一種通信網(wǎng)節(jié)點重要性評價方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通信網(wǎng)節(jié)點重要性評價方法，本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點分析【技術(shù)領(lǐng)域】。一種通信網(wǎng)節(jié)點重要性評價方法，該方法包括以下步驟：步驟1：根據(jù)實際的通信網(wǎng)建立有權(quán)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型；步驟2：分別計算加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點度數(shù)k、節(jié)點介數(shù)b、特征向量指標(biāo)Ce和緊密度指標(biāo)Cc基本指標(biāo)，并進(jìn)行規(guī)格化；步驟3：對F1、F2、F3和F4，進(jìn)行線性組合加權(quán)得到綜合評價的最終得分F；步驟4：根據(jù)綜合評價的最終得分F值的大小對n個節(jié)點進(jìn)行排序，取排序靠前的節(jié)點，作為實際的通信網(wǎng)中的重要節(jié)點，從而確定實際的通信網(wǎng)中節(jié)點的重要性。本發(fā)明首先利用帶寬對實際的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加權(quán)，然后通過綜合評價實現(xiàn)節(jié)點重要性的排序。
【專利說明】一種通信網(wǎng)節(jié)點重要性評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信網(wǎng)節(jié)點重要性評價方法，本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點分析【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，通信網(wǎng)的覆蓋面逐步擴(kuò)大，承載的業(yè)務(wù)逐漸增多，在現(xiàn)代大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的作用越來越重要。與此同時，通信網(wǎng)的節(jié)點數(shù)將不斷增長，其復(fù)雜程度不斷增加，所以對通信網(wǎng)的節(jié)點重要性研究還是很有必要的。近年來復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要性的評估方法主要有:
[0003](I)基于該節(jié)點與其他節(jié)點之間的連接:最簡單地是把節(jié)點的度作為節(jié)點重要性的衡量標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為與節(jié)點相連的邊越多則該節(jié)點越重要，顯然這種評估方法具有片面性，有些重要的核心節(jié)點并不一定具有較大的連接度，比如只有兩條邊相連的橋節(jié)點。
[0004](2)基于節(jié)點(集)刪除的方法:核心思想是“重要性等價于該節(jié)點(集)被刪除后對網(wǎng)絡(luò)的破壞性”。對網(wǎng)絡(luò)中重要節(jié)點的發(fā)掘，是通過節(jié)點(集)刪除前后網(wǎng)絡(luò)連通性、性能的變化來反映的。很多文獻(xiàn)都用到了節(jié)點的刪除方法，即假設(shè)節(jié)點失效，通過比較刪除節(jié)點前后網(wǎng)絡(luò)性能的變化來評估節(jié)點重要度。節(jié)點刪除法存在的問題是如果多個節(jié)點的刪除都使得網(wǎng)絡(luò)不連通，那么這些節(jié)點的重要度將是一致的，從而使得評估結(jié)果不精確。
[0005](3)節(jié)點收縮方法:通過收縮與該節(jié)點相連的邊，認(rèn)為收縮后得到的網(wǎng)絡(luò)凝聚程度越高則該節(jié)點越重要。網(wǎng)絡(luò)凝聚程度指標(biāo)則主要考慮節(jié)點的連接度以及經(jīng)過節(jié)點的最短路徑，來評估節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)的貢獻(xiàn)大小。節(jié)點收縮法是網(wǎng)絡(luò)中衡量和評估節(jié)點重要性的一種行之有效的方法。其優(yōu)點主要是:不需要對節(jié)點進(jìn)行移除，在應(yīng)用上有著較廣泛的基礎(chǔ)。與此同時，節(jié)點收縮法還存在一定的缺點，主要有:沒有辦法對對稱節(jié)點進(jìn)行評價，對于一般節(jié)點，也不易控制其收縮范圍。
[0006]復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)包括節(jié)點的度，介數(shù)，特征向量，緊密度等。節(jié)點的度數(shù)是指連接該節(jié)點的邊數(shù)，反映的是一個節(jié)點對于網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點的直接影響力。
