不同耦合方式下相依网络的级联故障评估

为了更全面地评估级联故障对相依网络的影响,采用随机耦合、同配耦合和异配耦合3种不同的连边耦合方式,构建相依边为逻辑依赖的相依网络。提出一种新的负载全局分配的级联故障模型,从最大连通子图、迭代步长、过载节点分布等方面评估级联故障的结果。仿真结果表明:(1)同配相依网络比随机相依网络和异配相依网络有更小的最大连通子图占比,且非最大连通子图占比的差异非常显著;(2)容忍系数增大时,同配相依网络的迭代步长下降最为缓慢,不同耦合方式的相依网络在容忍系数取值0.1处均取到步长峰值;(3)不同耦合方式的相依网络在首次故障迭代时,过载节点倾向于选择初始故障节点的邻居节点的邻居节点,而非故障节点的邻居节点。     

级联过程中基于动态信息的负载重分配策略

基于网络级联失效研究,考察相依异构网络ER-BA级联失效动态过程,提出基于节点实时处理能力的负载重分配策略。仿真测试显示,相依异构网络整体鲁棒性受异质化程度较高的网络影响,发生级联失效时应降低网络间的连接强度;以介数为基础的负载重分配策略易引发中心节点失效而降低网络整体鲁棒性,基于实时处理能力的负载重分配策略能有效提高相依网络的整体鲁棒性。     

不同链接下非对称相依网络的级联失效研究

现实中存在对称性和非对称性的相依网络，目前在研究相依网络级联失效时选择的对象主要为对称相依网络，为了综合分析相依网络的鲁棒性，针对非对称相依网络的级联失效问题进行了研究，首先利用典型BA无标度网络和WS小世界网络构建了非对称双层相依网络的级联失效模型，之后在随机攻击和蓄意攻击条件下，分别研究构建的网络模型的相依程度、相依模式以及子网络的拓扑结构对网络故障的影响。仿真结果表明，无论是何种程度相依的非对称相依网络，在随机攻击下，度正相关相依网络都表现出弱鲁棒性，而在蓄意攻击下，度负相关相依网络表现出弱鲁棒性，且网络的拓扑结构对网络的级联失效有影响。     

电力信息相依网络去除重要相依边策略及其鲁棒性研究

去除相依边可有效增强电力信息相依网络的鲁棒性,然而随机去除相依边策略需要去除大量相依边,极大地破坏了网络的功能。基于此,提出去除重要相依边策略。建立符合实际的“部分一一对应”电力信息相依网络模型;提出相依边的重要性衡量指标,并根据此指标,提出去除重要相依边策略;利用WS-BA、ER-BA、GRID-BA三种异质电力信息相依网络进行仿真。仿真结果表明,所提出的去除重要相依边策略可在保持电力网络的功能下,显著提升电力信息相依网络的鲁棒性。     

基于不同子网络级联机制的相依网络鲁棒性研究

以往相依网络的级联失效研究都基于相同子网络级联机制的假设下进行分析,在借鉴前人研究的基础上,利用负载 能力模型提出基于不同子网络级联机制的相级联模型,并分析不同攻击策略对相依网络鲁棒性的影响。通过针对相依ER随机网络和相依无标度网络的攻击策略模拟仿真,对比不同攻击策略的效果,从而发现相依网络拓扑结构要素对不同攻击策略的影响。同时,通过对比同一攻击策略下的不同级联失效机制的效果,发现了级联失效机制的对称性对相依网络鲁棒性造成的影响。     

边耦合相依网络动态修复策略研究

为应对边耦合相依网络中因少部分的连边失效引起的网络大面积的结构性破坏甚至崩溃,本文提出了一种基于共同边界连边的边耦合相依网络级联失效修复模型。将修复过程与网络级联失效过程动态结合,同时根据边耦合网络的特征提出了复合冗余度择优修复策略和一种改进的复合冗余度择优修复策略。分别在随机故障和蓄意攻击情况下对ER-ER(Erd?s-Rényi随机网络)、SF-SF(scale-free无标度网络)边耦合相依网络进行仿真,与随机修复策略及介数择优修复策略对比,寻找最优修复策略。研究发现在不同结构的边耦合相依网络中的最优修复策略,随着网络连边初始存留比例及故障类型的不同而发生改变,并且能够在更大的连边初始攻击比例下修复网络至初始状态的修复策略,其所需要的迭代步数并不一定最少。     

