[發明專利]一種基于網絡變化度的PSN網絡的時間切片方法

有效

• 申請號: 202010475542.X
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111464371B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 廖亮;舒堅;劉琳嵐
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: H04L41/0893
• 分類號: H04L41/0893;H04L41/12
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 彭琰

本發明公開了一種基于網絡變化度的PSN(Pocket Switched Network)網絡的時間切片方法，該方法依據PSN網絡的特征確定切片大小的取值范圍，然后按照數據集本身的采樣精度來遍歷該范圍中的切片大小，并使用網絡變化度計算方法來得到其對應的網絡變化度大小，最后不同的網絡變化度下的時間間隔生成的網絡快照序列表示網絡的不同的動態特性。本發明充分考慮了PSN網絡全網拓撲隨時間變化的關系，通過采用網絡變化度來表示這種變化程度并構建網絡變化度?切片大小表，從而有效表現不同切片大小對PSN網絡切片后的影響，進一步，據此選擇合適的切片大小，以此提升PSN網絡鏈路預測的精度，為PSN網絡的路由決策提供一定的支撐。

技術領域

本發明涉及動態網絡技術領域，特別是涉及一種基于網絡變化度的PSN網絡的時間切片方法。

背景技術

PSN網絡是一種特殊的延遲容忍網絡(DTN，Delay Tolerant Network)，其在具備DTN網絡特征的同時還具備社交網絡的部分特性，其中節點是移動用戶攜帶的便攜設備(例如，藍牙)，由于這些設備由人類攜帶，因此網絡中的節點具備社交特征，如移動模型等。該網絡最初是為了在沒有端到端連接的情況下實現網絡通信，給移動用戶提供網絡服務。如今，隨著便攜設備的大力發展，PSN網絡得到了廣泛的應用，例如：在災害中通過實現PSN來恢復救援隊與幸存者之間的通訊；用戶下載應用時通過附近移動用戶數據來提升下載速度；還能夠以更加方便快捷的方式將數據傳輸到網關，并提高網絡的覆蓋范圍等。收集到的PSN網絡數據通常為交互時間序列，即每條數據為一對節點對和狀態值表示，整個網絡是一個按照時間順序排列的鏈接流。由于在一般的動態網絡研究分析中都是針對一組網絡快照序列，因此將這種鏈接流形式的數據轉化為網絡快照序列變得十分有必要，且找到一種合適的轉化方式也不是一件容易的事。本發明通過研究動態網絡變化程度與網絡時間切片中的切片大小之間的關系來尋找到一種合適的轉化方法。

現有的時間切片的研究包括切片窗口大小的可變與不可變、重疊與不可重疊和長度等與表現網絡特征之間的相關性。相關技術中，通過事件發生等方法來確定切片時的時間分割位置，但這些方法獲得的切片大小都不是等長且不重疊的，因此在PSN網絡的研究如鏈路預測中并不適用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于網絡變化度的PSN網絡的時間切片方法，以在滿足在PSN網絡的一些研究如鏈路預測等的情況下更加有效地挖掘出動態網絡的結構特征。

PSN網絡的原始數據集是一種鏈接流形式的動態網絡，而在一般的動態網絡研究中的研究對象是一組網絡快照序列的動態網絡，由此將動態網絡從鏈接流形式轉化成為一組網絡快照就顯得十分重要，發明的研究重點在于以合適的切片大小來生成網絡快照從而能夠更有效地表示網絡的動態特性。

該方法首先遍歷給定的切片大小范圍對PSN網絡進行切片，將鏈接流形式網絡轉換成網絡快照的形式，并使用三元組表示法來表示每個時間片中的網絡快照，接著根據動態網絡拓撲結構隨時間變化的特性，定義了反應短時間內網絡動態變化程度的關鍵參數——鄰近網絡變化度，采用定義的鄰近網絡變化度公式計算相鄰網絡快照的鄰近網絡變化度，形成鄰近網絡變化度序列，對該序列進行平均化處理得到表征該網絡動態變化程度的網絡變化度值，最后以網絡變化度-切片大小表統計所有的切片大小與對應的網絡變化度值。整個切片過程的具體步驟如下：

S1，依據PSN網絡數據集的特征和人員移動的相關理論，確定切片大小的取值范圍和遍歷精度。

S2，對取值范圍中的每一個切片大小取值，將鏈接流形式的動態網絡轉化成為一組網絡快照序列，并計算鄰近網絡變化度，即得到一組鄰近網絡變化度序列。

S3，對每組鄰近網絡變化度序列，根據時間序列分析法分析其變化趨勢，并根據給定的過濾器選出變化趨勢相似的鄰近網絡變化度序列。

S4，對通過了過濾器選擇的鄰近網絡變化度序列，根據全網網絡變化度計算方法得到全網的網絡變化度。