网络最重要的功能之一是有效传输其所承载的对象,而现代社会处在一个信息爆炸的大数据、大流量时代,比如互联网高速发展,网络数据量急剧增长;随着工业发展和经济增长,交通车辆成倍增加;随着工业用电的增加,电力网所承担的负载不断加重。在这种情况下,网络拥塞现象经常发生,网络信息容量不足与数据流日益增长的矛盾越来越突出,如何提高网络信息容量以降低网络拥塞成为一个急需解决的问题。自从20世纪90年代,小世界和无标度网络模型被提出后,复杂网络获得了长足的发展。复杂网络理论成为理解实际网络结构和功能的有力工具,复杂网络动力学行为的研究有助于理解实际网络涌现出来的各种现象。通过分析复杂网络上的信息流动力学过程,提出有效提高网络信息容量的策略,可以有效抑制网络拥塞的发生。研究发现网络信息容量主要与网络结构密切相关,同时还受路由策略和资源分配因素的制约。因此,为了使网络的负载分配更合理,信息流更均匀,重点研究了提高复杂网络信息容量的优化策略:(1)优化网络拓扑结构方面。提出了一种基于介数的边有向化策略,通过把可能负载重的边限制成单向边的方法使得数据包绕行到负载轻的边上,从而实现了网络信息流的均匀化。在同一种有向化策略下,非随机确定方向的方法比随机确定方向的方法更能提高网络的信息容量。边有向化策略虽然导致了数据包传输的平均最短路径长度增加,却能大幅度提高网络信息容量。为了提升网络的整体性能,提出一种基于局部度和节点间最短路径长度的增边策略,与基于度的增边策略相比,在增加同样数量边的情况下,更能有效提升网络的信息容量并优化其他相关的性能参数。(2)优化路由策略方面。对双层复杂网络的结构特点进行了研究,分析了其信息流动力学过程,提出一种基于逻辑层和物理层节点介数的有效路由策略,该路由策略对逻辑层和物理层的边分别设置权重,并选择权重最小的路径作为数据包的传输路径,使得数据包在传输过程中能避开逻辑层和物理层的hub节点,从而促进了网络信息流分布的均匀化,有效提升了网络信息容量。为了平衡hub节点的传输能力并减少计算复杂度,提出一种基于逻辑层和物理层节点度的机动路由策略,该路由策略使得hub节点也有机会传输数据包,提高了节点的利用率,而且此策略是基于网络局部特征节点度选择的数据包传输路径,计算量较小。该机动路由策略可以有效提高网络信息容量,从而缓解了网络拥塞现象的发生。(3)优化资源分配方面。目前大部分关于双层复杂网络信息容量的研究都是平均分配节点的处理能力,这种资源分配方式制约了网络信息容量的提高。在网络节点总的处理能力一定的情况下,合理分配节点的处理能力可以有效提升整个系统的信息容量。提出一种有效分配物理层节点处理能力的策略以优化双层复杂网络的信息容量,该策略根据物理层和逻辑层的度分布来分配物理层节点处理能力。理论分析和仿真结果表明该资源分配策略优于节点处理能力平均分配策略,可以有效提高双层复杂网络信息容量。由于介数更能精确反映网络中节点的负载情况,所以基于逻辑层和物理层节点的介数提出一种节点处理能力分配策略,该策略比前者更能有效提高网络的信息容量,但是由于代价函数基于介数,所以计算量较前者策略会大一些。