[发明专利]基于时间扩展图的时变网络的连通性表征方法

权利要求书

1.一种基于时间扩展图的时变网络的连通性表征方法，其特征在于，包括如下：

(1)定义时变网络的连通性指标为：在一段时间范围内网络中存在相互连通路径的节点对个数占总节点对个数的比例；

(2)选定时间区间并将其划分为连续的时间段；

(2a)选定时间区间T＝[t₀,t_H)，其中t₀≥0表示开始时刻，t_H＞t₀≥0表示结束时刻；

(2b)依据时变网络的拓扑变化时刻t₁,t₂,...,t_h,...,t_H-1，将时间区间T划分为一系列连续的时间段τ₁,τ₂,...,τ_h,...,τ_H，其中，τ_h＝[t_h-1,t_h)表示第h个时段，t_h-1为τ_h的开始时刻，t_h为τ_h的结束时刻，H为时段总个数；

(3)对时变网络进行表征：

(3a)定义节点集合表示在时段τ_h内的第i个物理节点u_i，N为物理节点总个数；

(3b)定义边集合E＝E_t∪E_s，其中，表示传输边集合，表示到的传输链路，为时段τ_h内的第j个物理节点u_j；表示存储边集合，表示到的存储能力，为时段τ_h+1内的第i个物理节点u_i；

(3c)定义边权重值集合表示边上的权重值，为时段τ_r内的第j个物理节点u_j，设定以表示跳数；

(3d)根据上述对各集合的定义，利用原始时间扩展图G＝(V,E,W)表征具有N个物理节点的时变网络，包括时段连通关系和节点存储能力；

(4)在时间扩展图G中增加N个虚拟节点{u_i}和2·N·H条虚拟边得到含有虚拟节点的时间拓展图G'＝{V',E',W'}，其中V'为拓展节点集合，E'为拓展边集合，W'为拓展权重值集合，并将各虚拟边的权重值置为0；

(5)定义已连通虚拟节点对个数C_T，并初始化C_T＝0，用以记录在给定时间区间T内，网络中存在相互连通路径的物理节点对数目；

(6)定义已完成最小跳数端到端路径计算的虚拟节点对个数m，并初始化m＝0；

(7)计算虚拟节点对总个数

(8)在时间拓展图G'中任意选择第i个虚拟节点u_i和第j个虚拟节点u_j，利用最短路径算法在G'中分别计算从u_i到u_j的最小跳数端到端路径P_i,j，和从u_j到u_i的最小跳数端到端路径P_j,i；

(9)将已完成最小跳数端到端路径计算的虚拟节点对的个数增加1，即令m＝m+1，判断虚拟节点对u_i和u_j的连通情况：

若P_i,j和P_j,i均存在，则u_i与u_j连通，并将已连通的虚拟节点对个数C_T增加1，即令C_T＝C_T+1；

否则，u_i与u_j不连通，C_T的值不更新；

(10)将当前在时间拓展图G'中已完成最小跳数端到端路径计算的虚拟节点对个数m与虚拟节点对总个数M进行比较：

若m＜M，则未完成全部虚拟节点对的连通判断，返回步骤(8)，重新选择未被判断是否连通的虚拟节点对；

否则，所有虚拟节点对均已完成连通判断，计算并输出该时变网络的连通性指标值执行步骤(11)；

(11)用时变网络的连通性指标值0≤α_G,T≤100％表征网络的连通性好坏：

若α_G,T趋近于100％，则该时变网络的连通性好；

若α_G,T趋近于0，则该时变网络的连通性差。