[发明专利]基于复杂梯度网络的能效优化传输方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于复杂梯度网络的能效优化传输的方法，所述方法包括：(A)对底网上的每个节点赋予标量场；(B)根据对底网上的每个节点赋予的标量场计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值；(C)根据计算的传输函数值选择出当前节点进行信息传输的最佳下一跳节点。本发明在保障服务质量的前提下解决了网络能效低、能耗大的问题，同时也顺应时代要求节能减排。

技术领域

本发明涉及网络能效技术领域，更具体地讲，涉及一种基于复杂梯度网络的能效优化传输的方法和系统。

背景技术

近年来，从复杂网络的角度研究复杂系统引起了科学家们极大的兴趣。这一领域的主要研究内容包括：网络的静态结构、网络演化动力学、网络结构与功能关系以及复杂网络理论实际应用等方面。其中，网络结构与功能关系是本领域的研究关键之所在。网络功能多种多样，不同实际网络实现不同功能，输运功能是许多复杂网络的重要功能。网络输运特性不仅与网络结构有关，而且与选取的路由法则有关。在许多真实网络中，输运过程是由某些实体的局域梯度所导致，网络上物质、能量或信息的输运沿着这些实体的局域梯度方向进行。由梯度驱动机制导致输运动力学的网络称为复杂梯度网络，输运动力学行为取决于基网结构和梯度特性。人们在研究复杂网络结构对传输的影响时，通常采用的网络设计原则是超额资源供给和冗余设计，仅仅考虑了如何保证服务质量和解决网络拥塞的问题。例如，Zheng等人研究了度的拥塞和复杂运输网络的效率，通过基于流量的链路成本函数描述拥塞影响；Niu等人提出了复杂梯度网络上的一种优化传输策略，分析了梯度场和局部结构的关系；Bogdan等提出复杂网络上的基于局部信息路由的拥塞梯度驱动传输，分析了多种拥塞感知度的下的传输行为。

现有技术大部分是研究网络拥塞问题，并没有涉及能效问题，并且随着网络规模越来越大，网络的高能耗、低效率问题日益突出。现阶段，节能减排也上升为国家战略之一，ICT(Information Communication Technology)的能耗又是占了全球能耗的2％，因此，提高能量利用效率已是迫在眉睫的任务。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种基于复杂梯度网络的能效优化传输方法和系统。

根据本发明的一方面提供了基于复杂梯度网络的能效优化传输方法，所述方法包括：(A)对底网上的每个节点赋予标量场；(B)根据对底网上的每个节点赋予的标量场计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值；(C)根据计算的传输函数值选择出当前节点进行信息传输的最佳下一跳节点。

优选地，步骤(B)包括：(B1)根据底网上的每个节点的标量场计算每个节点的点势；(B2)根据点势计算底网上当前节点与其各个邻居节点之间的势差；(B3)根据势差计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的概率；(B4)根据概率计算当前节点进行信息传输至其各个邻居节点的传输函数值。

优选地，通过下面的等式来计算底网上的节点x的点势：

其中，m表示节点x的邻居节点的个数，m≥1，且为正整数，K_j表示节点x的第j个邻居节点的度，β为调节因子。

优选地，步骤(B2)中势差由等式R_y＝E_i-E_y求出，其中，E_i为底网上当前节点i的点势，E_y为当前节点i的邻居节点y的点势，R_y为当前节点i与其邻居节点y的势差。

优选地，步骤(B3)中概率为P(i→y)：

其中，γ≥0，R_k为当前节点i与其第K个邻居节点的势差，P(i→y)为当前节点i进行信息传输至其邻居节点y的概率。

优选地，步骤(B4)中传输函数值为L(i→y)：