[發明專利]基于網絡分形細胞增長的網絡化系統拓撲可靠性優化方法

有效

• 申請號: 202011040788.0
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112152860B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 黃寧;易志為;白亞南;鄭翔宇
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

1.一種基于網絡分形細胞增長的網絡化系統拓撲可靠性優化方法，其特征在于，其包括以下步驟：

S1、建立網絡模型；

S11、確定初始網絡中節點數量N，邊數量M；

S12、將網絡化系統設定為一個初始同類型網絡G(V,A)；

其中V＝{v_i},i＝1,2,...,N是網絡中節點v_i的集合，A＝{a_j},j＝1,2,...,M是網絡中邊a_j的集合；

S2、確定網絡分形細胞的度變換因子ζ；

S21、基于盒子覆蓋算法，以尺度L_B＝2的盒子對網絡G(V,A)進行重整化；

S22、基于逆重整化過程的分形網絡增長模型，對比上一步網絡重整化過程，確定網絡分形細胞的度變換因子ζ，網絡分形細胞的度變換因子ζ為：ζ＝k_hub/k_b(l_B)；其中參數的含義分別為：k_hub為重整化過程盒子內中心節點的度，k_B(l_B)為每個盒子之間的度；

基于逆重整化過程的分形網絡增長模型的表示式(2)為：

其中參數m≥1，ζ≥1，ι≥1為常數，分別為進行t次迭代后網絡的節點數、網絡中節點的度以及網絡直徑，L₀為描述非分形網絡的特征長度；

S3、提取網絡中長程邊分布和位置特征；

S4、根據網絡分形細胞的度變換因子ζ，構建網絡的分形細胞拓撲；

所述的網絡分形細胞拓撲結構是兩個星型結構相連，每個星型結構均是由ζ個非中心節點與一個中心節點相連，且兩個星型結構通過各自的非中心節點之間的邊相連；

S5、根據初始網絡中的節點數目N和邊數目M，構建初始結構；

所述的初始結構利用使用度方差來表征，其中是網絡的平均度；通過使用冗余指數來評估初始結構的冗余度，其中n_li是第i個回路的長度，R_e是初始結構中邊的可靠度；且選擇冗余度最高的初始結構作為所述初始結構；

S6、初始化網絡分形細胞的分裂次數n＝0；

S7、對n代的網絡拓撲進行網絡分形細胞分裂，以分裂概率P_D用分裂因子為ζ的網絡分形細胞去替換上一次迭代后網絡中的邊，并使n＝n+1，重復迭代過程，直至達到網絡的節點數N；

在n次迭代后網絡規模為：

其中，N₀和M₀分別為初始結構中節點的數目和邊的數目；

S8、對于S7中得到的網絡拓撲進行網絡分形細胞分化，具體包括：

S81、根據第n-1代網絡的邊集A(n-1)對網絡進行分形細胞劃分，由一條邊迭代出來的結構為網絡分形細胞；

S82、以參數(σ₁+θ₁)/|A(n-1)|的泊松分布確定每個網絡分形細胞內回路數量，并在網絡分形細胞以分化概率P(d)向步驟S7得到的分形網絡拓撲中增加(σ₁+θ₁)條長程邊；其中σ₁表示第一次重整化過程中盒子內的長程邊，θ₁表示為第一次重整化后網絡的重邊，A(n-1)表示第n-1代網絡的邊集；

S83、以分化概率P(d)向步驟S81中得到的網絡中的不同的網絡分形細胞之間增加∑σ_i-σ₁+∑θ_i-θ₁條長程邊，則得到的網絡為以S82中網絡分形細胞為基本單位的網絡。