基于复杂网络的美国航空线路网络的抗毁性研究

【类型】学位论文

【作者】徐伟举 

【关键词】 复杂网络 美国航空线路网络 相继故障 抗毁性

【摘要】本文基于复杂网络的理论基础,以美国航空线路网络为主要研究对象,以复杂网络的抗毁性为研究目标,以两种常见的典型复杂网络模型(SW小世界网络和BA无标度网络)为对比对象,分析了在静态和动态条件下,不同网络的抗毁性仿真结果,并对结果进行了分析。通过使用复杂网络分析软件pajek对美国航空线路网络进行了实证研究,实证结果发现美国航空线路网络的度分布近似服从幂律分布,即度分布P(k)∞k-r,其中幂指数r=1-8,是一个无标度网络,另外整个网络的平均路径长度L≈2.74,很明显美国航空飞行线路网络具备小世界网络的特性。在静态条件下,通过不同攻击模式(随机攻击和蓄意攻击)在美国航空线路网络、SW小世界网络和BA无标度网络上分别进行了抗毁性实验,结果发现,对于随机攻击,美国航空线路网络、BA无标度网络的抗毁性比SW小世界网络要强,在蓄意攻击模式下,SW小世界网络的抗毁性最强,美国航空线路网络和BA无标度网络的抗毁性区别不大,美国航空线路网络的抗毁性要差一些。在动态条件下,本文提出了一种新的相继故障模型,节点i的初始负荷Li定义为Li=(BiKi)α,其中Bi代表节点的介数,Ki代表节点的度值,α表示可调参数。并美国航空线路网络、SW小世界网络和BA无标度网络上分别进行了相继故障的仿真研究,仿真结果表明SW小世界网络存在阈值αc,当a值小于阈值αc,网络不会发生相继故障,否则就会发生相继故障,而BA无标度网络和美国航空线路网络则不存在这样的阈值αc。SW小世界网络的抗毁性大于美国航空线路网络,美国航空线路网络的抗毁性大于BA无标度网络。另外一个重要发现为在现实当中的BA无标度网络中,虽说可以通过花费更多的成本来增加网络节点的抗毁性,但是a值较大时,再想通过增加λ值来大幅度的降低相继故障的规模不可能的。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】西南交通大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】戴杨

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