啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D布局算法范文

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1基于節(jié)點(diǎn)屬性的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D布局算法

1.1節(jié)點(diǎn)聚類預(yù)布圖算法工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)擁有明確的拓?fù)鋵哟谓Y(jié)構(gòu)。本算法支持一層或二層星型，一層mesh型和mesh型與星型兩層混合的工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（由于PC唯一，這里不計(jì)入拓?fù)鋵哟蝿澐种校７治鼍W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)屬性，按照網(wǎng)絡(luò)控制自上而下的結(jié)構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為入網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn)三種。入網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)即直接與PC相連的設(shè)備節(jié)點(diǎn)（例如網(wǎng)關(guān)），位于網(wǎng)絡(luò)唯一PC節(jié)點(diǎn)下端，為其區(qū)域的唯一一級簇首，是所有該區(qū)域節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)到達(dá)PC機(jī)時必須通過的端口，位于第一層，擁有下跳和唯一上跳。轉(zhuǎn)點(diǎn)（例如路由）在本研究算法中成mesh型或者星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與入網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)直接或間接相連，分布在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牡诙樱扔猩咸灿邢绿＿吘壒?jié)點(diǎn)（例如監(jiān)控設(shè)備）位于整個網(wǎng)絡(luò)終端，在本算法針對的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ椭形挥趫D的第二層或第三層，只有唯一上跳。迚一步分析節(jié)點(diǎn)屬性發(fā)現(xiàn)，無論是轉(zhuǎn)點(diǎn)還是邊緣節(jié)點(diǎn)，都擁有連接或者不連接入網(wǎng)終端兩種連接關(guān)系屬性。

1.2節(jié)點(diǎn)持有力的屬性及力作用對象規(guī)定根據(jù)節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系，對節(jié)點(diǎn)所持有的力的屬性和力作用對象規(guī)定如下：(1)入網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)不存在力的屬性；(2)各轉(zhuǎn)點(diǎn)持有滿足胡克定律（0*()TFkll；l為彈力線實(shí)際長度、0l為線原長；當(dāng)()00ll時，TF為0）的拉力屬性，對與之相連的邊緣節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生拉力的作用；(3)引入中心斥力，區(qū)域中心點(diǎn)io持有公式(1)所示的斥力屬性，對iZ區(qū)域所有不與iR相連的邊緣節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生斥力作用。(4)不與入網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)相連的邊緣節(jié)點(diǎn)持有斥力屬性，但僅對擁有共同連接轉(zhuǎn)點(diǎn)的邊緣節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生斥力作用。

1.3啟發(fā)式布圖算法本算法先根據(jù)節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬性和連接對象屬性對所有節(jié)點(diǎn)的預(yù)布圖規(guī)則做了聚類，再通過分析節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系對各節(jié)點(diǎn)所持有力的屬性做了規(guī)定，幵依據(jù)力的作用對象做了區(qū)域聚類。啟發(fā)式布圖算法描述除沿用2.1節(jié)中變量定義外另追加如下定義。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示及分析

選擇一典型工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)聚類區(qū)域iZ分別為35節(jié)點(diǎn)和40節(jié)點(diǎn)（轉(zhuǎn)點(diǎn)分別為星型和mesh型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）為例，應(yīng)用自己開發(fā)的MFC平臺對算法迚行驗(yàn)證幵與斥力張力模型迚行對比，拓?fù)鋱D如下所示：圖3、圖4、圖5和圖6為應(yīng)用本算法的布圖結(jié)果；圖7和圖8分別為應(yīng)用斥力張力模型對應(yīng)圖3和圖5數(shù)據(jù)的布圖結(jié)果。圖中實(shí)心圓形代表邊緣節(jié)點(diǎn)，弧邊矩形代表轉(zhuǎn)點(diǎn)（實(shí)心代表與入網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)直接相連的節(jié)點(diǎn)，空心代表與入網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)間接相連的節(jié)點(diǎn)），矩形代表入網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)。圖7、圖8中紅圈表示在張力斥力模型中，雖然點(diǎn)不重合，但由于點(diǎn)所應(yīng)用的圖元存在面積而發(fā)生重疊的部分。對比圖3、圖5和圖7、圖8可以看出本算法對于拓?fù)鋱D拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的表達(dá)更加直觀、清晰。

3結(jié)論

工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢暬芯烤哂兄匾囊饬x，本算法針對工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中典型一層或二層星型，一層mesh型和mesh型與星型兩層混合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提出了基于節(jié)點(diǎn)屬性的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D布局算法，幵經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可以滿足網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢暬庇^性和實(shí)時性的要求。

作者：梁晟 萬羊所 單位：重慶郵電大學(xué)