CN106780070A - 一种局部带宽分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种局部带宽分配方法，其特征在于包括以下步骤：第一步、将复杂网络划分为不同的社团；第二步、计算每个社团每条链路的链路社团重要度；第三步、根据节点链路社团重要度，确定局部链路的带宽。随着复杂网络在众多领域的广泛应用，该方法对如何提高网络的传输效率方面具有重要的应用前景。

Description

一种局部带宽分配方法

技术领域

本发明涉及一种局部带宽分配方法。

背景技术

Barabási和Albert的无标度网络模型和Watts和Strogatz的小世界网络模型揭示了网络结构的本质规律，在过去的10多年，推动了复杂网络研究的迅速发展。进一步的研究发现，多数现实网络是不均匀的，由许多子网络组成。子网络内节点之间的连接比较紧密，而子网之间节点的连接比较稀疏，这一现象在人工网络和自然网络中都比较常见，称之为网络中的社团结构(community structure)。社团结构成为了继小世界和无标度特性之后复杂网络中最普遍和最重要的拓扑结构属性之一。随着复杂网络理论的不断成熟，研究者对很多复杂的互连系统，包括社会网络、Internet和World Wide Web(WWW)等各种网络，都从复杂网络的视角去研究其统计特征和实际应用。现代社会处在一个大数据、大流量的时代，高度依赖于这些网络系统的正常高效运行。然而，在处于拥塞的情况下，这些网络的传输效率会大大降低并可能造成网络系统的瘫痪，极大地影响人们的工作与生活。如何提高这些网络的传输效率从而避免拥塞，具有很重要的现实意义。其中高效网络带宽分配机制是提升网络传输效率的最有效的路径之一，目前研究者们主要是从全局的角度，如边介数等，确定每条链路的带宽。在局部带宽设置过程中，目前采用连接链路节点的度来确定，而度仅反映节点邻居的信息，不能反映节点的局部重要性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种局部带宽分配方法；该方法对如何提高网络的传输效率方面具有重要的应用前景。

为了达到上述目的，本发明一种局部带宽分配方法，主要包括以下步骤：

第一步、将复杂网络划分为不同的社团；

第二步、计算每个社团每条链路的链路社团重要度；

第三步、根据节点链路社团重要度，确定局部链路的带宽。

优选地，所述第一步将复杂网络划分为不同的社团的方法为应用复杂网络社团探测算法，在同一社团内部，节点之间连接相对紧密，而在社团之间的节点之间的连接相对稀疏，以网络中模块度最小为原则划分将网络划分为不同社团，其中Nc表示网络中社团的数目，M表示网络中连接的总数，m_c表示社团c内节点之间的连接数，d_c表示社团c内所有节点度数之和。

优选地，所述第二步中计算每个社团每条链路的链路社团重要度的计算公式是基于网络邻接矩阵中表示社团的特征值，以此来量化网络链路社团结构，该计算公司如下：

其中v_ik和u_jk分别表示v_i和u_j的第k个元素，λ_k为特征值；为使测量参数的和为1,定义I_e＝P_e/c,满足

优选地，所述第三步中根据节点链路社团重要度来确定局部链路的带宽的计算方法如下：对于第i个社团C_i内的第e条链路的带宽分配公式为

其中，I_e表示链路e的链路社团重要度，表示社团C_i内链路的数目，α表示可调参数。本发明基于链路的局部重要性，提出了一种新的局部带宽分配方法。首先应用复杂网络社团探测算法，将网络划分为不同社团(局部)，然后计算每条链路的社团重要度，最后根据链路社团重要度大小确定每个社团内的链路带宽分配。随着复杂网络在众多领域的广泛应用，该方法对如何提高网络的传输效率方面具有重要的应用前景。

附图说明

图1为本发明局部带宽分配方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参照图1，本发明实施例一种局部带宽分配方法，主要包括以下步骤：

第一步、应用复杂网络社团探测算法，将复杂网络划分为不同的社团；在同一社团内部，节点之间连接相对紧密，而在社团之间的节点之间的连接相对稀疏，以网络中模块度最小为原则划分将网络划分为不同社团，其中Nc表示网络中社团的数目，M表示网络中连接的总数，m_c表示社团c内节点之间的连接数，d_c表示社团c内所有节点度数之和。

第二步、计算每个社团每条链路的链路社团重要度，其计算公式是基于网络邻接矩阵中表示社团的特征值，以此来量化网络链路社团结构，该计算公司如下：

其中v_ik和u_jk分别表示v_i和u_j的第k个元素，λ_k为特征值；为使测量参数的和为1,定义I_e＝P_e/c,满足

第三步、根据节点链路社团重要度，确定局部链路的带宽，其计算方法如下：对于第i个社团C_i内的第e条链路的带宽分配公式为

其中，I_e表示链路e的链路社团重要度，表示社团C_i内链路的数目，α表示可调参数。本发明实施例基于链路的局部重要性，提出了一种新的局部带宽分配方法。首先应用复杂网络社团探测算法，将网络划分为不同社团(局部)，然后计算每条链路的社团重要度，最后根据链路社团重要度大小确定每个社团内的链路带宽分配。随着复杂网络在众多领域的广泛应用，该方法对如何提高网络的传输效率方面具有重要的应用前景。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种局部带宽分配方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

第一步、将复杂网络划分为不同的社团；

第二步、计算每个社团每条链路的链路社团重要度；

第三步、根据节点链路社团重要度，确定局部链路的带宽。

2.根据权利要求1所述的一种局部带宽分配方法，其特征在于，所述第一步将复杂网络划分为不同的社团的方法为应用复杂网络社团探测算法，以网络中模块度最小为原则划分将网络划分为不同社团，其中Nc表示网络中社团的数目，M表示网络中连接的总数，m_c表示社团c内节点之间的连接数，d_c表示社团c内所有节点度数之和。

3.根据权利要求1所述的一种局部带宽分配方法，其特征在于，所述第二步中计算每个社团每条链路的链路社团重要度的计算公式是基于网络邻接矩阵中表示社团的特征值，以此来量化网络链路社团结构，该计算公司如下：

$P_{e(i,j)}=\underset{k=1}{\overset{c}{\Σ}}\frac{2v_{ik}{u}_{jk}}{{\mathrm{\λ}}_k},$

其中v_ik和u_jk分别表示v_i和u_j的第k个元素，λ_k为特征值；为使测量参数的和为1,定义I_e＝P_e/c,满足

4.根据权利要求1所述的一种局部带宽分配方法，其特征在于，所述第三步中根据节点链路社团重要度来确定局部链路的带宽的计算方法如下：对于第i个社团C_i内的第e条链路的带宽分配公式为

$D_e=\frac{{\left(I_e\right)}^{\mathrm{\α}}}{\underset{e\∈C_i,e=1}{\overset{N_{C_i}}{\Σ}}{\left(I_e\right)}^{\mathrm{\α}}};$

其中，I_e表示链路e的链路社团重要度，表示社团C_i内链路的数目，α表示可调参数。