本文關(guān)鍵詞：機會網(wǎng)絡(luò)中非穩(wěn)態(tài)社會關(guān)系演化與社團劃分

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【摘要】：在具有社會性的機會網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點間存在社會關(guān)系。社會關(guān)系緊密的節(jié)點形成社團。社會關(guān)系和社團關(guān)系是社會性機會網(wǎng)絡(luò)中消息路由決策的核心依據(jù),研究非穩(wěn)態(tài)社會關(guān)系演化和社團劃分具有很重要的科學(xué)意義。目前,在機會網(wǎng)絡(luò)社會性研究和以社會性為基礎(chǔ)的路由策略研究中,大都假設(shè)社會關(guān)系是穩(wěn)定的、靜態(tài)的,以此為基礎(chǔ)得到的社團是穩(wěn)定不變的。但是,在機會網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用場景中,社會關(guān)系和社團關(guān)系通常是動態(tài)變化的,包括：節(jié)點只轉(zhuǎn)發(fā)特定類型的消息,由不同類型消息反復(fù)交錯構(gòu)成的消息序列在網(wǎng)絡(luò)中傳播時,可用的社會關(guān)系和社團關(guān)系反復(fù)變化震蕩,呈現(xiàn)為不穩(wěn)定狀態(tài)；節(jié)點具有移動性,節(jié)點相遇具有隨機性,這造成了社會關(guān)系和社團關(guān)系隨時間動態(tài)變化；節(jié)點間社會關(guān)系的緊密程度具有不確定性,以其為基礎(chǔ)得到的社團也是不確定的、以概率形式存在的。針對機會網(wǎng)絡(luò)社會關(guān)系和社團關(guān)系動態(tài)變化的特性,論文分析和解決了在震蕩不穩(wěn)定的、動態(tài)演化的機會網(wǎng)絡(luò)社會關(guān)系下劃分社團的問題,主要包括三個相互聯(lián)系的方面,即首先解決社會關(guān)系拓撲結(jié)構(gòu)由于消息敏感而產(chǎn)生的震蕩問題,將震蕩非穩(wěn)態(tài)社會關(guān)系轉(zhuǎn)換為穩(wěn)態(tài)的社會關(guān)系；其次,解決隨時間動態(tài)演化的社會關(guān)系不可預(yù)測的問題,建立了預(yù)測模型,對未來社會關(guān)系進行預(yù)測；最后,在預(yù)測得到的社會關(guān)系基礎(chǔ)上,建立了不確定社會關(guān)系,并解決了不確定社會關(guān)系上無法獲得貼近實際的社團的問題。本研究的主要貢獻和創(chuàng)新性成果如下：1.提出一種非穩(wěn)態(tài)社會關(guān)系拓撲下的機會網(wǎng)絡(luò)分層模型。在機會網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點只轉(zhuǎn)發(fā)特定類型的消息,不同類型消息在網(wǎng)絡(luò)中傳播時,可用的節(jié)點集不同,因此,由不同類型消息反復(fù)交錯構(gòu)成的消息序列在網(wǎng)絡(luò)中傳播時,可用的社會關(guān)系拓撲結(jié)構(gòu)反復(fù)變化,表現(xiàn)為社會關(guān)系由于消息敏感而產(chǎn)生震蕩不穩(wěn)定狀態(tài),社團劃分結(jié)果無法重用,增加了劃分社團的時間。為了解決該問題,本研究提出了機會網(wǎng)絡(luò)分層模型,消除了社會關(guān)系拓撲由于消息敏感產(chǎn)生的震蕩不穩(wěn)定狀態(tài),提高社團劃分的可重用性,降低了社團劃分時間。首先,將機會網(wǎng)絡(luò)的物理節(jié)點集映射為與消息類型匹配的虛擬節(jié)點集,并以此為基礎(chǔ)建立虛擬機會網(wǎng)絡(luò)層；然后,在虛擬機會網(wǎng)絡(luò)層上建立社會關(guān)系,此時,消息敏感的社會關(guān)系拓撲由震蕩不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)；最后,對虛擬層上的社會關(guān)系進行社團劃分。該模型使得社團劃分次數(shù)僅僅取決于消息類型的數(shù)量,而不會隨消息序列中消息數(shù)量或者消息類型的交錯方式而改變,減少了社團劃分的時間。在消息數(shù)量相同的條件下,當消息序列中相鄰位置消息的類型差異度分別為40%和100%時,采用機會網(wǎng)絡(luò)分層模型進行社團劃分的時間,與在物理機會網(wǎng)絡(luò)上直接進行社團劃分的時間相比,分別減少約58%和89%。2.提出一種機會網(wǎng)絡(luò)社會關(guān)系拓撲動態(tài)演化預(yù)測模型。機會網(wǎng)絡(luò)社會關(guān)系隨時間動態(tài)變化,社團劃分須等待社會關(guān)系建立后才能進行,這增加了社團劃分的等待時間。為了解決這個問題,本研究提出了一種基于馬爾可夫模型的機會網(wǎng)絡(luò)社會關(guān)系預(yù)測模型,準確預(yù)測社會關(guān)系,為社團劃分節(jié)約了建立社會關(guān)系所需的等待時間,減少了消息轉(zhuǎn)發(fā)的準備時間。首先,將機會網(wǎng)絡(luò)的運行時間分解為等長的時間片,并在時間片內(nèi)以節(jié)點的相遇狀態(tài)為依據(jù)構(gòu)建節(jié)點間的社會關(guān)系；其次,在時間片構(gòu)成的序列中,記錄節(jié)點對在不同時間片的相遇狀態(tài),并構(gòu)建與時間片序列對應(yīng)的節(jié)點對相遇狀態(tài)序列；再次,根據(jù)上述節(jié)點對形成的相遇狀態(tài)序列樣本數(shù)據(jù),利用馬爾可夫模型為節(jié)點對建立相遇狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣；最后,根據(jù)本研究提出的社會關(guān)系拓撲動態(tài)演化預(yù)測模型,預(yù)測下一個時間片的節(jié)點相遇狀態(tài)。論文提出的機會網(wǎng)絡(luò)社會關(guān)系拓撲演化預(yù)測模型,預(yù)測的準確率達到了80%以上。3.提出一種基于社交親密度的K派系過濾算法。目前,機會網(wǎng)絡(luò)社團劃分都是以節(jié)點間存在確定的社會關(guān)系為基礎(chǔ)的。然而,在實際場景下,社會關(guān)系是由節(jié)點的相遇頻率和通信成功率共同決定的,具有以概率形式描述的不確定性。為了解決在機會網(wǎng)絡(luò)不確定社會關(guān)系中劃分社團的問題,本研究提出了一種基于社交親密度的K派系過濾算法。首先,根據(jù)節(jié)點相遇記錄和通信記錄構(gòu)建機會網(wǎng)絡(luò)的不確定社會關(guān)系模型；其次,提出了社交親密度的概念,并根據(jù)社交親密度定義了不確定社會關(guān)系中社團的意義；最后,提出了改進的基于社交親密度的K派系過濾算法,該算法能夠?qū)Σ淮_定的社會關(guān)系進行社團劃分,得到結(jié)構(gòu)和意義都符合實際的社團。實驗結(jié)果表明,在機會網(wǎng)絡(luò)的不確定社會關(guān)系上,論文提出的基于社交親密度的K派系過濾算法與已有的K-CLIQUE算法相比,能夠在更多的時間片中(80%)獲得合理劃分結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5

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本文編號：1297734