基于多目標全局約束的網絡通信系統跨層資源分配

蓋昊宇

(安徽工商職業學院 應用工程學院，安徽 合肥 231131)

隨著無線傳感器網絡技術的發展，需要對網絡通信系統跨層資源進行優化調度和分配，能夠提高網絡通信系統跨層資源分配和信息融合能力，且在無線傳感器網絡的均衡部署控制中具有重要意義，對網絡通信系統跨層資源分配方法的相關研究受到人們的極大關注[1]。

網絡通信系統跨層資源的分配是建立在資源大數據擴展和特征分析的基礎上，根據采集到的網絡通信系統跨層資源的特征信息進行信息融合，提高信息檢索和資源優化分配能力。傳統網絡通信系統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]，但傳統方法進行網絡通信系統跨層資源分配的均衡性不好。因此，提出基于多目標全局約束的網絡通信系統跨層資源分配方法，采用層次化演化聚類方法進行網絡通信系統跨層資源的自適應分塊匹配，結合多目標全局約束方法，實現網絡通信系統跨層資源分配，最后進行仿真測試分析，得出有效性結論。

1 網絡通信系統跨層資源大數據分析

1.1 網絡通信系統跨層資源大數據挖掘

為了實現網絡通信系統跨層資源分配，采用多目標全局約束技術進行網絡通信系統跨層資源分配的自適應尋優和信息增強[4]。給出如下定義：

定義2 在有限論域內，網絡通信系統跨層資源的辨識統計域S=(U,A,V,f)中，如果A=C∪D，D=g0gggggg，且C∩D=Φ，網絡通信系統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據特征量，由此組成網絡通信系統跨層資源的模糊向量集和規則向量集，那么在網絡通信系統跨層資源分配的有限域S內，構建網絡通信系統跨層資源大數據挖掘模型，得到特征統計決策表，簡記為S=(U,A)或S=(U,C∪D)。

在決策表S=(U,A)中，當滿足a∈A，存在IND(A-{a})=IND(A)，表示網絡通信系統跨層資源的多目標全局約束統計特征屬性，網絡通信系統跨層資源屬性a在閉合區間A中具有線性特征，對于網絡通信系統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，進行網絡通信系統跨層資源優化分配[5]。

1.2 網絡通信系統跨層資源特征提取

在網絡通信系統跨層資源屬性的同源特征統計決策表S=(U,A)中，對A=C∪D，C∩D=Φ，C中所有對角線元素集合稱為網絡通信系統跨層資源組成屬性集A的核，記作Core(A)。網絡通信系統跨層資源大數據分布集為：

(1)

其中FT(t)=(F1(t),F2(t),…,FN(t))，根據網絡通信系統跨層資源大數據采樣結果，進行跨層資源的特征提取。

進行網絡通信系統跨層資源屬性特征分類，得到網絡通信系統跨層資源的特征重構矩陣為：

(2)

其中，網絡通信系統跨層資源的嵌入維數為m，網絡通信系統跨層資源重構的時間間隔為τ。

根據上述多目標全局約束結果，采用決策屬性辨識方法進行網絡通信系統跨層資源分配的規則向量特征提取[9]。

2 網絡通信系統跨層資源分配優化

2.1 系統跨層資源的自適應分塊匹配

采用模糊特征檢測方法進行網絡通信系統跨層資源的特征挖掘，提取網絡通信系統跨層資源的關聯規則特征量，進而進行數據模糊度匹配，得到網絡通信系統跨層資源的關聯規則集定義為：

(3)

其中：dm+1(m)為網絡通信系統跨層資源集在第m點的預測值；dk+1(m)為采用第m點處采集的網絡通信系統跨層資源的模糊特征量。

根據上述分析，實現網絡通信系統跨層資源數據存儲結構的優化重組。

通過挖掘網絡通信系統跨層資源集的屬性特征[10]，采用統計分析方法，建立網絡通信系統跨層資源關聯規則分布矩陣的計算式定義為：

(4)

其中：wij為第i個采樣節點挖掘到的網絡通信系統跨層資源的模糊隸屬度函數，結合全局加權分析的方法，構建網絡通信系統跨層資源的特征提取模型。在運維管理節點i處，采集到的網絡通信系統跨層資源數碼元序列表示為(w1,j,w2,j,…,wtj，其中t表示網絡通信系統跨層資源的編號數目；wtj為網絡通信系統跨層資源挖掘的加權系數，結合語義特征分析方法，建立網絡通信系統跨層資源挖掘的模糊語義特征規則分析模型，進行系統跨層資源的自適應分塊匹配處理。

2.2 網絡通信系統跨層資源分配

構建網絡通信系統跨層資源的存儲結構模型，得到網絡通信系統跨層資源的自適應加權系數為：

(5)

maxlFreqi,j為在運維管理節點i、j之間檢測到的網絡通信系統跨層資源的模糊度，模糊度辨識特征量為：

(6)

式中，

wi,j=tfi,j×Idfi

(7)

di和dj為網絡通信系統跨層資源分配的相似度屬性，采用模糊聚類方法，進行網絡通信系統跨層資源挖掘，采用特征分解方法進行模糊隸屬度分析，結合網絡通信系統跨層資源分配的統計決策模型S，得到特征提取的多分辨矩陣M(S)=(mij)n×n，其中，多目標全局約束結果為：

(8)

根據上述模糊辨識模型定義，在網絡通信系統跨層資源分配的統計決策表S=(U,A)中進行模糊自適應尋優，得到網絡通信系統跨層資源分配的自反性條件映射A?A，由此得到網絡通信系統跨層資源分配的屬性集為：

3 仿真實驗與結果分析

為了驗證本文方法實現網絡通信系統跨層資源分配中的應用性能，采用Matlab進行仿真實驗，網絡通信系統跨層資源數據的初始采樣頻率為60KHz，信息采樣的特征分辨率為2.5Kbps，網絡通信系統跨層資源的熵特征分布見表1。

表1 網絡通信系統跨層資源熵特征分布

根據上述參數設定，進行網絡通信系統跨層資源分配，得到原始的網絡通信系統跨層資源如圖1所示。

圖1 原始的網絡通信系統跨層資源

采用本文方法對網絡通信系統跨層資源進行優化分配，分配結果如圖2所示。

(a)樣本1

(b)樣本2圖2 網絡通信系統跨層資源分配結果

測試網絡通信系統跨層資源均衡度水平，得到結果如圖3所示。

圖3 網絡通信系統跨層資源分配的均衡度水平比較

分析圖3得知，本文方法進行網絡通信系統跨層資源分配的均衡度水平較高。

結語

為解決傳統方法存在的網絡通信系統跨層資源分配均衡度較低的問題，提出基于多目標全局約束的網絡通信系統跨層資源分配方法。構建網絡通信系統跨層資源的大數據挖掘模型，采用模糊特征檢測方法進行網絡通信系統跨層資源的特征挖掘，提取網絡通信系統跨層資源的關聯規則集，通過模糊關聯規則分配方法進行網絡通信系統跨層資源的特征分解和優化提取，提取資源數據的遞歸熵特征量，采用層次化演化聚類方法進行網絡通信系統跨層資源的自適應分塊匹配，結合多目標全局約束方法，實現網絡通信系統跨層資源分配。分析得知，采用本文方法進行網絡通信系統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。