一种电力光纤网社团划分方法技术

一种电力光纤网社团划分方法，涉及电力通信技术领域，解决现有电力光纤网中按行政区划分后各部分社团内部不连通、韧性度差、全局信息计算量大等问题，本发明专利技术通过构建电力光纤网络模型，提取骨干网，定义电力光纤网络模型中边的局部边介数，基于全局邻介数的边影响力度量，去边找到模块度最大时的划分以及合并孤立节点及剩余社团连接获得最终社团划分结果等步骤实现。本发明专利技术在原有骨干网的基础上，通过改变部分三级网的节点归属，使得各社团内部连通，网络整体韧性度得到明显提高，社团结构更加明显。根据实验分析得出，划分后的各部分区域内部全部连通，整体韧性度提高了18.56％，并降低了时间复杂度。降低了时间复杂度。降低了时间复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种电力光纤网社团划分方法


[0001]本专利技术涉及电力通信
，具体涉及一种电力光纤网社团划分方法。

技术介绍

[0002]电力光纤网依托光纤技术已经完全实现了互联互通，一级的骨干光纤网已经形成“三纵四横”的网络结构。为实现电力光纤网运行状态的在线监控及调度决策的快速制定，运行人员通常将电力光纤网划分为若干子区域，目前，电力光纤网的划分研究一般是基于行政区的划分,实现对子区域的“分而治之”，可有效提高计算速度，减小电力光纤网状态分析及调度策略制定的复杂度。
[0003]现有研究通过分裂或者凝聚方法来对网络进行更合理的社团划分。一方面通过不断去除高介数边的分裂算法来形成合理社团；另一方面，通过将整体社团结构打散，将大度节点之间重新建立连接，以改善社团内部和社团间的连接效率。
[0004]考虑到节点的度相关性、同配性对于社团划分的影响，现有研究提出基于节点相似度的社区结构检测、局部边缘中心性的社团划分算法。这些方法只能基于个别性质对社团进行划分，考虑不够全面。边介数去除方法是社团一种典型方法，然而，计算任意一对节点的最短路径需要全局信息。在大规模网络中，全局信息不易获取。关于社团划分的现有研究提出一种局部边缘中心性的社团划分算法。该方法利用不相似性和介数来查找要删除的社区间链接，依据模块度最大化来划分社团。然而，上述所研究的网络没有考虑到邻居节点的分流作用，也没有考虑现实的电力光纤网节点和边的特殊性，并不适用于电力光纤网的社团划分。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决现有电力光纤网中按行政区划分后各部分社团内部不连通、韧性度差、全局信息计算量大等问题，提供一种电力光纤网社团划分方法。
[0006]一种电力光纤网社团划分方法，该方法由以下步骤实现：
[0007]步骤一、根据电力光纤网拓扑结构，构建电力光纤网模型G(V，E，W，B)；
[0008]节点集V＝{V
i
|i＝1,2
……
,N}，N为节点的数量；边集E{e
ij
|i＝1，
……
,N,j＝1,
……
,N,i≠j}，e
ij
＝(v
i
,v
j
)为从节点v
i
到节点v
j
的边，其中e
ij
＝e
ji
，节点权值集其中为节点v
i
的权重；B＝{0，1}，用于表示该节点是否为一二级骨干网络上的节点；若是，则取值为1，否则取值为0；
[0009]步骤二、从步骤一构建的电力光纤网络模型G(V，E，W，B)中抽取出一二级骨干网络，并将所述一二级骨干网中省级下属各个地级市行政区内部的站点和链路保留，形成初始社团，即获得骨干网络G0(V
(0)
，E
(0)
，W)，节点集V
(0)
∈V，边集E
(0)
∈E，确定社团集合为C
(0)
；
[0010]步骤三：定义G中边e
ij
的局部边介数LEB
ij
；
[0011]设定为G中经过边e
ij
的两跳最短路径的数目与所有两跳路径总数之比，
为G中经过边e
ij
的三跳最短路径的数目与所有三跳路径总数之比，并综合作为衡量每条边e
ij
的局部连通程度，分别用下式表示为：
[0012][0013]式中，σ
st(2)
为G中所有两跳最短路径的数目，σ
st(2)
(e
ij
)表示以节点v
s
为起点，以节点v
t
为终点的两跳最短路径中经过边e
ij
的数目；
[0014][0015]式中，σ
st(3)
为G中所有三跳最短路径的数目，σ
st(3)
(e
ij
)表示以节点v
s
为起点，以节点v
t
为终点的三跳最短路径中经过边e
ij
的数目；
[0016]根据和的公式，获得局部边介数LEB
ij
为：
[0017][0018]式中，1/2和1/3分别为和的权重系数；
[0019]步骤四：定义G中边e
ij
的全局邻介数影响力度量
[0020]首先，定义邻居节点的边影响力度量用下式表示为：
[0021][0022]式中，A
ik
、A
jl
分别为G的相邻矩阵A中的(i,k)元和(j,l)元，A＝(A
ij
)
N*N
；如果存在连接节点v
i
、v
