一種有向通信網絡的鏈路重要性評價方法
【技術領域】
[0001] 本發明專利涉及一種有向通信網絡的鏈路重要性評價方法，屬于通信網絡技術領 域。
【背景技術】
[0002] 在有向通信網絡中，一旦傳輸鏈路出現故障，可能會造成通信癱瘓，鏈路重要性分 析的傳統研究方法都是從鏈路刪除或者鏈路收縮后對網絡架構的連通性造成的影響大小 進行鏈路重要性研究分析的，很少從鏈路所傳信息量的多少進行鏈路重要性判斷。這樣易 導致局部性地對鏈路重要度進行判斷而不是從全局的概念進行鏈路重要性判斷，在實際應 用中往往易產生判斷誤差。針對這些問題，提出一種有向通信網絡的鏈路重要性評價方法， 把通信鏈路傳輸的信息量作為傳輸鏈路的權重值綜合至網絡鏈路中，對鏈路重要性進行評 估分析，給網絡通信中最佳傳輸路由的選擇提供參考。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是，提供一種有向通信網絡的鏈路重要性評價方法，用 以解決上述問題。
[0004] 本發明的技術方案是:一種有向通信網絡的鏈路重要性評價方法，首先利用每條 子鏈路的傳輸概率計算出各鏈路的信息量，并且將其作為鏈路權重值，尋找出初始節點與 目的節點全部傳輸路由，將每條鏈路中的子鏈路分別進行對應的加權后求和得到各鏈路總 權重值，并將總權重值取倒數得到鏈路的評估系數，通過每條鏈路的評估系數對鏈路進行 重要性評價。
[0005] 具體步驟為：
[0006] Step 1:建立網絡節點關系模型：
[0007] 針對一個具有m個節點的網絡拓撲圖建立一個概率傳輸方陣A，記該概率傳輸方陣 為A = [ P (ai，a j) ] mxm，其中P (ai，a j)表示節點ai傳遞信息至a j的概率。
[0008] Step 2:確定權重函數F[P(ai，aj)]:
[0009] 事件的不確定程度可以用事件出現的概率來描述，信息量是對消息發生的概率的 度量，消息中包含的信息量與消息發生的概率密切相關，消息出現的概率越小，則消息中包 含的信息量就越大;反之，消息出現的概率越大，則消息中包含的信息量就越小。數學家香 農在題為"通訊的數學理論"的論文中指出："信息是用來消除隨機不定性的東西"。由信息 的定義可知，在通信過程中，收信者所獲取的信息量，在數量上等于通信前后不確定性的消 除。定義一個m階方陣8=[13^而）] 11^111，其中每個元素13^，3」)表示從節點31到3」的鏈路權 重F[P(ai，aj)]，假定節點ai和節點aj，以及節點aj和節點ak的傳輸先驗概率分別為P(ai，aj) 和P(aj，a k)，且滿足0<P(ai，aj) < l、0<P(aj，ak) < 1。
[0010] 所述權重函數FtPUi，^)]的滿足以下條件：
[0011] (1)若PUi.ajXPUhaiOJlhFEPUiajUSFEPUhak)];
[0012]S2^p(ai，aj)>p(aj，ak)，^J:F[P(ai，aj)]<F[P(aj，ak)];
[0013] gp函數F[P(ai，aj)]是先驗概率P(ai，aj)的單調遞減函數；
[0014] (2)兩個節點間不存在信息傳輸時其直接子鏈路權重為無窮大，即在？(&1， &」）=0 時，有:？[卩(&1，&」)]4〇〇;
[0015] (3)兩個節點間傳輸有且僅有一條可行的傳輸直接子鏈路，即以概率1傳輸信息 時，該鏈路權重為〇,即P(ai，aj) = l時，故有:F[P(ai，aj)]4〇;
[0016] (4)在網絡節點拓撲圖中，相鄰的兩條直接子鏈路之和F[P(ai，aj)]+F[P(aj，a k)] 與相鄰直接子鏈路的自變量的聯合概率有關，即：
[0017] F[P(ai,aj；aj,ak)] =F[P(ai,aj)]+F[P(aj,ak)]；
