[發明專利]基于振蕩器相位同步的網絡社區結構劃分方法

無效

• 申請號: 201110289983.1
• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN102355393A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 吳建設;焦李成;靳超;尚榮華;戚玉濤;吳家驥;韓紅;白靜;王達
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28;G06F17/50
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種基于振蕩器相位同步的網絡社區結構劃分方法，具體步驟如下：

(1)繪制由若干個獨立環狀結構組成的網絡結構圖，以特定概率隨機連接環狀結構中的節點對；

(2)生成網絡鄰接矩陣：根據網絡的結構圖，生成網絡對應的鄰接矩陣；

(3)求解各個節點相位值

在Kuramoto模型中，網絡中的每個節點與一個振蕩器一一對應，分別編號為1到N；振蕩器的相位變化值對應節點的相位變化值，在MATLAB環境下，通過求解以下微分方程獲得每一個振蕩器在0到t時刻內的相位變化值，時間間隔為0.05；

其中，為振蕩器i的相位隨時間的變化率，w_i為振蕩器i的固有頻率，該固有頻率在[-0.01，0.01]之間服從均勻分布的隨機產生，K為耦合強度，當任意兩個節點i與節點j有連接時，即a_ij＝1時，K＝K₁(K₁＞0)，為正耦合；當任意兩個節點i與節點j無連接時，即a_ij＝0時，K＝K₂(K₂＜0)，為負耦合；N為網絡中節點的總數，a_ij為網絡的鄰接矩陣中的對應元素，分別為振蕩器i和j的相位，振蕩器的初始相位在[0，2π]之間服從均勻分布的隨機產生；為對節點j和節點i的相位差取正弦函數；

(4)判斷節點相位是否同步

計算第i個社區的相位參數M_i，若M_i大于0.8時，則說明第i個社區內部有超過百分之八十的節點已經趨于相位同步，則進入下一步驟；否則，返回步驟(3)，修改參數K，使正耦合系數K1增大，而負耦合系數K2減小，繼續求解節點的相位值；

(5)檢驗劃分結果

5a)在節點的相位圖結果中，將每一個相位同步的振蕩器所對應的節點放入一個同步組中；將同一個同步組中的節點劃分為一個社區，以此類推，直至將所有節點劃分到各自對應的社區；

5b)將步驟5a)得到的最終劃分結果中對應的節點編號1到N分別與原始社區中的節點編號進行對比，驗證劃分的正確性。

2.根據權利要求1所述的基于振蕩器相位同步的網絡社區結構劃分方法，其特征在于，步驟(1)所述的網絡結構圖特定概率是指每個環狀結構對應一個社區，環狀結構內部的節點對連接的概率大于不同環狀結構之間的節點對連接的概率。

3.根據權利要求1所述的基于振蕩器相位同步的網絡社區結構劃分方法，其特征在于，步驟(1)所述的網絡結構圖的節點數為20～800個。

4.根據權利要求1所述的基于振蕩器相位同步的網絡社區結構劃分方法，其特征在于，步驟(2)所述生成的鄰接矩陣中的元素a_ij是由網絡中任意兩個節點i與節點j之間是否相連而確定，若相連，則a_ij＝1，否則a_ij＝0。

5.根據權利要求1所述的基于振蕩器相位同步的網絡社區結構劃分方法，其特征在于，步驟(4)所述的相位參數M_i的表達式為：

其中，M_i表示在社區i中已經同步的節點占社區i節點總數的百分比，N_c表示社區i中節點總數，表示節點j的相位，表示復數。