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基于逆向自组织学习的网络拓扑图布局算法


维普资讯 http://www.cqvip.com 科技论 文  基于逆 向 自组织学 习的  网络拓扑 图布局算法  汪德 文 陈健  摘要:针对传统网络拓扑图布局算法计算量大的问题,提 出一种基于逆向 自 组织学   习的布局算法,算法中借鉴人工神经网络的思想,利用人工神经网络在计算上的优  势,解决了以往布局算法存在的计算量大、收敛慢 的问题 。具体讨论 了算法的基本 

思想,给出了算法的详 细描述,实践证 明,用该算法得 出的布局方案结构清晰、运  算量 小。   关键词 :网 络拓a t 自 l t 动布局 逆向 自 -  ! 组织学习算法 IO S M  1引言  网络拓扑图是实施网络管理的基础 , 随着网络技术的迅速发展 , 网络规模不断扩大,   网络的复杂性、业务的多样性和接入的随机性使其结构不断变化,依靠人工发现网络拓  扑变得越 来越 困难 。因此 ,网络 拓扑 图的 自动 生成 成为 网络 管理 的重要组 成部分 。 网络  拓扑 图 自动生成 包括两个 方面 的问题 :网络设 备及其连 接 关系的 自动发现 和拓扑 图的 自   动布局。结构清晰的网络拓扑图可以辅助网络管理员通过直观的方式监视网络状况、快  速定位故障发生部位,提高网络管理效率 ;相反,布局混乱的拓扑图不能提供清晰的网   络结构信息,无法充分发挥网络拓扑图的作用。目前,对于 网络设备的 自动发现已有 了   较为深入的研究 ,而网络拓扑图自动布局方面的研究工作相对较少 ,很多商业网络管理  的 自动布 局功能 也 比较简 单 。   本文在 充分比较 几种常 用网络拓扑 图布局算法 的基础上 ,提 出了一种 高效 的布 局算法 。   2 问题描述  网络拓扑图布局的目的是根据网络元素 ( 路由器、交换机、子网、主机等)及其之  间的连接关系,绘制结构清晰的网络拓扑图。布局问题用数学语言描述如下 :   已知图 G NE , ( , 其中 N是节点集合, ) E是边集合。寻找算法为图中的每个节点分配  合 适的坐标 ,根据 坐标把 节点 以及之 间的直线连 接 画在 二 维图像 上 ,要求 画出来 的网络  拓扑图结构清晰。   网络 拓扑 图 自动布 局 的主 要困难在于 :   ①“ 结构清晰” 这个主观感觉没有明确的客观定义和评价标准 ,不容易用形式化的语  言进行描 述 ;   ②即使定义了部分客观评价标准,要精确达到这些标准所需要的运算量非常大 ,有  的甚至在 计算上 是不可 能 的,很难满足 实 时性 要求 。   例 如 ,对布 局算法 进行评 价 的常 用标 准有 :   2  3 维普资讯 http://www.cqvip.com 电信技术研 究  ● 对称 性 ;     ● 节 点均衡 分布 ;     ● 边 的长度均衡 分布 ;     20 第 1 07年 期  ? 边交叉 次数 最少 ;     其 中边交 叉次数 是一个 很重要 的指标 ,直 接 影响到布 局结构 的质量 ,但是 要找 出边 交叉  次数最少的布局方案却是一个 N — m le问题 。因此 ,只能用启发式算法来接近最优  Pc p t o e 方案 。   3常用的网络拓扑图布局算法  目 前,网络拓扑图的自动布局算法主要有如下几种:O行列布局 ,即简单地把图中   所有顶点等距排列,然后进行连线 ;②环形布局,按照同心圆地方式布局顶点再连线 ;   ③ 基于 张力 一斥力模 型 的布 局算法 。   在这些网络拓扑图布

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