k
的边，则A
ik
＝1，否则A
ik
＝0；如果存在连接节点v
j
、v
l
的边，则A
jl
＝1，否则A
jl
＝0；
[0023]N[j]为包括节点v
j
的所有邻居节点，N[i]为包括节点v
i
的所有邻居节点；N(j)为不包括节点v
j
的所有邻居节点，N(i)为不包括节点v
i
的所有邻居节点；
[0024]V\N[j]为去除N[j]占节点集V的其它节点集；V\N[i]为去除N[i]占节集V的其它节点集；
[0025]分别采用A
ik
*B
′
(k)和A
jl
*B
′
(l)替换A
ik
和A
jl
，边e
ij
的全局邻介数影响力度量用下式表示为：
[0026][0027]式中，和为节点v
k
、v
l
的归一化介数中心性，B(k)和B(l)为节点v
k
、v
l
的全局介数，并且
[0028][0029]式中，σ
st
为节点v
s
、v
t
之间的最短路径数，σ
st
(k)为通过节点v
k
的节点v
s
、v
t
之间的最短路径数；
[0030]步骤五、除了G0中所保留的边，将G中剩余的边按照边缘中心性LEC
ij
去边，找到模块度最大时的社团划分，定义为G1；具体为：
[0031]步骤五一、根据步骤三获得的局部边介数LEB
ij
和步骤四获得的全局邻介数的边影响力度量获得每条边的边缘中心性LEC
ij
，用下式表示为：
[0032][0033]步骤五二、根据模块度的定义：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力光纤网社团划分方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：步骤一、根据电力光纤网络拓扑结构，构建电力光纤网络模型G(V，E，W，B)；节点集V＝{V
i
|i＝1，2......，N}，N为节点的数量；边集E{e
ij
|i＝1，......，N，j＝1，......，N，i≠j}，e
ij
＝(v
i
，v
j
)为从节点v
i
到节点v
j
的边，其中e
ij
＝e
ji
，节点权值集其中为节点v
i
的权重；B＝{0，1}，用于表示该节点是否为一二级骨干网络上的节点；若是，则取值为1，否则取值为0；步骤二、从步骤一构建的电力光纤网络模型G(V，E，W，B)中抽取出一二级骨干网络，并将所述一二级骨干网中省级下属各个地级市行政区内部的站点和链路保留，形成初始社团，即获得骨干网络G0(V
(0)
，E
(0)
，W)，节点集V
(0)
∈V，边集E
(0)
∈E，确定社团集合为C
(0)
；步骤三：定义G中边e
ij
的局部边介数LEB
ij
；设定为G中经过边e
ij
的两跳最短路径的数目与所有两跳路径总数之比，为G中经过边e
ij
的三跳最短路径的数目与所有三跳路径总数之比，并综合作为衡量每条边e
ij
的局部连通程度，分别用下式表示为：式中，σ
st(2)
为G中所有两跳最短路径的数目，σ
st(2)
(e
ij
)表示以节点v
s
为起点，以节点v
t
为终点的两跳最短路径中经过边e
ij
的数目；式中，σ
st(3)
为G中所有三跳最短路径的数目，σ
st(3)
(e
ij
)表示以节点v
s
为起点，以节点v
t
为终点的三跳最短路径中经过边e
ij
的数目；根据和的公式，获得局部边介数LEB
ij
为：式中，1/2和1/3分别为和的权重系数；步骤四：定义G中边e
ij
的全局邻介数影响力度量首先，定义邻居节点的边影响力度量用下式表示为：式中，A
ik
、A
jl
分别为G的相邻矩阵A中的(i，k)元和(j，l)元，A＝(A
ij
)
N*N
；如果存在连接
节点v
i
、v
k
的边，则A
ik
＝1，否则A
ik
＝0；如果存在连接节点v
j
、v
l
的边，则A
jl
＝1，否则A
jl
＝0；N[j]为包括节点v
j
的所有邻居节点，N[i]为包括节点v
i
的所有邻居节点；N(j)为不包括节点v
j
的所有邻居节点，N(i)为不包括节点v
i
的所有邻居节点；V\N[j]为去除N[j]占节点集V的其它节点集；V\N[i]为去除N[i]占节集V的其它节点集；分别采用A
ik
*B
′
(k)和A
jl
*B
′
(l)替换A
ik
和A
jl
，边e
ij
的全局邻介数影响力度量用下式表示为：式中，和为节点v
k
、v
l
的归一化介数中心性，B(k)和B(l)为节点v
k
、v
l
的全局介数，并且式中，σ
st
为节点v
s
、v
t
之间的最短路径数，σ
st
(k)为通过节点v
k
的节点v
s
、v
t
之间的最短路径数；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜万昌，万超逸，陈鹏飞，霍聪，王圣达，刘丹妮，郭健，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：