基于社团理论的复杂网络级联故障模型

针对目前级联故障研究局限于单个节点或节点的简单邻居关系的问题,充分考虑网络的中观局域特征--社团结构,提出一种考虑社团理论的级联故障模型。依据节点的社团属性,赋予节点动态初始负荷,并采用不同的攻击策略对美国西部电力网络、美国航空网络、IEEE118标准电网和无标度网络(SFN)等不同网络模拟故障过程。经仿真发现,社团因素对节点的初始负荷贡献越大,社团内失效节点引发的故障规模越小,而连接多个社团的特殊"枢纽"节点的失效则会引发严重的级联故障。进一步计算不同属性的Pearson相关系数,表明节点的社团外邻居节点数属性较其他属性与故障规模更相关。     

负荷作用下的相依网络鲁棒性研究

提高相依网络的鲁棒性对网络的可靠性和安全性建设具有重要意义。针对所构建的三种耦合方式下的无标度相依网络,引入节点负荷作用,通过计算机仿真对相依网络的鲁棒性问题进行研究。研究发现,相比随机耦合和异配耦合,相依网络在同配耦合方式下具有最强鲁棒性。节点容忍系数和子网络同配性系数对相依网络的鲁棒性具有显著影响,为使相依网络更加鲁棒,应适当增大节点容忍系数或减小子网络同配性系数。另外,耦合强度的增加也能在一定程度上提高相依网络的鲁棒性,且随机耦合方式下的相依网络对耦合强度的变化更加敏感。     

双层相依网络化指挥信息系统级联失效研究

网络化指挥信息系统是现代信息化条件下体系作战的基础支撑和重要枢纽.在分析网络化指挥信息系统结构功能基础上,构建带权重的双层相依网络,提出一种考虑节点过载和节点修复的级联失效模型,并在基于节点权重的负载重分配策略基础上构造基于节点相似、基于节点剩余容量和综合分配3种改进型策略.以“LB演习”数据为样本,针对攻击方式、负载重分配策略和网络性能参数对网络抗毁性影响展开研究.仿真结果表明:物理层重要节点对网络性能影响最为关键,并且网络性能会在蓄意攻击下产生突变现象;改进的3种策略,特别是综合分配策略,能够显著提升网络抗毁性,网络性能参数能够在一定范围内大幅提升网络抗毁性,避免大规模级联失效现象.     

基于TASEP模型的复杂网络级联故障研究

研究复杂网络的级联故障对网络内部动力学行为的影响,对维护网络安全、保障网络稳定具有极高的应用价值。从网络级联角度分析,对于完全非对称的简单排它过程模型中系统流量变化的问题,采用基于完全非对称的简单排它过程的网络模型进行级联故障研究。通过研究网络最大强连通子图尺寸、网络强连通子图个数以及网络流量之间的关系得出,网络最大强连通子图尺寸与流量呈正相关,网络流量达到最低阈值的决定性因素是网络强连通子图个数。在不同平均度的网络中进行仿真实验,结果表明随着连边去除率的增加,网络平均度越大,网络流量的下降率越低;取不同粒子密度再对网络进行仿真实验,结果表明在低密度区间与高密度区间上,平均密度的变化对流量下降率的影响较小,在中间密度区间上流量下降率几乎不变。     

考虑过载状态和失效概率的航空网络级联故障模型

为提高突然事件引起的级联故障对航空网络破坏程度的评估可信性,考虑到机场节点对负载的冗余能力,即如果在一定的空间范围内出现过载,节点不会立即失效,而是具备一定的超额负载处置能力,提出一种考虑过载状态和失效概率的航空网络级联故障模型.该模型首先在传统的"负载?容量"Motter-Lai级联故障模型中增加了过载系数、权重系数...     

