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基于引力场理论的复杂网络路由选择策略研究

刘刚 李永树

基于引力场理论的复杂网络路由选择策略研究

刘刚, 李永树
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  • 利用引力场理论对网络传输过程中节点激发的引力场进行了描述, 建立了节点的引力场方程, 引入α 和γ 两个参数, 用于调节数据传输对节点畅通程度、节点传输能力和路径长度的依赖程度. 基于节点的引力场, 提出了一种高效的路由选择算法, 该算法下数据包将沿着所受路径引力最大的方向进行传递. 为检验算法的有效性, 引入有序状态参数η, 利用其由自由流到拥塞态的指标流量相变值度量网络的吞吐量, 并通过节点的介中心值B分析网络的传输性能和拥塞分布. 针对算法在不同 α, γ取值条件下的路由情况进行了仿真. 仿真结果显示, 与传统最短路由算法相比, 本文算法将网络传输能力提高了数倍, 有效地均衡了节点的介中心值分布, 传输路径平均长度Lavg> 随负载量R的增加表现出先增后减的变化趋势, 而参数α与γ 值的变化对网络传输能力几乎没有影响, 说明本文路由算法的性能不依赖于α与γ, 对于可行域内任意的α 与γ, 算法都能保证网络传输能力近似相等.
    • 基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20100184110019)、2013年西南交通大学博士研究生创新基金和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.
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    Newman M E J 2003 SIAM Review 45 167

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    Newman M E J 2010 Networks: An Introduction (Volume 1) (Oxford: Oxford University Press) p11-20

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    Leyva I, Navas A, Nadal I S, Buldú J M, Almendral J A, Boccaletti S 2011 Phys. Rev. E 84 065101

    [11]

    Daniele D M, Luca D A, Ginestra B, Matteo M 2009 Phys. Rev. E 79 015101

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    Noh J D, Rieger H 2004 Phys. Rev. Lett. 92 118701

    [13]

    Ramascc J J, Lama M S L, Eduardo L, Boettcher S 2010 Phys. Rev. E 82 036119

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    Guimerá R, Díaz-Guilera A, Vega-Redondo F, Cabrales A, Arenas A 2002 Phys. Rev. Lett. 89 248701

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    Danila B, Yu Y, Marsh J A, Bassler K E 2007 Chaos 17 026102

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    Kawamoto H, Igarashi A 2012 Physica A 391 895

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    Li Q Q, Zeng Z, Yang B S, Li B J 2010 Geomatics and Information Science of Wuhan University 35 37 (in Chinese) [李清泉, 曾喆, 杨必胜, 李必军 2010 武汉大学学报(信息科学版) 35 37]

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    Barabási A L, Albert R 1999 Science 286 509

    [24]

    Echenique P, Gomez-Gardenes J, Moreno Y 2004 Phys. Rev. E 70 056105

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    Danila B, Sun Y D, Bassler E K 2009 Phys. Rev. E 80 066116

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    [18] 李雨珊, 吕翎, 刘烨, 刘硕, 闫兵兵, 常欢, 周佳楠. 复杂网络时空混沌同步的Backstepping设计. 物理学报, 2013, 62(2): 020513. doi: 10.7498/aps.62.020513
    [19] 崔爱香, 傅彦, 尚明生, 陈端兵, 周涛. 复杂网络局部结构的涌现:共同邻居驱动网络演化. 物理学报, 2011, 60(3): 038901. doi: 10.7498/aps.60.038901
    [20] 汪秉宏, 周 涛, 王文旭, 李 季, 蒋品群. 节点数加速增长的复杂网络生长模型. 物理学报, 2006, 55(8): 4051-4057. doi: 10.7498/aps.55.4051
  • 引用本文:
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计量
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-23
  • 修回日期:  2012-06-20
  • 刊出日期:  2012-12-20

基于引力场理论的复杂网络路由选择策略研究

  • 1. 西南交通大学地球科学与环境工程学院, 成都 610031
    基金项目: 

    高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20100184110019)、2013年西南交通大学博士研究生创新基金和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.

摘要: 利用引力场理论对网络传输过程中节点激发的引力场进行了描述, 建立了节点的引力场方程, 引入α 和γ 两个参数, 用于调节数据传输对节点畅通程度、节点传输能力和路径长度的依赖程度. 基于节点的引力场, 提出了一种高效的路由选择算法, 该算法下数据包将沿着所受路径引力最大的方向进行传递. 为检验算法的有效性, 引入有序状态参数η, 利用其由自由流到拥塞态的指标流量相变值度量网络的吞吐量, 并通过节点的介中心值B分析网络的传输性能和拥塞分布. 针对算法在不同 α, γ取值条件下的路由情况进行了仿真. 仿真结果显示, 与传统最短路由算法相比, 本文算法将网络传输能力提高了数倍, 有效地均衡了节点的介中心值分布, 传输路径平均长度Lavg> 随负载量R的增加表现出先增后减的变化趋势, 而参数α与γ 值的变化对网络传输能力几乎没有影响, 说明本文路由算法的性能不依赖于α与γ, 对于可行域内任意的α 与γ, 算法都能保证网络传输能力近似相等.

English Abstract

参考文献 (25)

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