 通过真实网络测试,PHLink算法可以大幅度降低边计算的复杂度,对于无标度特性明显的复杂网络提取0.1%的枢纽节点即可节省94%以上的计算量,较传统算法具有较高的稳定性和准确性,并且在Hadoop平台有良好的加速性和伸缩性,可以处理千万级连边规模的大规模复杂网络.      

世界集装箱海运网络社团结构研究

从复杂网络的角度,探讨世界集装箱海运网络的结构特性,并提出了海运区块划分的新视角. 根据最新数据,验证海运网络的小世界和无标度特征. 基于模块度理论及分辨率理念,将网络进一步细分形成特征各异的三大海运区域和八大区块. 研究结论为：世界集装箱海运网络度分布符合幂为-8.96 的幂律分布;海运网络分布受海峡、运河等自然地理空间限制,具有显著的地理特征;各海运区块活跃程度不一,可以用航线密度为基础的加权平均度变化衡量;海运区块同样具有小世界和无标度特性,且不受网络规模影响;区域枢纽港的聚类系数普遍趋近0.2,为识别大型中转枢纽港提供依据.     

世界集装箱海运网络社团结构研究

从复杂网络的角度,探讨世界集装箱海运网络的结构特性,并提出了海运区块划分的新视角. 根据最新数据,验证海运网络的小世界和无标度特征. 基于模块度理论及分辨率理念,将网络进一步细分形成特征各异的三大海运区域和八大区块. 研究结论为：世界集装箱海运网络度分布符合幂为-8.96 的幂律分布;海运网络分布受海峡、运河等自然地理空间限制,具有显著的地理特征;各海运区块活跃程度不一,可以用航线密度为基础的加权平均度变化衡量;海运区块同样具有小世界和无标度特性,且不受网络规模影响;区域枢纽港的聚类系数普遍趋近0.2,为识别大型中转枢纽港提供依据.     

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按照网络拓扑结构特征划分，我们经常接触到的实际网络有完全规划网络（Completely Regular Networks）、安全随机网络（Completely Random Networks）、小世界网络（Small-world Networks）和无标度网络(Scale-free Networks)．系统地对无标度网络的形成、特性和代表性研究成果进行简要总结，重点探讨交通运输网络的复杂性和相关问题，研究了城市公交网络的无标度特性及度分布指数，并以北京市公交网络为例完成了实证分析．进一步从理论上给出了怎样找到公交网络中的枢纽站点这一难题的研究思路、整体框架及求解算法，这是交通运输网络复杂性及其相关问题研究的关键．还分别从理论与应用两个层面给出了下一步研究工作的总体思路，为交通管理部门进行交通运输网络规划、设计、建设和管理提供了科学的研究手段和理论支持．     

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目前针对中国城市公交复杂网络的实证研究仍然仅限于数个大城市,而对不同规模城市的公交网络在拓扑结构上是否存在不依赖于人口、社会、经济等外部因素的共性特征,以及城市公交系统演化机制的研究尚不多见.本文实证研究了330个中国城市P空间下公交复杂网络结构特征,发现度分布普遍呈指数分布,表示公交网络演化机制为随机连接而非择优连接;普遍具有较大的簇系数和较小的平均最短路径,呈现典型的小世界特征;网络同配性在N=1 000处发生相变,N>1 000的网络普遍正相关,反之负相关.C与K呈幂律下降关系,表明各城市公交网络具有等级模块性.本文研究结果可为理解城市公交系统演化规律、交通网络建模研究提供指导和参考.     

城市道路环境下的车载自组网分簇路由机制

车载自组网(VANET)是一种将高速移动车辆作为通信节点的Ad hoc网络,其网络拓扑结构变化迅速导致传统的Ad hoc路由技术并不适用。针对车辆节点在城市道路环境下的移动特点及分层结构给无线网络带来的易管理、易扩展等特性,提出了以公交车辆为簇头的VANET路由机制。该机制以公交车辆为簇头建立簇,其它车辆根据行驶速度和方向加入最优簇,在分簇的基础上运行路由协议。仿真实验结果表明:该机制在分组投递率和网络稳定性上均有改进。     

Statistical Properties of Individual Choice Behaviors on Urban Traffic Networks

Many transportation processes and behaviors, from traffic flow movement to crowd stampede and natural fluxion, are related to the action of agents. We have investigated and quantified the interplay between topologies and the individual behavior modes (unselfish and selfish) in equilibrium urban traffic networks. In this paper, the unselfish and selfish behavior correspond to the system optimum (SO) and user equilibrium in the traffic assignment. A significant finding is that the fractions of flow for two cases are constants in the minimum spanning tree where a large number of transport task is shouldered. In addition, we find that the upper bound of unselfish behavior is limited and ordinal for different network topologies which, therefore, indicates large investment on SO is not an effective method to alleviate the traffic congestion caused by selfish behavior. We report the phase transition from free traffic to congestion and derive a general scaling relationship between the congestion and the flow in arbitrary network topologies suggesting that the result might be practically useful for designing urban traffic networks.     

