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专利号: 2021106775812
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电力光纤网社团划分方法,其特征是:该方法由以下步骤实现:步骤一、根据电力光纤网络拓扑结构,构建电力光纤网络模型G(V,E,W,B);

节点集V={Vi|i=1,2......,N},N为节点的数量;边集E{eij|i=1,......,N,j=

1,......,N,i≠j},eij=(vi,vj)为从节点vi到节点vj的边,其中eij=eji,节点权值集其中 为节点vi的权重;B={0,1},用于表示该节点是否为一二级骨干网络上的节点;若是,则取值为1,否则取值为0;

步骤二、从步骤一构建的电力光纤网络模型G(V,E,W,B)中抽取出一二级骨干网络,并将所述一二级骨干网中省级下属各个地级市行政区内部的站点和链路保留,形成初始社(0) (0) (0) (0) (0)团,即获得骨干网络G0(V ,E ,W),节点集V ∈V,边集E ∈E,确定社团集合为C ;

步骤三:定义G中边eij的局部边介数LEBij;

设定 为G中经过边eij的两跳最短路径的数目与所有两跳路径总数之比, 为G中经过边eij的三跳最短路径的数目与所有三跳路径总数之比,并综合作为衡量每条边eij的局部连通程度,分别用下式表示为:式中,σst(2)为G中所有两跳最短路径的数目,σst(2)(eij)表示以节点vs为起点,以节点vt为终点的两跳最短路径中经过边eij的数目;

式中,σst(3)为G中所有三跳最短路径的数目,σst(3)(eij)表示以节点vs为起点,以节点vt为终点的三跳最短路径中经过边eij的数目;

根据 和 的公式,获得局部边介数LEBij为:式中,1/2和1/3分别为 和 的权重系数;

步骤四:定义G中边eij的全局邻介数影响力度量首先,定义邻居节点的边影响力度量 用下式表示为:式中,Aik、Ajl分别为G的相邻矩阵A中的(i,k)元和(j,l)元,A=(Aij)N*N;如果存在连接节点vi、vk的边,则Aik=1,否则Aik=0;如果存在连接节点vj、vl的边,则Ajl=1,否则Ajl=0;

N[j]为包括节点vj的所有邻居节点,N[i]为包括节点vi的所有邻居节点;N(j)为不包括节点vj的所有邻居节点,N(i)为不包括节点vi的所有邻居节点;

V\N[j]为去除N[j]占节点集V的其它节点集;V\N[i]为去除N[i]占节集V的其它节点集;

分别采用Aik*B′(k)和Ajl*B′(l)替换Aik和Ajl,边eij的全局邻介数影响力度量 用下式表示为:

式中, 和 为节点vk、vl的归一化介数中心性,B(k)和B(l)为节点vk、vl的全局介数,并且式中,σst为节点vs、vt之间的最短路径数,σst(k)为通过节点vk的节点vs、vt之间的最短路径数;

步骤五、除了G0中所保留的边,将G中剩余的边按照边缘中心性LECij去边,找到模块度最大时的社团划分,定义为G1;具体为:步骤五一、根据步骤三获得的局部边介数LEBij和步骤四获得的全局邻介数的边影响力度量 获得每条边的边缘中心性LECij,用下式表示为:步骤五二、根据模块度的定义:

式中,m为整个网络边数,Aij为连接节点vi、vj的边,Pij为空模型中节点vi、vj之间有边相连的概率:

式中,di、dj分别为G中节点vi、vj的度;

式中,ci、cj分别为节点vi、vj所属的社团,当节点vi、vj属于同一个社团时,δ(ci,cj)取值为1,否则取值为0;

步骤五三、设置不同的阈值θ用于划分G,对于G中大于阈值θ的边,则去掉该边,计算每个阈值θ对应的模块度Q,并选择具有最大模块度的网络对应的θ作为G的阈值;

(0)

对于G中的每条边的LECij,按照降序排列,将边集E 中的边始终保留,当其余边集E/E(0) (1) (1)

中边的LECij大于阈值θ时,则去掉该边,找到模块度最大时划分的社团G1(V ,E ,W);

步骤六:合并G1中的孤立节点及剩余社团到G0上,获得最终社团划分结果;具体过程为:步骤六一、对于G1中的孤立节点,当该孤立节点在G中的邻居节点也都是孤立节点时,称为双孤立节点;找到所述邻居节点中度最大的节点,将度最大的节点与双孤立节点相连,形成零散社团;

当该孤立节点在G中存在邻居节点且该邻居节点位于某个社团时,称为单孤立节点;将所述单孤立节点在G中度为1的节点与G中原有相连节点连接;在G中度不为1的节点与其邻居节点中度最大的节点连接;

步骤六二、获得带有G0的点和边的p个社团与其余q个社团,此时网络图表示为G2,G2中(2)

的社团集合为C ={c1,...,cp,cp+1,...,cp+q},其中前p个社团是带有G0中的节点和边的社(0)

团,C ∈{c1,...,cp};

(2)

根据连边密度,将C 中社团{cp+1,...,cp+q}与社团{c1,...,cp}合并,并且前p个社团间不能互相合并,直到G2中所有节点都连接在G0上;具体为:首先,建立一个q行p列的矩阵R=(Rab)q*p;

式中, 称为连边密度;|ca|为该社团内部边数,E(ca,cb)为社团ca和社团cb在G中社团间的连接边数;

然后,找到矩阵R中最大的Rab,合并社团ca和社团cb,更新矩阵,直到矩阵变成一个q行p(3) (0) (3)

列的零矩阵,获得社团集合C ={c1,...,cp},C ∈C ;

(3)

保持此时社团集合C 内的节点不变,将各个社团内部在G中原有的边连接上,获得最(4) (3) (4)

终划分的社团集合C ={c1,...,cp},C ∈C 。

2.根据权利要求1所述的一种电力光纤网社团划分方法,其特征在于:步骤一中,将

220kV以上的站点设定为权重为1的节点,其余站点设定为权重为0.5的节点;每条连接边eij的权重为节点vi、vj的均值,即为:式中, 为节点vj的权重。