一种有向通信网络的链路重要性评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种有向通信网络的链路重要性评价方法，属于通信网络技术领 域。
【背景技术】
[0002] 在有向通信网络中，一旦传输链路出现故障，可能会造成通信瘫痪，链路重要性分 析的传统研究方法都是从链路删除或者链路收缩后对网络架构的连通性造成的影响大小 进行链路重要性研究分析的，很少从链路所传信息量的多少进行链路重要性判断。这样易 导致局部性地对链路重要度进行判断而不是从全局的概念进行链路重要性判断，在实际应 用中往往易产生判断误差。针对这些问题，提出一种有向通信网络的链路重要性评价方法， 把通信链路传输的信息量作为传输链路的权重值综合至网络链路中，对链路重要性进行评 估分析，给网络通信中最佳传输路由的选择提供参考。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是，提供一种有向通信网络的链路重要性评价方法，用 以解决上述问题。
[0004] 本发明的技术方案是:一种有向通信网络的链路重要性评价方法，首先利用每条 子链路的传输概率计算出各链路的信息量，并且将其作为链路权重值，寻找出初始节点与 目的节点全部传输路由，将每条链路中的子链路分别进行对应的加权后求和得到各链路总 权重值，并将总权重值取倒数得到链路的评估系数，通过每条链路的评估系数对链路进行 重要性评价。
[0005] 具体步骤为：
[0006] Step 1:建立网络节点关系模型：
[0007] 针对一个具有m个节点的网络拓扑图建立一个概率传输方阵A，记该概率传输方阵 为A = [ P (ai，a j) ] mxm，其中P (ai，a j)表示节点ai传递信息至a j的概率。
[0008] Step 2:确定权重函数F[P(ai，aj)]:
[0009] 事件的不确定程度可以用事件出现的概率来描述，信息量是对消息发生的概率的 度量，消息中包含的信息量与消息发生的概率密切相关，消息出现的概率越小，则消息中包 含的信息量就越大;反之，消息出现的概率越大，则消息中包含的信息量就越小。数学家香 农在题为"通讯的数学理论"的论文中指出："信息是用来消除随机不定性的东西"。由信息 的定义可知，在通信过程中，收信者所获取的信息量，在数量上等于通信前后不确定性的消 除。定义一个m阶方阵8=[13^而）] 11^111，其中每个元素13^，3」)表示从节点31到3」的链路权 重F[P(ai，aj)]，假定节点ai和节点aj，以及节点aj和节点ak的传输先验概率分别为P(ai，aj) 和P(aj，a k)，且满足0<P(ai，aj) < l、0<P(aj，ak) < 1。
[0010] 所述权重函数FtPUi，^)]的满足以下条件：
[0011] (1)若PUi.ajXPUhaiOJlhFEPUiajUSFEPUhak)];
[0012]S2^p(ai，aj)>p(aj，ak)，^J:F[P(ai，aj)]<F[P(aj，ak)];
[0013] gp函数F[P(ai，aj)]是先验概率P(ai，aj)的单调递减函数；
[0014] (2)两个节点间不存在信息传输时其直接子链路权重为无穷大，即在？(&1， &」）=0 时，有:？[卩(&1，&」)]4〇〇;
[0015] (3)两个节点间传输有且仅有一条可行的传输直接子链路，即以概率1传输信息 时，该链路权重为〇,即P(ai，aj) = l时，故有:F[P(ai，aj)]4〇;
[0016] (4)在网络节点拓扑图中，相邻的两条直接子链路之和F[P(ai，aj)]+F[P(aj，a k)] 与相邻直接子链路的自变量的联合概率有关，即：
