[发明专利]一种动态通信网络构建方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种动态通信网络构建方法及装置。

背景技术

通信网络是由人们之间的信息交流而形成的网络的统称。流量通信网络、邮件通信网络、短信通信网络、电话通信网络、推文通信网络（社交网站twitter的用户通过接收和发表推文而形成的网络）等这些来自不同领域的网络都是典型的通信网络。

通常将图作为通信网络的一种基本表现形式：通信网络中实体（如IP地址、邮件账户）作为图的顶点，通信网络中实体之间的通信关系（如邮件账户A最近三天内向邮件账户B发送了5封邮件）作为顶点之间的边，从而构建网络图G＝{V，E}，其中V是通信网络的实体集，E是实体之间的通信关系集，每条边e∈E的权值ω(e)代表了相应两实体之间通信的重要程度，例如两个邮件账号在某个时间段内的通信次数通常体现了双方的密切程度。由此可见，通信网络的网络图与时间段的选取密切相关，不同时间段的通信网络是不相同的。而且，通信网络具有两个重要特性：大规模和动态性。通信网络的动态性体现为网络图G的四种变化现象：1）网络图的顶点随时间变化；2）网络图的边随时间变化；3）网络图中顶点的权值随时间变化；4）网络图中边的权值随时间变化。

为了表现通信网络的动态特性，通常按照不同时期对其划分得到各个时段的网络快照，以表现网络随时间的变化情况。相应地，就得到了复杂网络随时间序列变化的一系列网络快照{g_l，g₂，…，g_t，…}，其中g_t反应的是通信网络在t时间段内的通信情况。

时间段内的网络快照只考察了该时段内的通信的重要程度，不确定性较大，无法反应通信网络在整体上的通信情况。通过参考历史数据，增大考察的时期，用历史数据对当前数据进行修正，可以使得修正后的通信关系能够更加稳定和准确。可以通过将前t个时间段的每个时段的网络快照叠加而得到前t个时间段的通信网络G_t。两个网络G_x和G_y叠加成为一个网络G需要将两个网络的顶点集和边集分别合并，即V＝V_x∪V_y，E＝E_x∪E_y。对于带权值的网络，还需要考虑已有网络的边的权值对叠加后的网络的影响。已有的计算叠加后的权值的方法有全期平均法、加权平均法和指数平滑法。简单的全期平均法是对时间数列的过去数据一个不漏地全部加以同等利用，即此时加权平均法对不同时间段的网络快照以不相等的权重来进行网络的叠加，即G_t中边的权值ω(E)=Σi=1i≤tηiω(Ei),]]>其中Σi=1i≤tηi=1]]>且η_i≥0，此时Gt=∪i=1i≤tηigi.]]>时间越久远的网络快照影响力越低，故可以给予较低的权重。实际上，全期平均法是加权平均法在η₁＝η₂＝…＝η_t＝1/t下的特殊情况。指数平滑法是在加权平均法基础上发展起来的一种叠加方法，其原理是任一时间段的指数平滑值都是当前时间段的实际值与之前时间段的指数平滑值的加权平均，记平滑指数为θ，则叠加后的通信网络G_t＝θG_t-1+(1-θ)g_t，其中0≤θ＜1。当θ=0时，C_t＝g_t，即不考虑t时间段之前的网络快照的影响，直接使用t时间段的网络快照作为全局的通信网络。当θ＞0时，i时间段的网络快照g_i的权重为θ^t-i(1-θ)，即随着时间段i的增大，网络快照g_i的权重也增大。指数平滑法可以认为是加权平均法在η_i＝θ^t-i(1-θ)下的特殊情况。