[0018] 根據以上可總結出，滿足上述條件的映射關系的權重函數F[P(ai，aj)]應為：
[0020] 所述權重函數F[P(ai，aj)]實際為通信鏈路的信息量表達式。
[0021] Step 3:根據權重函數，將概率傳輸方陣轉換為網絡拓撲圖的權重矩陣B=[b(ai， ￡lj ) ]mXm〇
[0022] Step 4:構建網絡關聯矩陣：
[0023]對一個具有m個節點的網絡拓撲圖建立一個關聯矩陣，其表示為：C =[ e (ai， aj)]mxm其代表節點ai至節點^的直接子鏈路，對于方陣的建立，遵循以下規則： 1、， ^一 士、、， ， f Q;若節點與節點fif,間無直接子鏈路
[0024]⑴關聯矩陣兀素定乂為：若節點與節點~間有趙子鏈路&
[0025] (2)若節點ai至節點aj的之間有多條直接子鏈路，比如存在直接子鏈路es、ek，則對 兩條直接子鏈路進行邏輯"或"運算，即元素定義為：;
[0026] (3)將％作為第m個節點，即關聯矩陣的第m列反映了目的節點叫的連接狀況。
[0027] Step 5:關聯矩陣的節點消除變換：
[0028] 建立關聯矩陣中新元素生成模型：（和、,",.）=）_ (如,，4)十(如、?《/)，以消除 初始節點as與目的節點ai之間的節點a。，消除節點a。表示刪除原關聯矩陣的第c行和第c列 進行關聯矩陣降階，其中" ?"表示邏輯"與"運算，" ? "表示邏輯"或"運算，e(as，ai)表示消 除節點a。后產生的新關聯矩陣的元素，經過迭代降階最終得到只剩起始節點和目的節點的 一個二階矩陣，將二階矩陣除起始節點與目的節點對應的矩陣元素外的其余元素歸零。此 時該二階方陣中只剩下一個非〇元素，將這個非〇元素進行邏輯運算化簡，這個元素即表示 起始節點和目的節點的所有連接狀況，將所有邏輯"或"拆分，拆分后而形成的所有邏輯 "與"表達式即為起始節點與目的節點之間的全部可能傳輸鏈路。
[0029] Step 6:鏈路重要性評價分析：
[0030] 一條完整的通信網絡鏈路定義為初始節點至目的節點間進行通信時通過的所有 直接子鏈路的有序組合，對于完整的通信網絡鏈路來說，直接子鏈路信息量越大，表示直接 子鏈路的權重值越大，對應的該完整的鏈路總權重值也越大，意味著信息通過此鏈路傳輸 的概率越小，鏈路相對整個網絡架構來說重要性較低;反之，直接子子鏈路的信息量越小， 表示直接子子鏈路的權重值越小，對應的完整的通信鏈路的權重也越小，意味著信息通過 此鏈路傳輸的概率越大，此時鏈路相對整個網絡架構來說重要性更高。因此將鏈路重要性 定義為與每條完整鏈路的評估系數相關，評估系數為每條完整鏈路的總權重值，總權重值 越大，對應的評估系數越小，表示該完整鏈路的重要性相對較低;反之，總權重值越小，對應 的評估系數越大，表示該完整鏈路的重要性相對較高。依據鏈路重要性定義，對Step 4、 Step 5所產生的起始節點與目的節點的全部傳輸鏈路，根據網絡拓撲圖的權重矩陣B=[b (auaJLxm，將權重矩陣中對應的權重元素值代入各傳輸鏈路的直接子鏈路中，并對各個 傳輸鏈路中各個邏輯"與"運算的直接子鏈路的權重值進行算術相加得出各傳輸鏈路的總 權重值，通過將總權重值取倒數得到評估系數，將然后根據各鏈路的評估系數進行路徑重 要性評價，評估系數越大，傳輸鏈路對網絡的重要性越高;反之，評估系數越小，傳輸鏈路對 網絡的重要性越低。在進行網絡信息傳輸時可據此來考慮鏈路的擇取使用。
[0031]本發明的有益效果是：
[0032] 1、本發明專利為有向通信鏈路的重要性判斷提供一種新的評價方法，不僅為通信 最佳傳輸鏈路的選擇提供參考，而且對提升互聯網用戶的網絡體驗及互聯網環境也至關重 要。
[0033] 2、本發明專利通過