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结合复杂网络理论与城市交通网络配流方法,研究了不同网络拓扑与个体出行行为在城市交通网络上的相关动力学行为。发现对于不同的城市交通网络拓扑,用户均衡效率损失不仅是有界的,而且是有序的。进一步研究表明,无论是用户均衡还是系统最优,最小支撑树上的流量占系统总流量的比值接近一常数,且交通阻塞与流量之间存在某种共同的幂律关系。     

基于虚拟多层次节点的道路网络模型研究

随着城市道路交通网络的发展,路网中出现越来越多的非平面路网情况,传统的基于节点-路段数据模型和N2A网络模型在几何、拓扑关系表达等方面都难以满足立体化交通需求,亟待建立基于虚拟多层次节点的道路网络模型等新模型。     

Research on Improved Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy Protocol in Wireless Sensor Networks

In wireless sensor networks (WSNs), due to the limited battery power of the sensor nodes, the communication energy consumption is the main factor to affect the lifetime of the networks. A reasonable design of the communication protocol can effectively reduce the energy consumption of the network system. Based on low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH), an improved LEACH protocol in WSNs is proposed. In order to optimize the cluster head (CH) election in the cluster setup phase, the improved LEACH takes into account a number of factors, including energy consumption of communication between nodes, remaining energy of the nodes, and the distance between nodes and base station (BS). In the steady phase, one-hop routing and multiple-hop routing are combined to transmit data between CHs to improve energy efficiency. The forward CH is selected as relay node according to the values of path cost. The simulation results show that the proposed algorithm performs better in balancing network energy consumption, and it can effectively improve the data transmission efficiency and prolong the network lifetime, as compared with LEACH, LEACH-C (LEACH-centralized) and NDAPSO-C (an adaptive clustering protocol based on improved particle swarm optimization) algorithms.     

多模式复合交通网脆弱性测度

构建了多模式复合交通网络拓扑模型；在传统测度指标的基础上，从各交通方式的差异性、资源公平性和网络可达性相结合的新视角提出了适用于多模式复合交通网的脆弱性测度，分别为子网敏感度、站点分布均衡度和可达指数；选取3种不同攻击策略进行Python仿真，以特点鲜明的东南沿海发达地区和西南边境山区的实际综合交通网为例，对比分析了网络结构脆弱性的差异性和共同点，多重验证了指标的有效性、稳定性和适用性。研究结果表明：浙江省和云南省多模式复合交通网络均符合小世界网络特性，能够使各交通方式间优势互补，降低网络脆弱性；在3组贡献度参数取值下，无论采取何种攻击策略，当失效节点数量相同时，浙江省子网敏感度从大到小总体趋势为公路网、水运网、铁路网，云南省子网敏感度从大到小总体趋势为航空网、公路网、铁路网；浙江省和云南省的公路网站点分布的基尼系数分别为0.196和0.086,均为分布绝对平均，铁路网站点分布的基尼系数分别为0.559和0.702,均为分布差距悬殊，云南省机场分布的基尼系数为0.363,分布相对合理，浙江省水运网港口分布的基尼系数为0.672,分布差距悬殊，说明需要进一步完善铁路网、水运网和航空网的布...     

Energy-aware load-balaning fault-tolerant routing scheme for ad hoc sensor networks

Most routing protocols for sensor networks try to extend network lifetime by minimizing the energy consumption, but have not taken the network reliability into account. An energy-aware, load-balancing and fault-tolerant routing scheme, termed as ELFR was propsed to adapt to the harsh environment. First a network robustness model was presented. Based on this model, the route discovery phase was designed to make the sensors to construct into a hop-leveled network which is mesh structure. A cross-layer design was adopted to measure the transmission delay so as to detect the failed nodes. The routing scheme works with acknowledge （ACK） feedback mechanism to transfer control messages to avoid producing extra control overhead messages. When nodes fail, the new healthy paths will be selected locally without rerouting. Simulation results show that our scheme is much robust, and it achieves better energy efficiency, load balancing and maintains good end-to-end delay.     

基于RBF神经网络的控制系统PID调节器的设计

为了改善传统PID控制器的控制效果,采用RBF神经网络对控制系统PID参数进行自整定。分析了RBF神经网络PID整定原理,给出了相应的实例,并对该系统进行了仿真分析。仿真结果表明,采用RBF神经网络整定的PID控制器快速性好,自适应力强,具有良好的控制品质。     

Effect of interference on transmission for newly deployed wireless sensor networks

The co-channel interference （collisions） seriously affect the transmission for the newly deployed wireless sensor networks since there is no structure at that phase. In this paper, the interference of the whole network is analyzed based on the SNIR model. The new concept of critical transmitting range is proposed, based on which the transmission theorem is obtained and proved. The results provide the theoretical ground to set up the primary structure of newly deployed networks.