412 浏览基于复杂网络建模的移动通信时间序列动态变化特征研究
摘要：随着移动通信技术的发展,各种应用和终端大规模地接入通信系统,系统中累积了大量的移动通信数据。移动通信基站数据包括数据业务吞吐量和语音业务量,它们分别表示通信基站覆盖的地理范围内的人产生通信行为所生成的数据和语音的动态变化。基于复杂网络方法研究移动通信数据有助于从新的角度挖掘基站数据中蕴藏的有价值信息。基于某地区的移动通信基站数据,本文主要做了以下研究:（1）移动通信时间序列的相似性。依据不同的时间序列相似性度量方法,度量基站时吞吐量动态变化的相似性,分别构建皮尔逊相关网络,斯皮尔曼相关网络和互相关网络。可视化三个网络的节点度、节点介数和节点集聚系数在地理上的离散分布。网络拓扑特征反映出基站时流量时间序列间非线性关系强于线性关系。此外,网络拓扑特征反映出基站系统是稳定的,并存在随机混沌现象。（2）移动通信时间序列的同步性。大流量事件在扇区间同步发生可能会导致系统拥塞。基于事件同步与网络建模研究移动通信大流量事件发生的同步性。利用事件同步方法从扇区数据业务吞吐量时间序列中提取大流量事件序列。运用网络建模方法构建事件同步网络,并依据网络的局部拓扑特征参数构建节点拥塞系数。节点拥塞系数既考虑了扇区同步事件发生的频率又考虑了扇区的拓扑邻居间有同步事件发生的概率。节点拥塞系数从局部量化了发生拥塞的风险。研究发现,仅有少数扇区会多次发生同步大流量事件;整体而言,系统发生拥塞的风险低。（3）移动通信时间序列的耦合性。基于移动通信数据吞吐量和话务量时间序列,依据滑动相关法和斯皮尔曼等级相似性构建数据-语音耦合二分网络,揭示数据业务与语音业务耦合动态变化。网络的累积度分布服从线性分布,这表明数据业务与语音业务耦合的发生是均匀的。利用核心-边缘模型分析数据-语音耦合的时空聚类特征,并定义耦合比重可视化核心区和边缘区。时空聚类结果表明:在核心区,数据吞吐量与话务量耦合的发生频率高于边缘区。
关键词：复杂网络;相似性度量
文章目录
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 时间序列相似性建网
1.2.2 极端事件同步性建网
1.2.3 时空耦合建网
1.3 本文的主要研究内容
1.4 文章结构
第二章 时间序列相似性动态变化
2.1 数据
2.2 方法
2.2.1 皮尔逊相关系数
2.2.2 斯皮尔曼相关系数
2.2.3 互信息
2.3 网络
2.3.1 建网方法
2.3.2 相关网络
2.3.3 拓扑特征与阈值的关系
2.4 网络的拓扑特征
2.4.1 度分布
2.4.2 介数中心性
2.4.3 集聚系数
2.5 本章小结
第三章 时间序列同步性动态变化
3.1 问题及分析
3.2 方法
3.2.1 事件提取
3.2.2 事件同步
3.2.3 构建网络
3.3 网络
3.3.1 数据
3.3.2 网络全局拓扑特征
3.3.3 网络局部拓扑特征
3.4 拥塞系数
3.4.1 定义
3.4.2 网络应用
3.5 本章小结
第四章 时间序列耦合性动态变化
4.1 数据
4.2 方法
4.2.1 斯皮尔曼相关系数
4.2.2 建网方法
4.3 耦合网络
4.3.1 网络
4.3.2 度分布
4.4 时空聚类分析
4.5 本章小结
总结与展望
5.1 本文工作总结
5.2 后续工作展望
参考文献
[1]基于seasonal-trend-loess方法的符号化时间序列网络[J]. 汪丽娜,成媛媛,臧臣瑞. 物理学报. 2019(23)
[2]面向非过程的多灾种时空网络建模——以京津冀地区干旱热浪耦合为例[J]. 李双双,杨赛霓,刘宪锋. 地理研究. 2017(08)
[3]应用皮尔逊相关系数算法查找异常电能表用户[J]. 王涓,吴旭鸣,王爱凤. 电力需求侧管理. 2014(02)
[4]随机派系生长网络模型及其传输能力研究?[J]. 丁益民,樊京芳,周斌,陈晓松. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(03)
