[發明專利]一種基于節點重要度的動態資源分配方法及系統

有效

• 申請號: 202011437132.2
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112637087B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 王旗;濮存來;李倫波;郭劍輝
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H04L47/76
• 分類號: H04L47/76;H04L47/70;H04L41/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.一種基于節點重要度的動態資源分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，構建基于數據包發送與接收的相繼故障通信網絡模型，初始化該通信網絡模型的各個參數；具體包括：

以Price網絡作為網絡模型，使用無向圖G(V,E)代表通信網絡拓撲，構建原始網絡鄰接矩陣其中V為網絡中所有節點的集合，E為網絡通訊鏈路集合，節點和鏈路的總數目分別對應N_G＝|V|以及L_G＝|E|；若所述原始網絡鄰接矩陣的第i行第j列為1，即A(i,j)＝1，代表節點i與節點j之間存在一條無向連邊；反之，若A(i,j)＝0，代表兩種情況，一種為節點i與節點j之間不存在連邊，另一種情況代表此時i＝j，即矩陣A的對角線元素為0，表示通信網絡的所有節點自身不允許同時作為數據包的發送端與接收端，即網絡中不存在自環；

步驟2，移除當前網絡中數據包負載最大的節點，模擬相繼故障的初始觸發條件；網絡節點負載的計算公式為：

式中，S_i表示節點i的負載，x,y分別為網絡中任意兩個不相同的節點，D_G(x,y)為節點x到節點y的所有最短路徑數目，D_G(x,y|i)為經過節點i的節點x到節點y的所有最短路徑數目；

步驟3，根據當前通信網絡剩余拓撲結構，計算廣播數據包時每個網絡節點應有的流量負載，預判是否有超載節點：若有，轉入步驟4，否則轉入步驟6；具體包括：

步驟3-1，將節點的數據包處理能力作為網絡中的可調度資源，即節點對于數據包的承受容量，該容量為：

C_i＝(1+α)S_i(t₀)

式中，α為容忍系數，表征通信網絡的可支配的數據包處理能力數目，S_i(t₀)表示在網絡初始時刻t₀即網絡未受到攻擊時的時刻節點i的負載；

步驟3-2，判斷t時刻節點i的負載S_i(t)是否滿足S_i(t)＞C_i，若滿足，則表示該節點i為超載節點；

步驟4，將未超載節點的可調度資源通過基于節點重要度的動態資源分配方法，分發給當前節點的一級鄰居；具體為：

每輪動態資源分配過程中，未超載節點i流入節點j的資源為C_i→j：

C_i→j＝(C_i-S_i)δ_ij

其中，節點重要度指標δ_ij為：

式中，Ω為節點i所有一級鄰居范圍內節點的集合，θ為可調節參數，決定資源流動的傾向性；

步驟5，網絡中的每個節點開始發送數據包，當網絡達到穩態后，全局判別網絡中是否存在超載節點：若有，則移除超載節點并轉入步驟3，否則，轉入步驟6；所述移除超載節點具體包括移除超載節點以及與超載節點連接的網絡連邊，通過對矩陣元素A(i,j)進行1→0轉換實現；

步驟6，計算使用基于節點重要度的動態資源分配方法后的最大連通圖占原始網絡的比例，作為通信網絡魯棒性的衡量指標；其中計算最大連通圖占原始網絡的比例具體為：計算最大連通分量中節點數量N_G'與初始網絡最大連通分量中節點數量N_G的占比。

2.實現權利要求1所述方法的基于節點重要度的動態資源分配系統，其特征在于，所述系統包括依次執行的：

構建模塊，用于構建基于數據包發送與接收的相繼故障通信網絡模型，初始化該通信網絡模型的各個參數；

初始化模塊，用于移除當前網絡中數據包負載最大的節點，模擬相繼故障的初始觸發條件；

預判模塊，用于根據當前通信網絡剩余拓撲結構，計算廣播數據包時每個網絡節點應有的流量負載，預判是否有超載節點：若有，轉入資源分配模塊，否則轉入指標計算模塊；

資源分配模塊，用于將未超載節點的可調度資源通過基于節點重要度的資源分配方法，分發給當前節點的一級鄰居；

全局判別模塊，用于實現網絡中的每個節點開始發送數據包，當網絡達到穩態后，全局判別網絡中是否存在超載節點：若有，則移除超載節點并轉入預判模塊，否則，轉入指標計算模塊；

指標計算模塊，用于計算使用基于節點重要度的動態資源分配方法后的最大連通圖占原始網絡的比例，作為通信網絡魯棒性的衡量指標。