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小世界效应和无标度特性的提出开启了复杂网络研究的新篇章。由于复杂网络理论能够很好地反映现实大型网络的许多特性,使得越来越多的各个领域学者投身到复杂网络的结构和动力学行为的研究中来。大型传输网络如通信网络、交通网络、物流网络等在人们的生产、生活中扮演着越来越重要的角色。随着各种具有传输功能的网络的发展,网络上所承载的负载压力也日益加大,保持信息、交通的稳定以及高效传输成为越来越紧要的问题。因此,建立在网络上的传输行为研究成为复杂网络上的动力学行为研究的重要课题之一。本文在归纳和总结前人对复杂网络基本理论和复杂网络传输过程及性能的研究基础上,以网络传输过程中状态相交的关键值作为网络传输性能的重要指标——网络最大负载能力,分析了不同网络拓扑结构对传输性能的影响,研究了如何在网络资源有限条件下,通过合理地分配资源来提升网络传输性能,提出并分析了几种资源分配方案来提升网络的负载能力,从而改善网络传输性能。 本文的主要内容及研究成果如下: 1.总结分析了复杂网络传输的动力学过程,提出以介数分析作为研究复杂网络传输问题的基本出发点。 2.建立了一类结合全局信息与局部动态信息的G-L路由策略。通过与最短路径路由策略相比,该类路由策略显著地提高了网络的传输性能。并采用G-L路由策略构建了两种流量模型,通过三组由ER随机网络模型、WS小世界网络模型、HK-BA无标度网络模型构建的网络,综合对比研究了流量模型和网络结构对网络传输负载能力的影响。 3.研究了在网络节点容量资源受到限制的条件下的网络传输性能。通过构建三种节点容量资源分配方案——节点容量平均分配方案、基于节点连接度的节点容量分配方案、基于节点介数的节点容量分配方案,对比分析了三种分配方案对网络性能的影响效果,发现基于节点度的分配方案下网络性能要优于平均分配方案,而基于介数的分配方案是最优的节点容量资源分配方案。 4.考虑网络连接边资源(带宽)受限时,发现网络传输性能被弱化,并且在无标度网络中,随着网络带宽资源限制的线性增加,网络传输性能呈现加速下降。设计了两种异质化随机带宽分配方案,发现采用合理组合的分类随机带宽分配方式能够有效提升网络负载能力。 5.提出了一种“反直觉”的异质化带宽分配方案。引入“受控边”概念,通过加入适当比例的“受控边”,重新分配带宽资源,并结合具有拥塞感知能力G-L路由策略的流量模型,利用带宽分配调节数据流量走向,提高了带宽利用效率。发现按照该带宽分配方案,WS小世界网络中节点连接边带宽与网络负载有较强的相关性,节点连接边带宽分配最均衡的时候,网络负载能力达到最大。