[0007]介數(shù)刻畫了信息流經(jīng)給定節(jié)點的可能性，任一節(jié)點的介數(shù)均會隨著經(jīng)過該節(jié)點的信息流的增加而增大，利用介數(shù)可以確定信息負(fù)載繁重的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。Brandes介數(shù)中心性算法是由Ulrik Brandes提出求解介數(shù)的算法,核心思想是任取一個節(jié)點為源節(jié)點,通過寬度優(yōu)先搜索查找其它節(jié)點到該節(jié)點的最短路徑，然后計算這些最短路徑所對應(yīng)的介數(shù)值。累加以圖中任意節(jié)點為源節(jié)點的介數(shù)值，就得到圖中所有節(jié)點和邊的最終介數(shù)值。
[0008]特征向量可以用來分析那種通過具有高度值的相鄰節(jié)點所獲得的間接影響力，不僅能直接反映網(wǎng)絡(luò)的中心地位，還適合描述節(jié)點的長期影響力。綜合考慮各個參數(shù)的意義，對各個參數(shù)進(jìn)行線性組合，可以克服單一指標(biāo)描述中心節(jié)點的缺陷，更能反應(yīng)節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的中心位置。
[0009]緊密度為該節(jié)點到達(dá)所有其它節(jié)點的距離之和的倒數(shù)，用于刻畫網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點的難易程度，反映的是節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)對其他節(jié)點施加影響的能力，更能反映網(wǎng)絡(luò)的全局結(jié)構(gòu)。節(jié)點間的距離可以由Floyd算法求出，其主要思想是:從代表任意2個頂點Vi到Vj的距離的帶權(quán)鄰接矩陣開始，每次插入一個頂點vk，然后將Vi到Vj間的已知最短路徑與插入頂點Vk作為中間頂點(一條路徑中除始點和終點外的其他頂點)時可能產(chǎn)生的Vi到Vj路徑距離比較，取較小值以得到新的距離矩陣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，在網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)綜合的基礎(chǔ)上通過通信網(wǎng)中的帶寬進(jìn)行加權(quán)，充分利用通信網(wǎng)的固有性質(zhì)，解決通信網(wǎng)中節(jié)點的重要性排序問題，提供了一種通信網(wǎng)節(jié)點重要性評價方法。
[0011]一種通信網(wǎng)節(jié)點重要性評價方法，該方法包括以下步驟:
[0012]步驟1:根據(jù)實際的通信網(wǎng)建立有權(quán)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型；
[0013]實際的通信網(wǎng)中，節(jié)點個數(shù)為n，邊的條數(shù)為m，則該實際的通信網(wǎng)的有權(quán)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型用圖Ge及連接矩陣H= Lhij]描述如下:
[0014]Gg= (N, L)⑴
[0015]式中:N為通信網(wǎng)中節(jié)點的集合，N=In1, n2, n3......nn};
[0016]L為一組有權(quán)邊的集合，L=Il1, I2, I3......1J ；
[0017]連接矩陣H中元素Ilij定義如下:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種通信網(wǎng)節(jié)點重要性評價方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟1:根據(jù)實際的通信網(wǎng)建立有權(quán)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型； 實際的通信網(wǎng)中，節(jié)點個數(shù)為Π，邊的條數(shù)為m，則該實際的通信網(wǎng)的有權(quán)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型用圖Ge及連接矩陣H= Lhij]描述如下:
Gg= (N, L) (I) 式中:N為通信網(wǎng)中節(jié)點的集合，N=In1, n2, n3......nj ; L為一組有權(quán)邊的集合，L=Il1, I2, I3......1J ； 連接矩陣H中元素hu定義如下:
f _|i +Ii點/..?—節(jié)戌/之間打邊相連；
'[O節(jié)點/與節(jié)點/之間無邊相連； 邊權(quán)鄰接矩陣We如下:
【文檔編號】H04W84/00GK103476051SQ201310413387
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】戚銀城, 姚杰 申請人:華北電力大學(xué)（保定）