本發(fā)明涉及一種局部帶寬分配方法。

背景技術(shù)：

Barabási和Albert的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型和Watts和Strogatz的小世界網(wǎng)絡(luò)模型揭示了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)規(guī)律，在過去的10多年，推動(dòng)了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的迅速發(fā)展。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)是不均勻的，由許多子網(wǎng)絡(luò)組成。子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的連接比較緊密，而子網(wǎng)之間節(jié)點(diǎn)的連接比較稀疏，這一現(xiàn)象在人工網(wǎng)絡(luò)和自然網(wǎng)絡(luò)中都比較常見，稱之為網(wǎng)絡(luò)中的社團(tuán)結(jié)構(gòu)(community structure)。社團(tuán)結(jié)構(gòu)成為了繼小世界和無標(biāo)度特性之后復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中最普遍和最重要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬性之一。隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的不斷成熟，研究者對很多復(fù)雜的互連系統(tǒng)，包括社會網(wǎng)絡(luò)、Internet和World Wide Web(WWW)等各種網(wǎng)絡(luò)，都從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的視角去研究其統(tǒng)計(jì)特征和實(shí)際應(yīng)用。現(xiàn)代社會處在一個(gè)大數(shù)據(jù)、大流量的時(shí)代，高度依賴于這些網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常高效運(yùn)行。然而，在處于擁塞的情況下，這些網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率會大大降低并可能造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓，極大地影響人們的工作與生活。如何提高這些網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率從而避免擁塞，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。其中高效網(wǎng)絡(luò)帶寬分配機(jī)制是提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的最有效的路徑之一，目前研究者們主要是從全局的角度，如邊介數(shù)等，確定每條鏈路的帶寬。在局部帶寬設(shè)置過程中，目前采用連接鏈路節(jié)點(diǎn)的度來確定，而度僅反映節(jié)點(diǎn)鄰居的信息，不能反映節(jié)點(diǎn)的局部重要性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種局部帶寬分配方法；該方法對如何提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率方面具有重要的應(yīng)用前景。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種局部帶寬分配方法，主要包括以下步驟：

第一步、將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的社團(tuán)；

第二步、計(jì)算每個(gè)社團(tuán)每條鏈路的鏈路社團(tuán)重要度；

第三步、根據(jù)節(jié)點(diǎn)鏈路社團(tuán)重要度，確定局部鏈路的帶寬。

優(yōu)選地，所述第一步將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的社團(tuán)的方法為應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)探測算法，在同一社團(tuán)內(nèi)部，節(jié)點(diǎn)之間連接相對緊密，而在社團(tuán)之間的節(jié)點(diǎn)之間的連接相對稀疏，以網(wǎng)絡(luò)中模塊度最小為原則劃分將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同社團(tuán)，其中Nc表示網(wǎng)絡(luò)中社團(tuán)的數(shù)目，M表示網(wǎng)絡(luò)中連接的總數(shù)，m_c表示社團(tuán)c內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的連接數(shù)，d_c表示社團(tuán)c內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)度數(shù)之和。

優(yōu)選地，所述第二步中計(jì)算每個(gè)社團(tuán)每條鏈路的鏈路社團(tuán)重要度的計(jì)算公式是基于網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣中表示社團(tuán)的特征值，以此來量化網(wǎng)絡(luò)鏈路社團(tuán)結(jié)構(gòu)，該計(jì)算公司如下：

其中v_ik和u_jk分別表示v_i和u_j的第k個(gè)元素，λ_k為特征值；為使測量參數(shù)的和為1,定義I_e＝P_e/c,滿足

優(yōu)選地，所述第三步中根據(jù)節(jié)點(diǎn)鏈路社團(tuán)重要度來確定局部鏈路的帶寬的計(jì)算方法如下：對于第i個(gè)社團(tuán)C_i內(nèi)的第e條鏈路的帶寬分配公式為

其中，I_e表示鏈路e的鏈路社團(tuán)重要度，表示社團(tuán)C_i內(nèi)鏈路的數(shù)目，α表示可調(diào)參數(shù)。本發(fā)明基于鏈路的局部重要性，提出了一種新的局部帶寬分配方法。首先應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)探測算法，將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同社團(tuán)(局部)，然后計(jì)算每條鏈路的社團(tuán)重要度，最后根據(jù)鏈路社團(tuán)重要度大小確定每個(gè)社團(tuán)內(nèi)的鏈路帶寬分配。隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，該方法對如何提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率方面具有重要的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明局部帶寬分配方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

參照圖1，本發(fā)明實(shí)施例一種局部帶寬分配方法，主要包括以下步驟：

第一步、應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)探測算法，將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的社團(tuán)；在同一社團(tuán)內(nèi)部，節(jié)點(diǎn)之間連接相對緊密，而在社團(tuán)之間的節(jié)點(diǎn)之間的連接相對稀疏，以網(wǎng)絡(luò)中模塊度最小為原則劃分將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同社團(tuán)，其中Nc表示網(wǎng)絡(luò)中社團(tuán)的數(shù)目，M表示網(wǎng)絡(luò)中連接的總數(shù)，m_c表示社團(tuán)c內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的連接數(shù)，d_c表示社團(tuán)c內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)度數(shù)之和。

第二步、計(jì)算每個(gè)社團(tuán)每條鏈路的鏈路社團(tuán)重要度，其計(jì)算公式是基于網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣中表示社團(tuán)的特征值，以此來量化網(wǎng)絡(luò)鏈路社團(tuán)結(jié)構(gòu)，該計(jì)算公司如下：

其中v_ik和u_jk分別表示v_i和u_j的第k個(gè)元素，λ_k為特征值；為使測量參數(shù)的和為1,定義I_e＝P_e/c,滿足

第三步、根據(jù)節(jié)點(diǎn)鏈路社團(tuán)重要度，確定局部鏈路的帶寬，其計(jì)算方法如下：對于第i個(gè)社團(tuán)C_i內(nèi)的第e條鏈路的帶寬分配公式為

其中，I_e表示鏈路e的鏈路社團(tuán)重要度，表示社團(tuán)C_i內(nèi)鏈路的數(shù)目，α表示可調(diào)參數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例基于鏈路的局部重要性，提出了一種新的局部帶寬分配方法。首先應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)探測算法，將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同社團(tuán)(局部)，然后計(jì)算每條鏈路的社團(tuán)重要度，最后根據(jù)鏈路社團(tuán)重要度大小確定每個(gè)社團(tuán)內(nèi)的鏈路帶寬分配。隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，該方法對如何提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率方面具有重要的應(yīng)用前景。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。