基於節點使用機率的通信網路性能研究

《基於節點使用機率的通信網路性能研究》是依託中山大學，由吳嘉婧擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於節點使用機率的通信網路性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳嘉婧
• 依託單位：中山大學

中文摘要

本項目旨在從網路科學的視角研究通信網路的傳輸性能。在申請人的前期工作中，提出了節點使用機率的概念以有效刻畫通信網路中的流量分布。本項目擬基於節點使用機率對通信網路性能進行分析和最佳化。項目將結合通信網路實證數據和實際通信運行設定，對通信網路中的數據傳輸過程進行建模；然後，通過理論分析和仿真評估研究通信網路的傳輸機制，並深入探索網路結構、路由策略、通信模式、資源分配方案等因素對通信網路性能的影響；最後，基於節點使用機率概念，從網路結構調整、路由策略設計、通信模式設計等方面提出有效實現流量均衡並提高整體網路性能的設計策略。本項目有助於加深理解通信網路的傳輸機制，並為實際通信網路的設計和最佳化提供理論依據和方法指導。

結題摘要

以網際網路為代表的通信網路通常具有龐大的網路規模和複雜的網路結構，因而為通信網路的傳輸性能分析與最佳化設計帶來了更大的挑戰。本項目旨在從網路科學的視角對通信網路的傳輸過程進行建模、分析與設計。本項目結合通信網路實證數據和實際通信運行設定，基於申請人在前期工作中提出的節點使用機率這一創新指標對複雜通信網路的傳輸擁塞相變和魯棒性進行了全面的分析與最佳化。特別的，我們從網路結構、通信模式、耦合方式、資源分配方案等多種角度對單一和耦合網路模型的傳輸擁塞相變和應對級聯失效的魯棒性提出了一系列的最佳化設計策略。主要完成的工作成果可分為兩大類：網路傳輸擁塞控制以及網路應對級聯失效的魯棒性分析與最佳化。在傳輸擁塞相變分析與最佳化方面，我們提出了一種異質通信網路的通信模式最佳化策略，提出了一種網路拓撲最佳化方案，提出了一種相連網路耦合策略，研究了動態傳輸系統中的分岔（bifurcation）現象；在魯棒性分析與最佳化方面，我們套用了隨機理論對通信傳輸網路上的級聯失效過程進行了動態連續時間建模，分析了系統在不同通信模式下應對級聯失效的魯棒性，發現了資源冗餘越多可能反而會導致網路魯棒性下降的悖論，並採用了文化基因算法來實現資源的最佳化配置，提出了一種最佳化相依通信-電力網路魯棒性的耦合方案，研究對遭遇級聯失效的網路的序列修複方案。三年來，申請人圍繞著本項目的研究內容以第一或通訊身份共發表SCI論文10篇和EI檢索會議論文5篇，其中IEEE Transactions系列期刊論文5篇。課題組培養畢業碩士研究生3名，在讀碩士研究生9名。項目負責人多次參加或組織國際國內複雜網路相關國際會議，與國內外同行交流緊密，並於今年以來擔任了IEEE Transactions on Circuits and Systems II的副編輯以及Chao期刊相關主題專刊的客座編輯，取得了一定的國際國內學術影響力。