[发明专利]分簇Ad hoc网络的网络拓扑动态布局的方法及装置

权利要求书

1.一种Ad hoc网络的网络拓扑动态布局方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S101：基于初始时刻Ad hoc网络节点的位置和节点的通信距离信息，获取Ad hoc网络节点的物理连接关系，获取初始时刻的Ad hoc网络的网络拓扑快照G₀；根据G₀中节点的位置和连接关系，将初始时刻的Ad hoc网络节点划分到k个簇中，使得节点的划分结果达到分簇质量标准，且任意两个簇的节点集相交为空；得到初始时刻Ad hoc网络拓扑快照的子图划分；

步骤S102：基于初始时刻的Ad hoc网络拓扑快照G₀及划分的子图，进行初始布局，得到初始时刻网络拓扑快照的布局L₀；

步骤S103：获取当前时刻的网络拓扑快照G_i和前一时刻网络拓扑快照

G_i-1的布局L_i-1，更新节点布局位置，获得当前时刻网络拓扑快照的布局L_i；

所述步骤S101：基于初始时刻Ad hoc网络节点的位置和节点的有效通信距离信息，获取Ad hoc网络节点的物理连接关系，获取初始时刻的Ad hoc网络的网络拓扑快照G₀；根据G₀中节点的位置和连接关系，将初始时刻的Ad hoc网络节点划分到k个簇中，使得节点的划分结果达到分簇质量标准，且任意两个簇的节点集相交为空；得到初始时刻Ad hoc网络拓扑快照的子图划分，具体包括：

步骤S1011：计算Ad hoc网络传输效率、边信息中心度；对于G₀中两个节点间存在路径的节点对，依据所述Ad hoc网络传输效率、边信息中心度，计算节点对的节点关联度，所述节点对的节点关联度表示该节点对的两个节点间连接的紧密程度，具体包括：

G₀中节点v_i、v_j之间的传输效率ε_ij定义为节点v_i、v_j间最短路径长度d_ij的倒数，所述路径长度即节点v_i、v_j间的跳数；Ad hoc网络的网络传输效率为Ad hoc网络中各节点对传输效率的平均值，即

如果节点v_i、v_j之间不存在路径，则d_ij＝+∞，ε_ij＝0；

边e_ij的信息中心度Ce_ij为将边e_ij从G₀中移除后，网络传输效率变化的相对量，即

其中，G'表示G₀移除边e_ij后的图；

节点关联度与节点间传递信息的路径相关；

对于G₀中两个节点间存在路径的节点对(v_i,v_j)，若v_i、v_j为相邻节点，则v_i、v_j的关联度为

对于G₀中两个节点间存在路径的节点对(v_i,v_j)，若v_i、v_j为非相邻节点，则v_i、v_j的关联度为节点v_i到节点v_j的最短路径上相邻节点关联度的乘积；如果节点v_i、v_j之间有多条最短路径，则选择乘积最大的值作为其关联度；

步骤S1012：确定分簇质量的度量标准，定义一个k*k的对称矩阵R＝[r_ij]，其中r_ij表示连接两个不同族中节点的边数占网络中总边数的比例；

模块度

其中r_ii为矩阵R＝[r_ij]对角线上的元素，表示连接簇内部节点边数占总边数的比例；表示簇i中节点与其他所有簇的节点相连的边数占总边数的比例，Q值越大说明分簇结构越明显；

步骤S1013：对初始时刻的Ad hoc网络拓扑快照G₀分簇，具体包括：

步骤S10131：初始化聚类中心集Core为空，将G₀的节点关联度写入节点关联度矩阵，设置待分簇的节点集V_node＝{v₁,v₂,…，v_n}，设置分簇数k，令k＝2；

步骤S10132：在V_node中选取一连接边最多的节点作为第一个聚类中心节点c₁；将聚类中心节点c₁放入聚类中心集Core，令V_node＝V_node-c₁；

步骤S10133：根据节点关联度矩阵，计算V_node中各节点v_i与Core中各节点的平均关联度，

其中，v_i∈V_node，c_j∈Core

其中，NL(v_i,c_j)为节点v_i到聚类中心节点c_j的关联度，|Core|为聚类中心的个数；

确定平均关联度的最小值，将平均关联度最小值对应的节点v_min放入聚类中心集Core，令V_node＝V_node-v_min；

步骤S10134：根据当前聚类中心集Core，应用K-means算法对V_node中的节点进行聚类；根据聚类结果确定与聚类中心点处于同一分簇的节点；

步骤S10135：根据当前分簇情况，计算模块度Q_k，若Q_k≥Q_k-1，则将k赋值为k+1，进入步骤S10133；否则，输出G₀的分簇结果，分簇结束，将分簇结果作为子图划分结果。