[0017] F[P(ai,aj；aj,ak)] =F[P(ai,aj)]+F[P(aj,ak)]；
[0018] 根据以上可总结出，满足上述条件的映射关系的权重函数F[P(ai，aj)]应为：
[0020] 所述权重函数F[P(ai，aj)]实际为通信链路的信息量表达式。
[0021] Step 3:根据权重函数，将概率传输方阵转换为网络拓扑图的权重矩阵B=[b(ai， ￡lj ) ]mXm〇
[0022] Step 4:构建网络关联矩阵：
[0023]对一个具有m个节点的网络拓扑图建立一个关联矩阵，其表示为：C =[ e (ai， aj)]mxm其代表节点ai至节点^的直接子链路，对于方阵的建立，遵循以下规则： 1、， ^一 士、、， ， f Q;若节点与节点fif,间无直接子链路
[0024]⑴关联矩阵兀素定乂为：若节点与节点~间有趙子链路&
[0025] (2)若节点ai至节点aj的之间有多条直接子链路，比如存在直接子链路es、ek，则对 两条直接子链路进行逻辑"或"运算，即元素定义为：;
[0026] (3)将％作为第m个节点，即关联矩阵的第m列反映了目的节点叫的连接状况。
[0027] Step 5:关联矩阵的节点消除变换：
[0028] 建立关联矩阵中新元素生成模型：（和、,",.）=）_ (如,，4)十(如、?《/)，以消除 初始节点as与目的节点ai之间的节点a。，消除节点a。表示删除原关联矩阵的第c行和第c列 进行关联矩阵降阶，其中" ?"表示逻辑"与"运算，" ? "表示逻辑"或"运算，e(as，ai)表示消 除节点a。后产生的新关联矩阵的元素，经过迭代降阶最终得到只剩起始节点和目的节点的 一个二阶矩阵，将二阶矩阵除起始节点与目的节点对应的矩阵元素外的其余元素归零。此 时该二阶方阵中只剩下一个非〇元素，将这个非〇元素进行逻辑运算化简，这个元素即表示 起始节点和目的节点的所有连接状况，将所有逻辑"或"拆分，拆分后而形成的所有逻辑 "与"表达式即为起始节点与目的节点之间的全部可能传输链路。
[0029] Step 6:链路重要性评价分析：
[0030] 一条完整的通信网络链路定义为初始节点至目的节点间进行通信时通过的所有 直接子链路的有序组合，对于完整的通信网络链路来说，直接子链路信息量越大，表示直接 子链路的权重值越大，对应的该完整的链路总权重值也越大，意味着信息通过此链路传输 的概率越小，链路相对整个网络架构来说重要性较低;反之，直接子子链路的信息量越小， 表示直接子子链路的权重值越小，对应的完整的通信链路的权重也越小，意味着信息通过 此链路传输的概率越大，此时链路相对整个网络架构来说重要性更高。因此将链路重要性 定义为与每条完整链路的评估系数相关，评估系数为每条完整链路的总权重值，总权重值 越大，对应的评估系数越小，表示该完整链路的重要性相对较低;反之，总权重值越小，对应 的评估系数越大，表示该完整链路的重要性相对较高。依据链路重要性定义，对Step 4、 Step 5所产生的起始节点与目的节点的全部传输链路，根据网络拓扑图的权重矩阵B=[b (auaJLxm，将权重矩阵中对应的权重元素值代入各传输链路的直接子链路中，并对各个 传输链路中各个逻辑"与"运算的直接子链路的权重值进行算术相加得出各传输链路的总 权重值，通过将总权重值取倒数得到评估系数，将然后根据各链路的评估系数进行路径重 要性评价，评估系数越大，传输链路对网络的重要性越高;反之，评估系数越小，传输链路对 网络的重要性越低。在进行网络信息传输时可据此来考虑链路的择取使用。
[0031]本发明的有益效果是：
[0032] 1、本发明专利为有向通信链路的重要性判断提供一种新的评价方法，不仅为通信 最佳传输链路的选择提供参考，而且对提升互联网用户的网络体验及互联网环境也至关重 要。
[0033] 2、本发明专利通过