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基于元胞自动机的网络交通流研究
| 论文题名： | 基于元胞自动机的网络交通流研究 |
| 关键词： | 元胞自动机;因特网;网络交通流;数值模拟 |
| 摘要： | 随着信息社会的发展,因特网(Internet)的发展也日新月异,对网络中数据包的传输也得到物理学家和计算机科学家的广泛关注,但是Internet作为一个复杂的非线性巨系统,要对它进行建模仿真无疑是很困难的。借助日趋成熟的统计物理学、图谱理论和复杂网络等方法对Internet进行研究已经在Internet的拓扑结构和社会网络分析水平上有一定认识,这一新兴的交叉学科可谓硕果累累,网络业务量的自相似、涌现、最短平均路径等术语也被应用于研究中。已经在诸多领域得到应用的元胞自动机(Cellular Automata,简称CA)本身具有算法简单,灵活性高,较好并行性,计算效率高等特点,使其成为研究非线性复杂系统的有力工具。 本文以道路交通流的CA模型为基础,建立一种网络数据包的传输模型。在目前已有的网络交通流模型的基础上改进使模型更符合实际网络中数据的传输,计算机模拟给出数据包的平均排队长度和平均发送速率基本图,还给出反映网络中数据包统计性的功率谱特性图。 本文的主要工作有以下三个方面:1.根据道路交通流的M.Fukui-Y.Ishibashi模型,鉴于网络交通和道路交通的诸多相似之处,建立一种开放边界条件下的网络数据传输的CA模型,对网络数据传输进行模拟研究。该模型能反映数据包传输的基本特征,得出数据包在结点缓存上的平均排队长度、平均发送速率与数据包注入个数、数据包的产生概率和消失概率的变化关系。计算得出数据包注入个数和消失概率对平均排队长度有明显影响,而平均发送速率受消失概率影响较大。 2.考虑两种数据包的混合,大数据包占两个缓存,小数据包占一个缓存。建立一种周期性边界条件下混合数据包传输的CA模型,来研究数据包传输的平均排队长度、平均发送速率与数据包混合比例、数据包的占用率之间的关系,结果表明,混合比例系数对平均发送速率的影响较大。 3.同样是两种大小不一样的数据包的混合,建立一种开放性边界条件下的网络数据传输的CA模型,考查数据包的混合比例、数据包产生概率、消失概率对平均排队长度、平均发送速率的变化关系图,还给出单个结点上平均排队长度、平均发送速率的功率谱图,仿真结果表明,消失概率对数据传输起着主导作用,混合比例系数对平均发送速率影响不大,为实际网络的数据传输提供一个参考。最后,对全文的工作进行了总结,.并指出一些有待进一步研究的问题,对今后网络数据传输的研究进行展望。 |
| 作者： | 罗旭东 |
| 专业： | 理论物理 |
| 导师： | 孔令江 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西师范大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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