[发明专利]一种基于网络变化度的PSN网络的时间切片方法

说明书

本发明公开了一种基于网络变化度的PSN(Pocket Switched Network)网络的时间切片方法，该方法依据PSN网络的特征确定时间间隔的取值范围，然后按照数据集本身的采样精度来遍历该范围中的时间间隔，并使用网络变化度计算方法来得到其对应的网络变化度大小，最后不同的网络变化度下的时间间隔生成的网络快照序列表示网络的不同的动态特性。本发明充分考虑了PSN网络全网拓扑随时间变化的关系，通过采用网络变化度来表示这种变化程度并构建网络变化度‑时间片大小表，从而有效表现不同时间片大小对PSN网络切片后的影响，为PSN网络链路预测和可视化分析等相关研究提供一定的支撑。

技术领域

本发明涉及动态网络技术领域，特别是涉及一种基于网络变化度的PSN网络的时间切片方法。

背景技术

PSN(Pocket Switched Network)网络是一种特殊的延迟容忍网络(DTN， DelayTolerant Network)，其在具备DTN网络特征的同时还具备社交网络的部分特性，其中节点是移动用户携带的便携设备(例如，蓝牙)，由于这些设备由人类携带，因此网络中的节点具备社交特征，如移动模型等。该网络最初是为了在没有端到端连接的情况下实现网络通信，给移动用户提供网络服务。如今，随着便携设备的大力发展，PSN网络得到了广泛的应用，例如：在灾害中通过实现PSN来恢复救援队与幸存者之间的通讯；用户下载应用时通过附近移动用户数据来提升下载速度；还能够以更加方便快捷的方式将数据传输到网关，并提高网络的覆盖范围等。收集到的PSN网络数据通常为交互时间序列，即每条数据为一对节点对和状态值表示，整个网络是一个按照时间顺序排列的链接流。由于在一般的动态网络研究分析中都是针对一组网络快照序列，因此将这种链接流形式的数据转化为网络快照序列变得十分有必要，且找到一种合适的转化方式也不是一件容易的事。本发明通过研究动态网络变化程度与网络时间切片中的时间间隔大小之间的关系来寻找到一种合适的转化方法。

现有的时间切片的研究包括切片窗口大小的可变与不可变、重叠与不可重叠和长度等与表现网络特征之间的相关性。相关技术中，通过事件发生等方法来确定切片时的时间分割位置，但这些方法获得的时间间隔都不是等长且不重叠的，因此在PSN网络的研究如链路预测中并不适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于网络变化度的PSN网络的时间切片方法，以在满足在PSN网络的一些研究如链路预测等的情况下更加有效地挖掘出动态网络的结构特征。

PSN网络的原始数据集是一种链接流形式的动态网络，而在一般的动态网络研究中的研究对象是一组网络快照序列的动态网络，由此将动态网络从链接流形式转化成为一组网络快照就显得十分重要，发明的研究重点在于以合适的时间间隔来生成网络快照从而能够更有效地表示网络的动态特性。

该方法首先遍历给定的时间片大小范围对PSN网络进行切片，将链接流形式网络转换成网络快照的形式，并使用三元组表示法来表示每个时间片中的网络快照，接着根据动态网络拓扑结构随时间变化的特性，定义了反应网络动态变化程度的关键参数——网络变化度，采用定义的网络变化度公式计算相邻网络快照的网络变化度，形成网络变化度向量，对该向量进行平均化处理得到表征该网络动态变化程度的网络变化度值，最后以网络变化度-时间片大小表统计所有的时间片大小与对应的网络变化度值。整个切片过程的具体步骤如下：

S1，依据PSN网络数据集的特征和人员移动的相关理论，确定时间间隔的取值范围和遍历精度。

S2，对取值范围中的每一个时间间隔取值，将链接流形式的动态网络转化成为一组网络快照序列，并计算邻近网络变化度，即得到一组邻近网络变化度序列。

S3，对每组邻近网络变化度序列，根据时间序列分析法分析其变化趋势，并根据给定的过滤器选出变化趋势相似的网络变化度序列。

S4，对通过了过滤器选择的网络变化度序列，根据整体网络变化度计算方法得到全网的网络变化度。