一种用于新型计算网络可靠性评价的bfs策略改进方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信息技术领域，涉及一种用于新型计算网络可靠性评价的BFS策略改 进方法。
【背景技术】
[0002] 20世纪90年代末，随着现代传感器、无线通信、现代网络、嵌入式计算、微机电、集 成电路、分布式信息处理与人工智能等新兴技术的发展与融合，出现了一种新型的计算网 络-无线传感器网络。该类计算网络通过无线通信方式智能组网，形成一个自组织网络系 统，具有信号采集、实时监测、信息传输、协同处理、信息服务等功能，能感知、采集和处理网 络所覆盖区域中感知对象的各种信息，并将处理后的信息传递给用户，可以广泛应用于军 事、科研、环境、交通、医疗、制造、反恐、抗灾、家居等领域。
[0003] 随着传感网与因特网、移动通信网这三网的高效融合，出现了另一种新型的计算 网络-物联网。该网络正在实现世界上物与物、人与物、人与自然之间的对话与交互。物联 网核心是智能传感网技术。其中，传感网是感知的网络，是物和物的互联；移动通?目网是?目 息传输的网络，是人和人的互联；因特网是联接虚拟信息共享的网络，而物联网是联接现实 物理世界的网络。
[0004] 在部署这些新型计算网络时，精确分析评价网络可靠性是极为重要的，评价可靠 性分析的一个关键性能指标是网络边排序的边界集和的大小。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种复杂网络下BFS策略改进方法，解决了以复杂网络作 为网络样本时，现有的BFS策略性能不再稳定，即BFS策略对应的边界集和偏大的问题。
[0006] 本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：
[0007] 步骤1 :计算各节点的介数；
[0008] 定义节点i的介数定义为：
[0009]
[0010] 其中，σ st为从节点s到节点t的最短路径的总数，σ St⑴是从节点s到节点t之 间经过节点i的最短路径的数量；
[0011] 步骤2 :对边进行排序；
[0012] 对于给定网络G = (V，E)，其中V为节点集合，E为边集合，边排序的具体过程如 下：
[0013] 1.取介数值最小的点u e V作为排序起点，对节点u置访问标志后入优先队列 Heap ；
[0014] 2.如果优先队列Heap不空，取出优先队列Heap顶元素 u ;
[0015] a)对所有关联于u且尚未排序的边ei= (!!,Vi)排序，边ei的一个端点是u，其他 端点可以为任意Vi节点，按照Vi的介数从小到大，对这些边进行排序；
[0016] b)如果v#被访问，则置访问标记后入优先队列Heap ;
[0017] 步骤3 :重复步骤2直到优先队列Heap为空，得到期望的边排序结果。
[0018] 本发明的有益效果是能够获得更小的边界集和，从而在部署新型计算网络时能够 更高效的评价网络可靠性。
【附图说明】
[0019] 图1是网络G示意图；
[0020] 图2是BFS排序结果；
[0021] 图3是BCFS排序结果；
[0022] 图4是无线传感器网络；
[0023] 图5是物联网。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025] 首先定义边界集和，如图1所示为一个网络G。
[0026] 考虑给定的边排序为ei< e 2<…< e 1(|，
[0027] 定义Fi = {el，…，以的所有节点}和{ei+1，一,elO的所有节点}的交集。如 表1所示I Fi I是Fi集合中元素的个数。
[0028] 表 1
[0029]
[0030] 边界集和S的定义是
[0031] 对于我们的实例，S = 0+2+3+3+3+3+3+3+3+2+0 = 25。 ，
[0032] 广度优先边排序策略BFS :在广度优先遍历网络节点的过程中，对未排序的边进 行排序。对于给定网络G= (V，E)，其中V为节点集合，E为边集合，具体过程如下：
[0033] (1)任取一点u e V作为BFS排序起点，对节点u置访问标志后入队列Queue ;
[0034] (2)如果队列Queue不空，取出队头元素 u，对所有关联于u且尚未排序的边ei = (u，Vi)排序，如果Vi未被访问则置访问标记后入队列Queue ;
[0035] (3)重复步骤（2)直到队列Queue为空，得到期望的边排序结果。
[0036] 图2给出网络样本G以"0"为排序起点的BFS排序结果。
[0037] 在规则网络中BFS策略的性能一直保持良好且稳定状态，然而当以复杂网络作为 网络样本时，BFS策略不再稳定。其主要原因在于：BFS策略是依赖于节点编号的一种排序 策略，其排序质量的好坏与节点编号顺序紧密相关，因此BFS排序结果不仅仅受网络本身 结构的影响，还受人为编号的影响。BFS策略在规则网络中的性能良好稳定，但在复杂网络 中却性能不佳，缺乏稳定性。
[0038] 基于节点介数的最好优先搜索（BCFS):
[0039] 广度优先边排序策略BFS基本思想是按照队列先进先出（FIFO)原则选取下一个 节点U进行访问，对所有关联于U且尚未排序的边4= (U，Vi)排序。本发明提出的最好优 先排序策略（BCFS)的基本思想：在遍历网络节点的过程中，按照优先队列中规定的优先级 选取优先级最高的节点进行访问，并对未排序的边进行排序。BCFS策略与BFS策略的区别 如表2所示。
[0040] 表2两种边排序策略的区别
[0041]
[0042] 本发明基于节点介数的最好优先搜索（BCFS)方法步骤如下：
[0043] 步骤1 :计算各节点的介数；
[0044] 复杂网络中任意两节点之间的最短路径，必须通过某节点或边的次数定义为该节 点或边的介数，分别称为顶点（节点）介数和边介数。一般用网络中经过该点（或边）的 最短路径的数目占所有最短路径数目的比例。该指标用来衡量信息、物质或能量等在网络 上传输时节点或边负载水平，以此反映该节点或边在网络中的重要程度。节点i的介数定 义为：
[0045]
[0046] 其中，σ st为从节点s到节点t的最短路径的总数，σ st⑴是从节点s到节点t之 间经过节点i的最短路径的数量。
[00