基于多目標(biāo)全局約束的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配

蓋昊宇

(安徽工商職業(yè)學(xué)院 應(yīng)用工程學(xué)院，安徽 合肥 231131)

隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和分配，能夠提高網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配和信息融合能力，且在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的均衡部署控制中具有重要意義，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配方法的相關(guān)研究受到人們的極大關(guān)注[1]。

網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的分配是建立在資源大數(shù)據(jù)擴(kuò)展和特征分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)采集到的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的特征信息進(jìn)行信息融合，提高信息檢索和資源優(yōu)化分配能力。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配方法主要有模糊PID方法和空間聚類分析方法等[2-3]，但傳統(tǒng)方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的均衡性不好。因此，提出基于多目標(biāo)全局約束的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配方法，采用層次化演化聚類方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的自適應(yīng)分塊匹配，結(jié)合多目標(biāo)全局約束方法，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配，最后進(jìn)行仿真測(cè)試分析，得出有效性結(jié)論。

1 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源大數(shù)據(jù)分析

1.1 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源大數(shù)據(jù)挖掘

為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配，采用多目標(biāo)全局約束技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的自適應(yīng)尋優(yōu)和信息增強(qiáng)[4]。給出如下定義：

定義2 在有限論域內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的辨識(shí)統(tǒng)計(jì)域S=(U,A,V,f)中，如果A=C∪D，D=j5i0abt0b，且C∩D=Φ，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的特征屬性C和D分別表示跨層資源的元數(shù)據(jù)特征量，由此組成網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的模糊向量集和規(guī)則向量集，那么在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的有限域S內(nèi)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源大數(shù)據(jù)挖掘模型，得到特征統(tǒng)計(jì)決策表，簡(jiǎn)記為S=(U,A)或S=(U,C∪D)。

在決策表S=(U,A)中，當(dāng)滿足a∈A，存在IND(A-{a})=IND(A)，表示網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的多目標(biāo)全局約束統(tǒng)計(jì)特征屬性，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源屬性a在閉合區(qū)間A中具有線性特征，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的特征屬性a，得到邊緣特征分布集A，采用模糊約束控制方法，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源優(yōu)化分配[5]。

1.2 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源特征提取

在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源屬性的同源特征統(tǒng)計(jì)決策表S=(U,A)中，對(duì)A=C∪D，C∩D=Φ，C中所有對(duì)角線元素集合稱為網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源組成屬性集A的核，記作Core(A)。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源大數(shù)據(jù)分布集為：

(1)

其中FT(t)=(F1(t),F2(t),…,FN(t))，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源大數(shù)據(jù)采樣結(jié)果，進(jìn)行跨層資源的特征提取。

進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源屬性特征分類，得到網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的特征重構(gòu)矩陣為：

(2)

其中，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的嵌入維數(shù)為m，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源重構(gòu)的時(shí)間間隔為τ。

根據(jù)上述多目標(biāo)全局約束結(jié)果，采用決策屬性辨識(shí)方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的規(guī)則向量特征提取[9]。

2 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配優(yōu)化

2.1 系統(tǒng)跨層資源的自適應(yīng)分塊匹配

采用模糊特征檢測(cè)方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的特征挖掘，提取網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征量，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)模糊度匹配，得到網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的關(guān)聯(lián)規(guī)則集定義為：

(3)

其中：dm+1(m)為網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源集在第m點(diǎn)的預(yù)測(cè)值；dk+1(m)為采用第m點(diǎn)處采集的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的模糊特征量。

根據(jù)上述分析，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化重組。

通過挖掘網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源集的屬性特征[10]，采用統(tǒng)計(jì)分析方法，建立網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源關(guān)聯(lián)規(guī)則分布矩陣的計(jì)算式定義為：

(4)

其中：wij為第i個(gè)采樣節(jié)點(diǎn)挖掘到的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的模糊隸屬度函數(shù)，結(jié)合全局加權(quán)分析的方法，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的特征提取模型。在運(yùn)維管理節(jié)點(diǎn)i處，采集到的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源數(shù)碼元序列表示為(w1,j,w2,j,…,wtj，其中t表示網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的編號(hào)數(shù)目；wtj為網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源挖掘的加權(quán)系數(shù)，結(jié)合語義特征分析方法，建立網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源挖掘的模糊語義特征規(guī)則分析模型，進(jìn)行系統(tǒng)跨層資源的自適應(yīng)分塊匹配處理。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)模型，得到網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的自適應(yīng)加權(quán)系數(shù)為：

(5)

maxlFreqi,j為在運(yùn)維管理節(jié)點(diǎn)i、j之間檢測(cè)到的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的模糊度，模糊度辨識(shí)特征量為：

(6)

式中，

wi,j=tfi,j×Idfi

(7)

di和dj為網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的相似度屬性，采用模糊聚類方法，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源挖掘，采用特征分解方法進(jìn)行模糊隸屬度分析，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的統(tǒng)計(jì)決策模型S，得到特征提取的多分辨矩陣M(S)=(mij)n×n，其中，多目標(biāo)全局約束結(jié)果為：

(8)

根據(jù)上述模糊辨識(shí)模型定義，在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的統(tǒng)計(jì)決策表S=(U,A)中進(jìn)行模糊自適應(yīng)尋優(yōu)，得到網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的自反性條件映射A?A，由此得到網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的屬性集為：

3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為了驗(yàn)證本文方法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配中的應(yīng)用性能，采用Matlab進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源數(shù)據(jù)的初始采樣頻率為60KHz，信息采樣的特征分辨率為2.5Kbps，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的熵特征分布見表1。

表1 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源熵特征分布

根據(jù)上述參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配，得到原始的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源如圖1所示。

圖1 原始的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源

采用本文方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源進(jìn)行優(yōu)化分配，分配結(jié)果如圖2所示。

(a)樣本1

(b)樣本2圖2 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配結(jié)果

測(cè)試網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源均衡度水平，得到結(jié)果如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的均衡度水平比較

分析圖3得知，本文方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的均衡度水平較高。

結(jié)語

為解決傳統(tǒng)方法存在的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配均衡度較低的問題，提出基于多目標(biāo)全局約束的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配方法。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的大數(shù)據(jù)挖掘模型，采用模糊特征檢測(cè)方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的特征挖掘，提取網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的關(guān)聯(lián)規(guī)則集，通過模糊關(guān)聯(lián)規(guī)則分配方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的特征分解和優(yōu)化提取，提取資源數(shù)據(jù)的遞歸熵特征量，采用層次化演化聚類方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源的自適應(yīng)分塊匹配，結(jié)合多目標(biāo)全局約束方法，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配。分析得知，采用本文方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)跨層資源分配的均衡性較好，提高了資源的利用效率和分配的均衡度水平。