考虑节点过载的碳排放空间关联系统级联失效模型

为提高突发事件级联失效对现实碳排放关联系统破坏程度的评估可信性，在传统复杂网络的"负载-容量"级联失效模型基础上，考虑个体成员对负载的冗余能力，提出一种过载失效概率，构建了考虑节点过载状态的级联失效模型，并基于节点特性提出了6种过载节点负载分配策略。仿真结果表明：在过载节点负载分配策略中，综合分配策略整体上较优，能够有效控制级联失效的规模，增加网络鲁棒性；在一定范围内提升过载参数有助于降低级联失效的影响，但提升到一定程度时改善效果不明显；在不同负载分配策略下，剩余系数存在一个最优值，容量可调参数存在最优区间，可以使碳排放关联网络保持较好鲁棒性的同时，花费较小的构建成本，其中紧密度分配策略对应的网络构建成本较高。     

基于耦合映像格子的有向网络相继故障

针对现实世界中存在大量的有向网络,根据有向网络中边的有向性,提出适合描述有向网络耦合映像格子（CML）的相继故障模型,利用仿真分析的方法研究了BA无标度有向网络和ER随机图有向网络在该模型作用下的相继故障行为。仿真中,对节点数固定的网络采用蓄意攻击和随机攻击两种策略进行攻击,并记录相关数据。通过对所得数据的分析发现：1）这两类有向网络的相继故障进程比同规模的无向网络要剧烈;2）当网络遭受攻击时,有向网络比无向网络更加脆弱;3）ER随机图网络相继故障发生过程中引起网络相继故障规模增长的4个临界值之间存在线性关系。     

考虑节点负载的多社团网络级联失效问题研究

为研究多社团网络级联失效问题,设计一种社团规模和结构可调的网络模型.在经典的线性负载-容量模型基础上,提出一种初始负载、容忍负载、临界负载三个阶段节点失效模型.采取蓄意攻击和随机攻击方式对网络进行攻击,通过评估指标的变化分析网络的鲁棒性.仿真结果表明:随机攻击时多社团网络鲁棒,蓄意攻击时多社团网络脆弱;节点初始负载越低...     

加权无标度网络的级联失效模型

在加权的无标度网络中,为了抵抗网络的级联失效,增强网络的鲁棒性,提出了一种参数可调的级联失效模型.该模型从全局和局域的角度,将节点介数、节点度、节点权重和邻居节点权重相结合构建节点的初始负载,并建立节点容量与初始负载的比例关系,当节点失效后,通过结合失效节点邻居的容量来制定负载重分配规则,进而通过对网络级联失效的分析,推导负载参数的演化过程,得出模型中的参数对网络鲁棒性的影响.最后,通过实验验证了所提方法的有效性.     

考虑相继故障的物流耦合网络节点重要度评估*

物流网络是由任务网络和交通网络构成的耦合网络,为有效识别和保护关键节点,避免耦合网络相继故障引发的大规模系统崩溃,提出了考虑耦合网络相继故障的节点重要度评估方法。基于物流任务的效率要求设计了物流任务和交通双层均衡规划模型并将移除节点造成的效率损失和拥堵程度分别作为衡量节点重要度的主要和辅助标准。通过仿真试验验证了该方法的可行性与准确性。与其他方法相比,该方法能有效识别失效后引发关联网络大规模相继故障的节点,从而为关键基础设施的保护提供依据。     

含能量耗散和容量扩充的电网级联故障模型*

根据电力系统级联故障发生的过程提出了一个含能量耗散和容量扩充的级联故障模型,并用元胞自动机方法进行模拟。结果显示,在能量耗散和容量扩充这两种因素的驱动下,系统能够达到自组织临界状态。该模型较好地解释了电力系统中出现的自组织临界现象。此外,我们还进一步研究了级联故障的控制措施,结果发现,通过对系统中的重要节点进行控制并采用适当的分流策略,能够大大降低级联故障的规模。     

基于负载容量的计算机网络级联失效模型

基于计算机系统初始化负载能力、路由控制策略与节点转发速率,针对级联失效在计算机系统网络服务性能上的影响,构造一种考虑服务性能的计算机网络级联失效模型。该模型从多个影响参数层面考虑,有效衡量级联失效对于计算机网络服务性能的影响因素变量值。通过综合分析,该模型对于防控网络级联失效问题能够给予一定的实践指导。