一種用于新型計(jì)算網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)的bfs策略改進(jìn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于新型計(jì)算網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)的BFS策略改 進(jìn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 20世紀(jì)90年代末，隨著現(xiàn)代傳感器、無線通信、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、嵌入式計(jì)算、微機(jī)電、集 成電路、分布式信息處理與人工智能等新興技術(shù)的發(fā)展與融合，出現(xiàn)了一種新型的計(jì)算網(wǎng) 絡(luò)-無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該類計(jì)算網(wǎng)絡(luò)通過無線通信方式智能組網(wǎng)，形成一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)，具有信號(hào)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測、信息傳輸、協(xié)同處理、信息服務(wù)等功能，能感知、采集和處理網(wǎng) 絡(luò)所覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的各種信息，并將處理后的信息傳遞給用戶，可以廣泛應(yīng)用于軍 事、科研、環(huán)境、交通、醫(yī)療、制造、反恐、抗災(zāi)、家居等領(lǐng)域。
[0003] 隨著傳感網(wǎng)與因特網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)這三網(wǎng)的高效融合，出現(xiàn)了另一種新型的計(jì)算 網(wǎng)絡(luò)-物聯(lián)網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)正在實(shí)現(xiàn)世界上物與物、人與物、人與自然之間的對(duì)話與交互。物聯(lián) 網(wǎng)核心是智能傳感網(wǎng)技術(shù)。其中，傳感網(wǎng)是感知的網(wǎng)絡(luò)，是物和物的互聯(lián)；移動(dòng)通?目網(wǎng)是?目 息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，是人和人的互聯(lián)；因特網(wǎng)是聯(lián)接虛擬信息共享的網(wǎng)絡(luò)，而物聯(lián)網(wǎng)是聯(lián)接現(xiàn)實(shí) 物理世界的網(wǎng)絡(luò)。
[0004] 在部署這些新型計(jì)算網(wǎng)絡(luò)時(shí)，精確分析評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)可靠性是極為重要的，評(píng)價(jià)可靠 性分析的一個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)邊排序的邊界集和的大小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)下BFS策略改進(jìn)方法，解決了以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)作 為網(wǎng)絡(luò)樣本時(shí)，現(xiàn)有的BFS策略性能不再穩(wěn)定，即BFS策略對(duì)應(yīng)的邊界集和偏大的問題。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行：
[0007] 步驟1 :計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的介數(shù)；
[0008] 定義節(jié)點(diǎn)i的介數(shù)定義為：
[0009]
[0010] 其中，σ st為從節(jié)點(diǎn)s到節(jié)點(diǎn)t的最短路徑的總數(shù)，σ St⑴是從節(jié)點(diǎn)s到節(jié)點(diǎn)t之 間經(jīng)過節(jié)點(diǎn)i的最短路徑的數(shù)量；
[0011] 步驟2 :對(duì)邊進(jìn)行排序；
[0012] 對(duì)于給定網(wǎng)絡(luò)G = (V，E)，其中V為節(jié)點(diǎn)集合，E為邊集合，邊排序的具體過程如 下：
[0013] 1.取介數(shù)值最小的點(diǎn)u e V作為排序起點(diǎn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)u置訪問標(biāo)志后入優(yōu)先隊(duì)列 Heap ；
[0014] 2.如果優(yōu)先隊(duì)列Heap不空，取出優(yōu)先隊(duì)列Heap頂元素 u ;
[0015] a)對(duì)所有關(guān)聯(lián)于u且尚未排序的邊ei= (!!,Vi)排序，邊ei的一個(gè)端點(diǎn)是u，其他 端點(diǎn)可以為任意Vi節(jié)點(diǎn)，按照Vi的介數(shù)從小到大，對(duì)這些邊進(jìn)行排序；
[0016] b)如果v#被訪問，則置訪問標(biāo)記后入優(yōu)先隊(duì)列Heap ;
[0017] 步驟3 :重復(fù)步驟2直到優(yōu)先隊(duì)列Heap為空，得到期望的邊排序結(jié)果。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是能夠獲得更小的邊界集和，從而在部署新型計(jì)算網(wǎng)絡(luò)時(shí)能夠 更高效的評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)可靠性。
【附圖說明】
