无标度复杂网络负载传输优化策略

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1、第*(卷第%期"$$%年%月物理学报T75)*(，S7)%，Q:U6:2B:A)，"$$%#$$$1-"%$N"$$%N*（($%）N*%$-1$(.FO.PELQRF.QRSRF.!"$$%FG4>)PGI9)Q7=)"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""无标度复杂网络负载传输优化策略!!李涛裴文江王少平（东南大学信息科学与工程学院，南京"#$$%&）（"$$%年"月"’日收到；"$$%年’月(日收到修改稿）提出了一种能

2、够显著提高无标度复杂网络负载传输性能的优化路由策略)实现了负载在核心节点与边缘节点间的合理分配)分析表明该策略使得网络的负载处理能力正比于网络规模的平方，而与单个节点的度值无关)实验结果显示优化路由策略在保持了最短路由策略小世界效应的同时，成倍地提升了网络的负载传输能力，且随着网络平均节点度的增加其优势越趋显著)此外，与有效路由策略的比较进一步验证了优化路由策略的优异性能)关键词：优化路由策略，复杂网络，负载传输，网络阻塞!"##：$"*$，$*&$，$*+$,［#%］对网络传输流量的影响)二是研究如何提高异

3、构#?引言网络的负载传输性能)如L4>等人提出了一种所谓［"$］的次邻近节点路径搜索策略)D3=A4等人采用动现实世界中复杂网络无处不在，它们由各种实态负载缓和机理减小了无标度网络的负载阻塞压体以及实体间错综复杂的关系所构成［#］［"#］)其存在形力)FG:>等人应用加权路由的方法提升了网络的式既可以是有形的，也可以是无形的［"—%］［""］)近年来，负载传输能力)J3>K等人提出了一种基于优先伴随着因特网等诸多大规模复杂网络的相继出现，［"-］选择机理的动态路由策略，并指出在节点负载传现代社会对网络的依赖性

4、不断增强)因此，如何提高输能力非均匀的条件下，随机路由策略具有较大的复杂网络的传输能力和实现负载的高效传递已成为优势)此外，基于路径节点度和最小化原则，L3>等一个重要的研究领域)过去，对复杂网络负载传输特人采用有效路由策略减小了网络核心节点的负载［#$，##］性的研究均建立在网络同构的假设之上)然而，量，从而实现了网络负载由核心节点向边缘节点的［"’，"*］@3A3BC94与.5B:A6的研究成果表明现实世界复杂网转移)但与上述其他启发式策略相同，该策略的络通常都是异构的，且其节点的度分布具有无标度提出也缺

5、少相应的理论依据)［#"］的统计学特性)此后，该领域的研究工作则基本对随机行走过程的研究表明，单个粒子通过某围绕着两个方面展开)一是研究网络的异构特性对条特定路径的时间正比于该路径上所有节点度的连负载传输的影响)如D7A:>7等人率先提出了基于［"&］乘积)该结果揭示了网络传输路径与节点度之间@.无标度网络的相继故障模型，分析了节点负荷与的内在联系)受此启发，本文在上述研究的基础上，网络相继故障规模之间的关系以及由于边的拥塞所针对复杂网络的本质特性提出了一种基于节点度连［#-，#’］引发的相继故障问题)E75

6、2:等人研究了网络乘积最小化原则的优化路由策略)较之于最短路由［#*］增长过程中相继故障的产生条件)FA;=4664等人同策略和有效路由策略，该策略能够最大限度地提高［#&］时考虑了网络节点和边对负载传递的影响)/G37网络的承载能力，且其平均路径长度基本接近于最等人采用动态最短路由策略对异构网络的承载能力短路由策略)这使得网络在具有较高传输容量的同［#+］进行了理论分析)H4>>:I等人对成指数规律分布时拥有较短的负载传递时间)［#(］的北美电力网络的传输性能进行了研究)J3>K本文第二部分提出了基于优化路

7、由策略的网络等人利用具有感知流量的路由策略分析了拓扑结构负载传输模型；第三部分采用0M随机网络和@.无!国家自然科学基金（批准号：&$&+"$%*），国家高技术研究发展计划（(&-）（批准号："$$+..##/"#$）资助的课题)!通讯联系人)012345：6375489:;):<;)=>A(+)物理学报A’卷标度网络对优化路由策略的性能进行了全面分析；小者作为负载传输的最佳路径!设(/$(+，(%，⋯，第四部分给出了全文总结!(3,"，(3,%$(0为节点(/到节点(0的任意路径，则优化路径-可通过下式求得

8、：012"#网络负载传输模型3,%%(-01（2(/%(0）)$345#".!（)）.$+针对任意结构网络，假设其所有节点同时具有如果源节点和目标节点间存在多条优化路径，则从转发和接收负载的能力!单位时间内系统生成!个中随机选取一条作为最佳路径!［/+］负载，同时为每个负载随机指定源节点和目标节点!基于对迪杰斯特拉（647892:;）最短路径算法这里定义的负载既可以是数据也可以是能量等!负的改进，本