一种电力骨干通信网节点重要度识别方法技术

本发明专利技术公开了一种电力骨干通信网节点重要度识别方法，结合复杂网络异构性，基于电力骨干通信网拓扑结构，构建网络节点差异性矩阵；依据通信业务的特点，将链路流量作为链路的权重，构建网络链路差异性矩阵；综合考虑网络节点差异性和链路差异性，构建网络异构性矩阵，并通过异构性矩阵计算节点重要度。本发明专利技术方法不仅考虑了节点的度、度分布对网络的贡献，同时融合了连接通信节点的链路承载的业务流量，反映了业务对于节点重要度的贡献，该方法涉及的算法计算形式简洁，复杂度低，能较好的适应规模较大的电力骨干通信网的节点重要度识别。

A Node Importance Recognition Method for Power Backbone Communication Network

【技术实现步骤摘要】
一种电力骨干通信网节点重要度识别方法
本专利技术涉及电力通信网
，具体涉及一种电力骨干通信网节点重要度识别方法。
技术介绍
随着通信技术的发展及信息传递需求的急剧增长，通信网的网络规模越来越庞大，其结构也日趋复杂，网络的可靠性需求也越来越高。通信节点是通信网络的核心元素，承担着上、下业务及业务转发的功能，其重要性与节点所在网络中的位置和承载业务安全等级、服务质量及业务数量密切相关。如果网络中核心节点遭到破坏，就会影响业务的正常传输。当网络中5％～10％的关键节点被破坏时，整个通信网就会崩溃，导致通信中断。为增强网络防护能力，降低网络运行风险，准确识别通信网的关键节点并进行重点保护极为重要。现有的衡量节点重要度的方法，如节点收缩法、节点删除法、介数法等，大多以连接度、介数、聚类系数和自然连通度等指标的一种或几种作为参考指标，通过假设节点或链路失效后的情况分析节点重要度。这些方法在分析节点重要度时多数只考虑了网络拓扑自身的特性，而忽略了网络承载业务对节点重要度的影响，因而得出的结论有时较为片面，不能准确反映通信网络的节点特性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种电力骨干通信网节点重要度识别方法，复杂度低，能较好的适应规模较大的复杂通信网络。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种电力骨干通信网节点重要度识别方法，包括如下步骤：S1、根据实际电力骨干通信网的网络拓扑，构建与之相对应的网络模型，并建立相应的邻接矩阵A(G)，所述邻接矩阵A(G)表示为：A(G)中的元素aij定义为：aij＝0表示节点vi与节点vj间无链路或链路工作状态失效；aij＝1表示节点vi与节点vj间有链路且链路工作状态正常，i,j∈{1,2,...,N}，N为电力骨干通信网中的节点数量；S2、根据步骤S1中得到的邻接矩阵构建所述电力骨干通信网的节点差异性矩阵S(G)，S(G)的元素sij按下式计算：sij＝[1-p(ki)]·N·aij；其中，p(ki)为节点vi的连接度分布概率，ki表示节点vi的度；p(ki)＝n/N，n为电力骨干通信网中度的值为ki的节点数，1≤n≤N；S3、根据所述电力骨干通信网的业务承载情况建立目标网络的链路流量加权矩阵W(G)：W(G)中的元素wij定义为：wij＝0表示节点vi与节点vj间无链路、链路工作状态失效或无业务；wij＝Eij表示节点vi与节点vj间有链路且链路工作状态正常并有业务；Eij为节点vi与节点vj所连链路的线路流量权值；S4、建立所述电力骨干通信网的链路差异性矩阵D(G)：其中，元素dij为：dij＝ki·[1-p(ki)]·N·wij；其中ki为节点vi的度，N为电力骨干通信网中的节点个数，wij为链路流量加权矩阵W(G)的元素；S5、由节点差异性矩阵S(G)和链路差异性矩阵D(G)，建立网络异构性矩阵X(G)：可得X(G)的元素xij为：xij＝αsij+βdij＝α[1-p(ki)]·N·aij+βki[1-p(ki)]·N·wij；式中，α和β分别为节点差异性的权重和链路差异性的权重，且满足α+β＝1；S6、由网络异构性矩阵X(G)计算所述电力骨干通信网中各节点的重要度值，重要度值计算公式如下：其中Ii是节点vi的重要度值，N为电力骨干通信网的节点数量。进一步地，步骤S1中，所述网络模型表示如下：G＝(V，E)；其中V＝{v1,v2,...,vN}为所述电力骨干通信网中的节点的集合，N为节点的数量，E＝{e1,e2,...,eM}表示电力骨干通信网中的链路的集合，链路为连接通信节点以实现信息传递的通信链路，M为链路的数量。进一步地，步骤S3中，所述节点vi与节点vj所连链路的线路流量权值的计算方式为：设定统一的带宽单位，则Eij＝节点vi与节点vj所连链路的业务流量需求/统一的带宽单位。本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于电力骨干通信的网拓扑结构，定义了网络节点差异性矩阵，依据通信业务的特点，将链路流量作为链路的权重，定义了网络链路差异性矩阵，最后综合考虑网络节点的节点差异性和链路差异性，构建网络异构性矩阵，并以节点异构性与全网异构性的比值作为节点重要度。本专利技术提供的电力骨干通信网节点重要度识别方法不仅考虑了节点的度、度分布对网络的贡献，同时融合了业务流量，反映了节点承载业务对于全网络承载业务的贡献，该方法涉及的算法计算形式简洁，复杂度低，能较好的适应规模较大的复杂通信网络。附图说明图1为本专利技术实施例的方法流程示意图；图2为本专利技术实施例的网络模型示意图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围并不限于本实施例。如图1所示，一种电力骨干通信网节点重要度识别方法，包括如下步骤：S1、根据实际电力骨干通信网的网络拓扑，构建与之相对应的网络模型，所述网络模型可用图G表示如下：G＝(V，E)；其中V＝{v1,v2,...,vN}为所述电力骨干通信网中的节点的集合，所述节点主要为光传输设备，N为节点的数量，E＝{e1,e2,...,eM}表示电力骨干通信网中的链路的集合，链路为连接通信节点以实现信息传递的通信链路(主要为光缆)，M为链路的数量；相应的邻接矩阵A(G)可表示为A(G)中的元素aij定义为：aij＝0表示节点vi与节点vj间无链路或链路工作状态失效；aij＝1表示节点vi与节点vj间有链路且链路工作状态正常，i,j∈{1,2,...,N}。以图2所示某电力骨干通信网局部网络为例，进行验证，该网络包含17个节点和20条链路。该网络模型G的邻接矩阵可表示如下：S2、根据步骤S1中得到的邻接矩阵构建所述电力骨干通信网的节点差异性矩阵S(G)，S(G)的元素sij按下式计算：sij＝[1-p(ki)]·N·aij；其中，p(ki)为节点vi的连接度分布概率，ki表示节点vi的度；p(ki)＝n/N，n为电力骨干通信网中度的值为ki的节点数，1≤n≤N。例如，当网络中度的值为ki的节点数为1时，则p(ki)＝1/N，当网络中度的值为ki的节点数为2时，则p(ki)＝2/N，以此类推。在本实施例中，得到图G的节点差异性矩阵为：S3、根据所述电力骨干通信网的业务承载情况建立目标网络的链路流量加权矩阵W(G)：W(G)中的元素wij定义为：wij＝0表示节点vi与节点vj间无链路、链路工作状态失效或无业务；wij＝Eij表示节点vi与节点vj间有链路且链路工作状态正常并有业务；Eij为节点vi与节点vj所连链路的线路流量权值；在本实施例中，所述节点vi与节点vj所连链路的线路流量权值的计算方式为：设定统一的带宽单位，则Eij＝节点vi与节点vj所连链路的业务流量需求/统一的带宽单位。图2所示的电力骨干通信网的各个节点之间的业务流量如表1所示。为便于后续计算，将业务流量按1Gbit/s的带宽单位统一进行简化折算。表1电力骨干通信网业务流量根据表1，将各个链路对应的M作为该链路的线路流量权值，则可以得到流量加权矩阵W(G)为：S4、建立所述电力骨干通信网的链路差异性矩阵D(G)：式中，元素dij表示为：dij＝ki·[1-p(ki)]·N·wij；其中ki为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力骨干通信网节点重要度识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据实际电力骨干通信网的网络拓扑，构建与之相对应的网络模型，并建立相应的邻接矩阵A(G)，所述邻接矩阵A(G)表示为：