[0019] 圖1是網(wǎng)絡(luò)G示意圖；
[0020] 圖2是BFS排序結(jié)果；
[0021] 圖3是BCFS排序結(jié)果；
[0022] 圖4是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；
[0023] 圖5是物聯(lián)網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025] 首先定義邊界集和，如圖1所示為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)G。
[0026] 考慮給定的邊排序?yàn)閑i< e 2<…< e 1(|，
[0027] 定義Fi = {el，…，以的所有節(jié)點(diǎn)}和{ei+1，一,elO的所有節(jié)點(diǎn)}的交集。如 表1所示I Fi I是Fi集合中元素的個(gè)數(shù)。
[0028] 表 1
[0029]
[0030] 邊界集和S的定義是
[0031] 對(duì)于我們的實(shí)例，S = 0+2+3+3+3+3+3+3+3+2+0 = 25。 ，
[0032] 廣度優(yōu)先邊排序策略BFS :在廣度優(yōu)先遍歷網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的過程中，對(duì)未排序的邊進(jìn) 行排序。對(duì)于給定網(wǎng)絡(luò)G= (V，E)，其中V為節(jié)點(diǎn)集合，E為邊集合，具體過程如下：
[0033] (1)任取一點(diǎn)u e V作為BFS排序起點(diǎn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)u置訪問標(biāo)志后入隊(duì)列Queue ;
[0034] (2)如果隊(duì)列Queue不空，取出隊(duì)頭元素 u，對(duì)所有關(guān)聯(lián)于u且尚未排序的邊ei = (u，Vi)排序，如果Vi未被訪問則置訪問標(biāo)記后入隊(duì)列Queue ;
[0035] (3)重復(fù)步驟（2)直到隊(duì)列Queue為空，得到期望的邊排序結(jié)果。
[0036] 圖2給出網(wǎng)絡(luò)樣本G以"0"為排序起點(diǎn)的BFS排序結(jié)果。
[0037] 在規(guī)則網(wǎng)絡(luò)中BFS策略的性能一直保持良好且穩(wěn)定狀態(tài)，然而當(dāng)以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)作為 網(wǎng)絡(luò)樣本時(shí)，BFS策略不再穩(wěn)定。其主要原因在于：BFS策略是依賴于節(jié)點(diǎn)編號(hào)的一種排序 策略，其排序質(zhì)量的好壞與節(jié)點(diǎn)編號(hào)順序緊密相關(guān)，因此BFS排序結(jié)果不僅僅受網(wǎng)絡(luò)本身 結(jié)構(gòu)的影響，還受人為編號(hào)的影響。BFS策略在規(guī)則網(wǎng)絡(luò)中的性能良好穩(wěn)定，但在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 中卻性能不佳，缺乏穩(wěn)定性。
[0038] 基于節(jié)點(diǎn)介數(shù)的最好優(yōu)先搜索（BCFS):
[0039] 廣度優(yōu)先邊排序策略BFS基本思想是按照隊(duì)列先進(jìn)先出（FIFO)原則選取下一個(gè) 節(jié)點(diǎn)U進(jìn)行訪問，對(duì)所有關(guān)聯(lián)于U且尚未排序的邊4= (U，Vi)排序。本發(fā)明提出的最好優(yōu) 先排序策略（BCFS)的基本思想：在遍歷網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的過程中，按照優(yōu)先隊(duì)列中規(guī)定的優(yōu)先級(jí) 選取優(yōu)先級(jí)最高的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問，并對(duì)未排序的邊進(jìn)行排序。BCFS策略與BFS策略的區(qū)別 如表2所示。
[0040] 表2兩種邊排序策略的區(qū)別
[0041]
[0042] 本發(fā)明基于節(jié)點(diǎn)介數(shù)的最好優(yōu)先搜索（BCFS)方法步驟如下：
[0043] 步驟1 :計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的介數(shù)；
[0044] 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中任意兩節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑，必須通過某節(jié)點(diǎn)或邊的次數(shù)定義為該節(jié) 點(diǎn)或邊的介數(shù)，分別稱為頂點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）介數(shù)和邊介數(shù)。一般用網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過該點(diǎn)（或邊）的 最短路徑的數(shù)目占所有最短路徑數(shù)目的比例。該指標(biāo)用來衡量信息、物質(zhì)或能量等在網(wǎng)絡(luò) 上傳輸時(shí)節(jié)點(diǎn)或邊負(fù)載水平，以此反映該節(jié)點(diǎn)或邊在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度。節(jié)點(diǎn)i的介數(shù)定 義為：
[0045]
[0046] 其中，σ st為從節(jié)點(diǎn)s到節(jié)點(diǎn)t的最短路徑的總數(shù)，σ st⑴是從節(jié)點(diǎn)s到節(jié)點(diǎn)t之 間經(jīng)過節(jié)點(diǎn)i的最短路徑的數(shù)量。
[00