基于复杂梯度网络的能效优化传输方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于复杂梯度网络的能效优化传输的方法，所述方法包括：(A)对底网上的每个节点赋予标量场；(B)根据对底网上的每个节点赋予的标量场计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值；(C)根据计算的传输函数值选择出当前节点进行信息传输的最佳下一跳节点。本发明专利技术在保障服务质量的前提下解决了网络能效低、能耗大的问题，同时也顺应时代要求节能减排。

【技术实现步骤摘要】
基于复杂梯度网络的能效优化传输方法和系统
本专利技术涉及网络能效
，更具体地讲，涉及一种基于复杂梯度网络的能效优化传输的方法和系统。
技术介绍
近年来，从复杂网络的角度研究复杂系统引起了科学家们极大的兴趣。这一领域的主要研究内容包括：网络的静态结构、网络演化动力学、网络结构与功能关系以及复杂网络理论实际应用等方面。其中，网络结构与功能关系是本领域的研究关键之所在。网络功能多种多样，不同实际网络实现不同功能，输运功能是许多复杂网络的重要功能。网络输运特性不仅与网络结构有关，而且与选取的路由法则有关。在许多真实网络中，输运过程是由某些实体的局域梯度所导致，网络上物质、能量或信息的输运沿着这些实体的局域梯度方向进行。由梯度驱动机制导致输运动力学的网络称为复杂梯度网络，输运动力学行为取决于基网结构和梯度特性。人们在研究复杂网络结构对传输的影响时，通常采用的网络设计原则是超额资源供给和冗余设计，仅仅考虑了如何保证服务质量和解决网络拥塞的问题。例如，Zheng等人研究了度的拥塞和复杂运输网络的效率，通过基于流量的链路成本函数描述拥塞影响；Niu等人提出了复杂梯度网络上的一种优化传输策略，分析了梯度场和局部结构的关系；Bogdan等提出复杂网络上的基于局部信息路由的拥塞梯度驱动传输，分析了多种拥塞感知度的下的传输行为。现有技术大部分是研究网络拥塞问题，并没有涉及能效问题，并且随着网络规模越来越大，网络的高能耗、低效率问题日益突出。现阶段，节能减排也上升为国家战略之一，ICT(InformationCommunicationTechnology)的能耗又是占了全球能耗的2％，因此，提高能量利用效率已是迫在眉睫的任务。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提出了一种基于复杂梯度网络的能效优化传输方法和系统。根据本专利技术的一方面提供了基于复杂梯度网络的能效优化传输方法，所述方法包括：(A)对底网上的每个节点赋予标量场；(B)根据对底网上的每个节点赋予的标量场计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值；(C)根据计算的传输函数值选择出当前节点进行信息传输的最佳下一跳节点。优选地，步骤(B)包括：(B1)根据底网上的每个节点的标量场计算每个节点的点势；(B2)根据点势计算底网上当前节点与其各个邻居节点之间的势差；(B3)根据势差计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的概率；(B4)根据概率计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值。优选地，通过下面的等式来计算底网上的节点x的点势：其中，m表示节点x的邻居节点的个数，m≥1，且为正整数，Kj表示节点x的第j个邻居节点的度，β为调节因子。优选地，步骤(B2)中势差由等式Ry＝Ei-Ey求出，其中，Ei为底网上当前节点i的点势，Ey为当前节点i的邻居节点y的点势，Ry为当前节点i与其邻居节点y的势差。优选地，步骤(B3)中概率为P(i→y)：其中，γ≥0，Rk为当前节点i与其第K个邻居节点的势差，P(i→y)为当前节点i进行信息传输至其邻居节点y的概率。优选地，步骤(B4)中传输函数值为L(i→y)：其中，diy表示当前节点i到其邻居节点y的空间距离，α为调节因子，L(i→y)表示当前节点i进行信息传输至其邻居节点y的传输函数值。优选地，步骤(C)包括：取传输函数值最大时相对应的邻居节点计算拥塞指数，当拥塞指数小于1时，确定该邻居节点作为当前节点进行信息传输的最优下一跳节点。本专利技术的另一方面提供了一种基于复杂梯度网络的能效优化传输的系统，所述系统包括：计算模块，用于对底网上的每个节点赋予标量场，并根据对底网上的每个节点赋予的标量场计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值；优化模块，用于根据计算的传输函数值选择出当前节点进行信息传输的最佳下一跳节点。优选地，计算模块包括：点势求取单元，根据底网上的每个节点的标量场计算每个节点的点势，势差求取单元，根据点势计算底网上当前节点与其各个邻居节点之间的势差，概率求取单元，根据势差计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的概率，传输函数值求取单元，根据概率计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值。优选地，点势求取单元通过下面的等式来计算底网上的节点x的点势：其中，m表示节点x的邻居节点的个数，m≥1，且为正整数，Kj表示节点x的第j个邻居节点的度，β为调节因子。优选地，势差求取单元通过等式Ry＝Ei-Ey求出势差，其中，Ei为底网上当前节点i的点势，Ey为当前节点i的邻居节点y的点势，Ry为当前节点i与其邻居节点y的势差。优选地，概率求取单元通过下面的等式来计算概率P(i→y)：其中，γ≥0，Rk为当前节点i与其第K个邻居节点的势差，P(i→y)为当前节点i进行信息传输至其邻居节点y的概率。优选地，传输函数值求取单元通过下面的等式来计算传输函数值L(i→y)：其中，diy表示当前节点i到其邻居节点y的空间距离，α为调节因子，L(i→y)表示当前节点i进行信息传输至其邻居节点y的传输函数值。优选地，优化模块取传输函数值最大时相对应的邻居节点计算拥塞指数，当拥塞指数小于1时，确定该邻居节点作为当前节点i进行信息传输的最优下一跳节点本专利技术的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有程序，所述计算机程序被处理器运行时，处理器执行权利要求1-7中任一项所述的方法。本专利技术的另一方面提供了一种计算机设备，包括处理器和存储计算机程序的存储器，所述计算机程序被处理器运行时，处理器执行权利要求1-7中任一项所述的方法。在本专利技术中，将信息流动的网络看作一种能量梯度网络，按照能量递减的方向传输信息流，按需分配能量，使从数据中心经过CDN(ContentDeliveryNetwork)镜像到用户的传输过程以能量为驱动，这样，每个节点可以根据自身的能力主动传输信息流，还可以根据邻居节点的“势”有效的选取能效高的路径。在保障服务质量的前提下解决了网络能效低、能耗大的问题，同时也顺应时代要求节能减排。附图说明通过以下结合附图进行的描述，本专利技术的示例性实施例的以上和其他方面、特点和优点将会更加清楚，在附图中：图1示出根据本专利技术示例性实施例的基于复杂梯度网络的能效优化传输方法的流程图；图2示出根据本专利技术示例性实施例的计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值的流程图；图3示出根据本专利技术示例性实施例的基于复杂梯度网络的能效优化传输系统的框图；图4示出根据本专利技术示例性实施例的基于复杂梯度网络的能效优化传输系统的计算模块的框图。在附图中，相同的标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。具体实施方式提供以下参照附图的描述以帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本专利技术的示例性实施例。以下参照附图的描述包括各种特定细节以帮助理解，但是所述特定细节将仅被视为示例性的。因此，本领域普通技术人员将意识到，在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下，可对这里描述的实施例进行各种改变和修改。此外，为了清晰和简要，可省略公知功能和结构的描述。以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于字面含义，而是仅由专利技术者使用以使得能够清楚和一致地理解本专利技术。因此，本领域技术人员应该清楚的是，提供本专利技术的示例性实施例的以下描述仅是说明的目的，而不是限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于复杂梯度网络的能效优化传输的方法，其特征在于，所述方法包括：(A)对底网上的每个节点赋予标量场；(B)根据对底网上的每个节点赋予的标量场计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值；(C)根据计算的传输函数值选择出当前节点进行信息传输的最佳下一跳节点。

