负载作用下相依网络择优恢复方法研究

发布时间：2021-08-21 16:32

　　优选节点实施恢复是控制相依网络级联失效的有效措施。针对以往恢复模型未考虑节点负载的情况,该文首先分析了包含依赖失效和过载失效的级联失效过程,构建了负载作用下相依网络恢复模型。然后,基于共同边界节点的结构和动力学属性,提出一种基于容量和连接边的择优恢复（PRCCL）方法。实验结果表明,在无标度相依网络中,PRCCL方法恢复效果明显好于基准方法,恢复时间更短,恢复后的网络具有更高的平均度和鲁棒性;在Power网和Internet网构成的相依网络中,PRCCL方法恢复效果同样优于基准方法;PRCCL方法的优势与恢复比例、负载控制参数成正比,与容忍系数成反比。实验结果验证了PRCCL方法的有效性,对于现实中相依网络恢复工作具有科学指导价值。 

【文章来源】：电子与信息学报. 2020,42(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

负载作用下相依网络级联失效过程

为阻止级联失效扩散，加入节点恢复操作。用n=0,1,2,···标识相依网络级联失效和恢复的阶段。n=0标识初始阶段，在该阶段初始攻击子网络A中度排序靠前的N Af个节点。当n>1时，每个阶段包括子网络A失效过程、子网络B失效过程、恢复操作等过程，3类过程的顺序如图2所示。在第n阶段，子网络A中的节点发生失效，通过依赖边，失效向子网络B传播。子网络B中发生相依失效、过载失效或非连通失效。在网络B上的失效向网络A回传之前，进行节点恢复，恢复部分失效节点。具体步骤为：步骤1第n阶段子网络A失效过程

为选择重要的共同边界节点进行择优恢复，一般通过节点的结构和动力学特性对节点进行鉴别和排序。从结构角度看，连接边越多的失效边界节点(即内部度越大的节点)在恢复后对网络鲁棒性贡献越大[17]。一方面，失效边界节点与最大连通分支的连接边越多，在恢复该节点后，最大连通分支的平均度增加越多，而网络的鲁棒性与节点平均度呈正相关关系[10]。另一方面，失效边界节点与其它失效节点的连接边数量越多，意味着后续阶段成为边界节点的候选节点越多，越可能找到更显著的重要边界节点。因此，可将内部度作为筛选重要节点的指标。对于子网A中的节点i，归一化后的内部度指标为其中kmA ax为子网络A中最大的度值。从网络动力学特性看，节点容量越大的失效边界节点在恢复后存活的概率越大。恢复大容量的节点，将会提高恢复后网络的总容量，使网络对负载波动的容忍性更强。由于节点容量较大，其能够承受的增量负载越多，在后续阶段失效的可能性越小。因此，可将节点容量作为鉴别重要边界节点的指标。对于子网A中的节点i，归一化后的容量指标为

【参考文献】：
期刊论文
[1]Recovery of coupled networks after cascading failures[J]. GAO Jiazi,YIN Yongfeng,FIONDELLA Lance,LIU Lijun.  Journal of Systems Engineering and Electronics. 2018(03)
[2]相依网络上基于相连边的择优恢复算法[J]. 吴佳键,龚凯,王聪,王磊.  物理学报. 2018(08)



本文编号：3355955