【技术特征摘要】
1.一种电力骨干通信网节点重要度识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据实际电力骨干通信网的网络拓扑，构建与之相对应的网络模型，并建立相应的邻接矩阵A(G)，所述邻接矩阵A(G)表示为：A(G)中的元素aij定义为：aij＝0表示节点vi与节点vj间无链路或链路工作状态失效；aij＝1表示节点vi与节点vj间有链路且链路工作状态正常，i,j∈{1,2,...,N}，N为电力骨干通信网中的节点数量；S2、根据步骤S1中得到的邻接矩阵构建所述电力骨干通信网的节点差异性矩阵S(G)，S(G)的元素sij按下式计算：sij＝[1-p(ki)]·N·aij；其中，p(ki)为节点vi的连接度分布概率，ki表示节点vi的度；p(ki)＝n/N，n为电力骨干通信网中度的值为ki的节点数，1≤n≤N；S3、根据所述电力骨干通信网的业务承载情况建立目标网络的链路流量加权矩阵W(G)：W(G)中的元素wij定义为：wij＝0表示节点vi与节点vj间无链路、链路工作状态失效或无业务；wij＝Eij表示节点vi与节点vj间有链路且链路工作状态正常并有业务；Eij为节点vi与节点vj所连链路的线路流量权值；S4、建立所述电力骨干通信网的链路差异性矩阵D(G)：其中，元素dij为：dij＝ki·[1-p(ki)]...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昊亮，田云飞，程紫运，张海生，陈兆雁，靳攀润，余泳，徐慧慧，王仕俊，刘正英，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司经济技术研究院，国网甘肃省电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62