无尺度网络的动态组网技术研究

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随着当代信息技术的飞速发展,在高技术条件下的未来战争中网络化作战的优势和重要性越来越明显。通过雷达组网,实现多站资源共享,建立灵活高效的网络,充分发挥网络群体对抗的优势,是适应未来战场环境的有效途径。本文以网络中心战信息融合系统为背景,从复杂网络动力学角度出发,重点研究雷达动态组网的相关技术,其中包括网络的拓扑结构选择及其优化、以及网络路由算法的研究。为促进复杂信息融合网络动力学特征研究奠定一定的理论基础。本文首先分析复杂网络的演化机制,以及不同网络模型的动力学特性。根据雷达组网的性能要求,选择无尺度网络作为底层网络的拓扑结构。然后结合实际网络节点的空间位置分布,节点性能的差异性,以及局域世界理论等因素,对BA模型进行扩展和改进,提出了优化IE(Instance Extend)模型。通过仿真实验证明了该扩展模型的优越性。其次,从信息论的角度对无尺度网络抗随机攻击的能力进行研究,用度分布的熵来描述网络的容错能力。利用逾渗理论计算度分布的熵,然后用遗传算法求得在约束条件下的最优化熵值,从而得出度分布的熵与网络各个参数之间的关系,为设计高度容错能力的无尺度网络提供依据。再次,对无尺度网络的抗蓄意攻击能力进行研究,分析了无尺度网络面对蓄意攻击的脆弱性,当集散节点被摧毁后,给出具体的网络动态修复方案,并从理论上给予证明。最后通过仿真实验说明该方案可以恢复网络的连通性及其幂律特性。最后,分析网络化作战系统对路由算法的性能要求,无尺度网络中由于其集散节点承担大量的数据包转发功能,很容易产生拥塞。针对无尺度网络平均最短距离小,网络拓扑非同质等特征提出了一种通信感知(traffic awareness)路由算法,该算法降低了端到端的传输时延,大大减轻了网络的拥塞程度。
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