[发明专利]一种综合拓扑优化方法

说明书

一种综合拓扑优化方法，将网络拓扑优化分为两个阶段，首先判断当前系统的运行状态，在系统的网络拓扑运行前，本发明提出了基于节点关键度的拓扑优化算法，定量的计算拓扑中各个节点关键度，并将整个拓扑中节点的方差保持在一定范围，有效降低了每个节点的失效所产生的影响，提高了网络拓扑的健壮性；在系统的网络拓扑运行后，提出了基于可信度和加权负载流量的拓扑优化方法，定量的计算每个节点的可信度和每条链路的加权负载流量，将节点的可信度和每条链路的加权负载流量保持在一定的水平，不仅有利于拓扑的优化，还可以帮助拓扑迅速发现某个节点或某条链路故障。

技术领域

本发明设计一种综合拓扑优化方法，特别是一种基于节点关键度、可信度和加权负载流量的综合拓扑优化方法，属于网络拓扑结构技术领域。

背景技术

近些年来，拓扑优化在网络中应用越来越受到关注。网络拓扑优化的由来主要原因如下：网络中各个节点，降低节点通信时的能量开销，能够有效的延长网络生存期，同时还能有效的处理由于节点失效而造成的网络拥塞等现象。拓扑优化控制机制是实现一个良好的网络能源效率的基础，作为路由层协议和MAC协议的运行平台，网络拓扑显然是实现网络连通性最高的必要条件。因此只有采用合理的拓扑优化机制适时调整节点的通信功率，网络才能有效地平衡拓扑连通性、稀疏性、能量特性、干扰特性等方面的关系，在保证连通性的基础上构建具有高可靠性、高连通性的拓扑结构。

另外，有学者从网络抵御破坏的能力方面探讨了网络结构鲁棒性和网络结构特征之间的关系，即网络中某些节点在遭受攻击后，剩余的节点间仍能保持连通的能力，剩余节点连通性越弱则说明该节点越重要。还有学者意识到单用网络结构来刻画节点重要度是不足的，网络上的流量以及相对应的费用也是不可忽视的重要因素，为此提出以流量作为权重给网络节点加权重的加权网络研究方式来获取更多的网络信息。很多研究学者将冗余机制作为提高网络可靠性的重要手段。主要从节点度出发，来对网络拓扑进行优化，对节点度数比较高的进行冗余备份。有些学者为保证网络的可靠数据传输，提供了一种在节点突然失效状态下通过扫描和查找节点路由表而紧急发现和建立新的路由通路的机制。有学者根据无尺度网络中集散节点的存在与网络脆弱性之间的关系，通过控制集散节点的形成并在一定程度上改变网络的拓扑结构，从而可以增强无尺度网络抗协同攻击的能力。还有些学者中提出了非结构化P2P网络下的拓扑关键点消除算法，也就是将拓扑关键点转化为一般节点。文中对两种已有的消除算法(线性连接消除算法和带弦环消除算法)进行详细分析，并提出一种基于热点连接的拓扑关键点消除算法。

以上对节点的关键评价一般只考虑节点度，并没有考虑节点的其他属性，而且这些算法只是单独拓扑网络运行后或者运行前进行优化，没有每个阶段都有的全面优化设置。

所以，为了保证应用系统的高可用性，构建的网络拓扑结构具有良好的弹性，避免因某个节点失效造成系统崩溃和服务质量的明显下降，发现网络中的薄弱环节，有针对性的加强和优化，是维护系统稳定可靠的重要手段。网络连通性是对网络拓扑结构进行优化的前提，为了确保网络中每一个节点的相互连通，增强网络拓扑的可靠性、健壮性和抗毁性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种综合拓扑优化方法，拓扑运行前定量分析网络各单元的拓扑关键度来选取合适的拓扑优化方法；拓扑运行后，通过收集每个节点的可信度和加权负载流量来进行拓扑优化。解决了当前普遍以节点的度为基准的单一化优化算法的不足，更好的保障运行中的网络拓扑的可靠性以及负载均衡，在运行前可以有效的降低各个节点的关键程度，在运行时可以从拓扑运行角度处理节点和链路的突然损坏情况，实时有效的避免对整个拓扑网络的影响，提高了整个拓扑的可靠性和抗毁性。

本发明的技术解决方案是：一种综合拓扑优化方法，用于对导航卫星系统中的网络拓扑进行优化，包括以下步骤：

(1)判读当前系统是否处于运行状态，若当前系统处于运行状态，则进入步骤(4)；否则，进入步骤(2)；

(2)计算系统各个节点的关键度，即每个节点的灰度关联值；