[发明专利]一种基于图嵌入技术和动力学方程推理的通信基站流量分析系统及分析方法

权利要求书

1.一种基于图嵌入技术和动力学方程推理的通信基站流量分析系统，其特征在于，包括：通信基站信息采集模块、输入代理模块、特征空间降维模块、动力学模型推断模块和函数库模块；

通信基站信息采集模块由通信基站的定位器和流量信息探测器构成信息采集网络，定位器记录基站的空间信息，流量信息探测器捕获时变流量的去向和强度；

输入代理模块将通信基站信息采集模块输入的网络化数据编码为矩阵形式，并输入特征空间降维模块；

特征空间降维模块充分提取时空特征实现数据降维，并将低维数据输入动力学模型推断模块；

动力学模型推断模块在函数库模块中寻找解释力最强、最简洁的函数模型；

函数库模块保存了可能产生真实网络动态的基本函数。

2.一种基于图嵌入技术和动力学方程推理的通信基站流量分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、实测通信基站网络的流量数据信息，将通信基站网络表示成一个赋权无环图D＝(V，E，A)，V为通信基站构成的节点集，E为节点间的边集，A为度量节点间距离的邻接矩阵；

表示节点邻近程度的加权邻接矩阵A的计算方法为：

A_ij表示编号为i的基站v_i与编号为j的基站v_j的距离权重，ρ(v_i，v_i)表示编号为i的基站v_i与编号为j的基站v_j间的距离，σ²是基站两两之间的距离的方差，是设定的距离阈值；

步骤2、使用图嵌入技术对高维稀疏的邻接矩阵A的特征向量空间进行降维，将时变流量数据投影到低维特征空间；

步骤3、构建两个基础函数库；

步骤4、基于降维后的数据空间从基础函数库中推理网络动力学方程。

3.如权利要求2所述的基于图嵌入技术和动力学方程推理的通信基站流量分析方法，其特征在于，步骤2中，使用图嵌入技术对高维稀疏的邻接矩阵A的特征向量空间进行降维，将时变流量数据投影到低维特征空间具体包括如下步骤：

步骤21、利用映射函数F(·)，将每个特征向量转化为低维表征使Y_i(t)＝F(X_i(t))，M为原始特征空间维数，d为变换后的特征空间维数；

步骤22、计算拉普拉斯矩阵L≡D-A，对角阵D存储了基站节点的度，

步骤23、给定约束条件Y^TDY＝E，在约束下寻找最优的函数F(·)满足：

4.如权利要求3所述的基于图嵌入技术和动力学方程推理的通信基站流量分析方法，其特征在于，步骤23中，给定约束条件Y^TDY＝E，在约束下寻找最优的函数F(·)满足：

利用线性投影进行降维后，求解系数的过程具体包括如下步骤：

步骤231、采用Y＝X^Tw的线性投影将降到

步骤232、使用线性投影Y＝X^Tw，目标函数变为：

步骤233、在约束条件ω^TX^TDXω＝E下，构造出拉格朗日函数为：

其中，Λ为对角阵，对角线上的元素Λ_ii＝λ_i为拉格朗日乘子；

步骤234、采用广义特征值方法求解拉格朗日方程得到线性投影的系数ω，方程的形式为：

Lω^Tx_i＝λ_iDω^Tx_i。

5.如权利要求2所述的基于图嵌入技术和动力学方程推理的通信基站流量分析方法，其特征在于，步骤3中，分别建立产生真实网络动态的一元基本函数库和二元基本函数库包括正交基函数，多项式函数，指数函数，分式函数和Sigmoid、Relu。