基于功能扩展图的通信、存储和计算资源统一表征方法技术

本发明专利技术公开了一种基于功能扩展图的通信、存储和计算资源统一表征方法，主要解决传统时间扩展图无法表征计算资源的问题，其实现方案为：初始化表征网络参数，划分网络节点，并根据网络节点功能对其进行分解；将规划周期划分为T个不均等的时间间隔；初始化一张空白的T层有向图，添加非功能节点、虚拟子节点和虚拟计算节点；再在有向图中添加传输链路、存储链路和虚拟传输链路，构成功能扩展图；设置通信容量约束、存储容量约束、计算容量约束和流量守恒约束，将通信、存储和计算资源联合管理问题转化为功能扩展图中的数据流问题。本发明专利技术能用功能扩展图，表征网络中的资源的时变性和相关性，可用于时变网络中的通信、存储和计算资源的统一分析与管理。的统一分析与管理。的统一分析与管理。

【技术实现步骤摘要】
基于功能扩展图的通信、存储和计算资源统一表征方法


[0001]本专利技术属于信息
，特别涉及一种基于功能扩展图的通信、存储和计算资源统一表征方法，可以用于公共交通、通信、供应链这些时变网络的通信、存储和计算资源分析与管理。

技术介绍

[0002]为了建模网络拓扑对数据传输的影响，Fulkerson等人提出了时间扩展图，通过引入存储链路将离散的时间快照连接起来，从而实现网络节点的通信资源和存储资源的联合表征。时间扩展图被广泛应用于表征随时间变化的动态网络，比如，多商品问题，疏散计划问题，空间信息网络以及通信网络等。然而，网络节点除了拥有通信功能和存储功能外，还拥有其他的计算处理功能。比如，对于通信网络，其网络节点可能拥有图像处理功能，则流入该节点的原始图像可能被压缩处理成压缩图像从该节点流出；对于数据流问题，网络节点可能拥有处理功能，其将流入的原始材料处理后转化成产品，如将苹果处理成苹果汁，从该节点流出。然而，这种时间扩展图却无法表征在动态网络中节点的计算处理功能。
[0003]例如，Huiting Yang的文章“Maximum 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于功能扩展图的通信、存储和计算资源统一表征方法，其特征在于，包括：(1)初始化网络节点集合为网络节点的个数为N；(2)对网络节点进行划分，即将把网络中不能提供任务计算功能只起到通信和存储作用的节点分为非功能节点，将络中不仅能提供通信和存储功能还能提供计算功能的分为功能节点；根据此划分将网络节点集合表示为：其中为非功能节点的集合，为功能节点的集合，表示第j个非功能节点，N1为非功能节点的个数，表示第i个功能节点，N2为功能节点的个数，N＝N1+N2；(3)根据网络节点的功能对其进行分解：若功能节点能够提供M
i
个计算功能，则将节点其分解为一个虚拟子节点v
i
和M
i
个虚拟计算节点以及两条虚拟传输链路和其中，M
i
为功能节点能够提供计算功能的总数，表示的功能节点分解的第m个虚拟计算节点，表示的是从虚拟子节点v
i
到虚拟计算节点的有向线段，表示的是从虚拟计算节点到虚拟子节点v
i
的有向线段，m∈[1,M
i
]；(4)根据网络节点的连通性，将网络规划周期划分为T个时间间隔其中τ
q
＝[t
q
‑1,t
q
)且在时间间隔τ
q
内网络拓扑保持不变，q∈[1,T]；(5)构建功能扩展图：(5a)初始化一张空白的T层有向图，其中第q层有向图的时间间隔为τ
q
；(5b)在有向图的每个时间间隔τ
q
内分别添加网络中所有非功能节点、所有功能节点分解的虚拟子节点、所有功能节点分解的虚拟计算节点，构成功能节点图，并得到该功能节点图的三类节点集合：图的三类节点集合：图的三类节点集合：其中，为功能节点图的非功能节点集合，为功能节点图的虚拟子节点集合，为功能节点图的虚拟计算节点集合，表示在时间间隔τ
q
内网络非功能节点的副本，为虚拟子节点v
i
的副本，表示在时间间隔τ
q
内网络虚拟计算节点的副本；(5c)在功能节点图中添加链路：(5c1)根据节点的连通性添加传输链路：若在时间间隔τ
q
内，网络中第j个非功能节点能够给第k个非功能节点传输数据，则在功能节点图中的第j个非功能节点与第k个非功能节点之间添加一条有向线段
若在时间间隔τ
q
内，第j个非功能节点能够给第i个功能节点传输数据，则在功能节点图中的第j个非功能节点与第i个虚拟子节点之间添加一条有向线段若在时间间隔τ
q
内，第i个功能节点能够给第k个功能节点传输数据，则在功能节点图中的第i个虚拟子节点与第k个虚拟子节点之间添加一条有向线段若在时间间隔τ
q
内，第i个功能节点能够给第j个非功能节点传输数据，则在功能节点图中第i个虚拟子节点与第j个非功能节点之间添加一条有向线段(5c2)添加存储链路：在功能节点图每个非功能节点的相邻时间间隔之间添加一条从节点到节点的有向线段在功能节点图每个虚拟子节点的相邻时间间隔之间添加一条从节点到节点的有向线段(5c3)添加虚拟传输链路：在功能节点图每个虚拟子节点与其对应的虚拟子计算节点之间添加两条有向线段和至此得到功能扩展图；(6)设置通信容量约束、存储容量约束、计算容量约束和流量守恒约束：所述通信容量约束，是限定所有数据流在传输链路或虚拟传输链路上传输的数据量总和不能超过其传输链路或虚拟传输链路的通信容量；所述存储容量约束，是限定所有数据流在存储链路上存储的数据量总和不能超过其存储链路的存储容量；所述计算容量约束，是限定数据流流入虚拟计算节点所消耗的计算容量不能超过虚拟计算节点所提供的计算能力，其中为即将接收计算功能的数据流，m∈[1,M
i
]，表示的是通过传输链路和存储链路流入功能扩展图中的虚拟子节点的不同数据流的种类数；所述流量守恒约束，包括：限定每一种数据流流入非功能节点的数据量等于其流出非功能节点的数据量；限定每一种数据流流入虚拟子节点的数据量等于其流出虚拟子节点的数据量；限定即数据流流入虚拟计算节点的数据量乘于等于数据流流出虚拟计算节点的数据量，其中，为已接收计算功能的数据流；(7)在上述设定的四个约束下，将通信、存储和计算资源联合管理问题转化为功能扩展图中的数据流问题，即用功能扩展图，统一表征随时间变化的动态网络通信、存储和计算资源。
2.根据权利要求1所述的方法，其中(3)中的虚拟子节点和虚拟计算节点，各自实现不同的功能，即：虚拟子节点v
i<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，杨惠婷，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：