【技术特征摘要】
1.一种基于复杂梯度网络的能效优化传输的方法，其特征在于，所述方法包括：(A)对底网上的每个节点赋予标量场；(B)根据对底网上的每个节点赋予的标量场计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值；(C)根据计算的传输函数值选择出当前节点进行信息传输的最佳下一跳节点。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(B)包括：(B1)根据底网上的每个节点的标量场计算每个节点的点势；(B2)根据点势计算底网上当前节点与其各个邻居节点之间的势差；(B3)根据势差计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的概率；(B4)根据概率计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过下面的等式来计算底网上的节点x的点势：其中，m表示节点x的邻居节点的个数，m≥1，且为正整数，Kj表示节点x的第j个邻居节点的度，β为调节因子。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(B2)中势差由等式Ry＝Ei-Ey求出，其中，Ei为底网上当前节点i的点势，Ey为当前节点i的邻居节点y的点势，Ry为当前节点i与其邻居节点y的势差。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(B3)中概率为P(i→y)：其中，γ≥0，Rk为当前节点i与其第K个邻居节点的势差，P(i→y)为当前节点i进行信息传输至其邻居节点y的概率。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(B4)中传输函数值为L(i→y)：其中，diy表示当前节点i到其邻居节点y的空间距离，α为调节因子，L(i→y)表示当前节点i进行信息传输至其邻居节点y的传输函数值。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(C)包括：取传输函数值最大时相对应的邻居节点计算拥塞指数，当拥塞指数小于1时，确定该邻居节点作为当前节点i进行信息传输的最优下一跳节点。8.一种基于复杂梯度网络的能效优化传输的系统，其特征在于，所述系统包括：计算模块，用于对底网上的每个节点赋予标量场，并根据对底网上的每个节点赋予的标量场计算当前节点进行信息传输至其各个...

【专利技术属性】
技术研发人员：周金和，宋莎莎，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11