[发明专利]一种面向时变网络的主动网络拓扑构建方法及系统

说明书

本发明提出一种面向时变网络的主动网络拓扑构建方法及系统，该方法包括以下步骤：(1)采集时变网络中与网络态势相关的原始数据并进行预处理；(2)对预处理后的原始数据进行特征提取，得到时变网络态势特征，并基于提取的特征数据构建态势参数集；(3)基于步骤(2)构建的态势参数集，通过广播的方式进行态势参数信息全网共享，实现全网态势信息聚合；(4)进行全网态势信息整合和态势预测，获得当前时刻和下一时刻的时变网络态势参数值，依据实际业务约束条件做相应的拓扑构建决策。本发明解决了现有拓扑构建方法应对时变网络自适应能力不足的问题。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种面向时变网络的主动网络拓扑构建方法及系统。

背景技术

网络拓扑构建是进行网络信息高效传输的重要条件。网络的数据承载能力、鲁棒性等重要性能都和网络拓扑结构息息相关，高效合理的网络拓扑结构在提高网络传输能力和网络稳定性方面起着重要的作用。

时变网络是当今网络通信领域的研究热点，呈现出网络拓扑时变、网络资源时变、承载业务时变等特性。具体来说，网络拓扑时变性质指的是网络链路频繁中断，链路时延随时间动态变化，导致网络拓扑出现较大的变动，具有很强的动态属性；网络资源时变性质指的是链路带宽、节点存储、节点计算等网络资源随时间动态变化；承载业务时变性，网络中承载着各式各样的业务流，业务大小及数量动态变化，且不同业务具有差异化的QoS需求。

但是现有的大多数网络拓扑构建方法本质上是静态的，忽视了网络中遍历链路的时间，且默认网络节点态势信息是稳定维持的，采取单一的拓扑构建策略。难以满足实际业务的需求，随着网络规模快速扩张，网络流的数量和类型急剧增加，为了利用有效的网络资源，保证不同类型的业务需求，针对不同业务制定合理的拓扑构建策略是迫切的需求。

发明内容

发明目的：本发明旨在针对现有网络拓扑构建方法存在的拓扑构建策略单一、适应时变网络能力弱的问题，提出一种面向时变网络的主动网络拓扑构建方法与系统，以解决了现有拓扑构建方法应对时变网络自适应能力不足的问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明提出一种面向时变网络的主动网络拓扑构建方法，包括以下步骤：

(1)采集时变网络中与网络态势相关的原始数据并进行预处理；

(2)对预处理后的原始数据进行特征提取，得到时变网络态势特征，并基于提取的特征数据构建态势参数集；

(3)基于步骤(2)构建的态势参数集，通过广播的方式进行态势参数信息全网共享，实现全网态势信息聚合；

(4)进行全网态势信息整合和态势预测，获得当前时刻和下一时刻的时变网络态势参数值，依据实际业务约束条件做相应的拓扑构建决策。

进一步的，所述态势参数集内的特征数据包括：节点拥塞概率、节点对相对稳定度、平均带宽、平均时延、平均丢包率。

进一步的，所述特征提取的方式包括：将单个节点指标转变为节点对特性，以及将多个单一的指标融合转换为少数的综合指标。

进一步的，所述步骤(3)中进行态势参数信息全网共享之前，还要对所要共享的数据进行网络编码和网络解码，以降低节点转发的数据量，然后再依据实际业务需求判断相关态势参数信息的变化，自适应调整态势信息的分发速率。

进一步的，所述全网态势信息聚合的方法为：将多组点到点态势数据整合成全局态势信息图，以对态势参数集中的参数进行全局表征；所述全局态势信息图的实现方式包括：全网邻接矩阵、全网连通矩阵、全网拥塞态势三元组、全网稳定性态势三元组、全网带宽态势三元组、全网时延态势三元组、全网丢包率态势三元组。

进一步的，所述步骤(4)中进行态势预测的方法包括：时间序列方法、SVM、神经网络模型。

进一步的，所述拓扑构建决策的具体步骤为：