通信工程的論文代發(fā)表

　　通信工程的論文代發(fā)表篇2

　　淺談基于多連接方式的無線通信網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ脱芯?/p>

　　0 引 言

　　隨著無線通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣化，單純依靠理論計(jì)算、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)、設(shè)備的研制以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的開發(fā)，已經(jīng)不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。得益于仿真技術(shù)的發(fā)展，使得通過仿真技術(shù)建立通信網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)、協(xié)議體系和業(yè)務(wù)事件等仿真模型，從仿真結(jié)果中發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計(jì)問題，提出網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)或優(yōu)化方案。構(gòu)建合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ褪峭ㄐ啪W(wǎng)仿真的基礎(chǔ)，也是判斷通信網(wǎng)建模與仿真可信性的重要依據(jù)。

　　在無線通信網(wǎng)絡(luò)建模中，最早采用人工設(shè)置的確定性模型(如星形網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和柵格網(wǎng)絡(luò))或隨機(jī)性模型(如ER隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型)。隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的發(fā)展，大量的實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)“無標(biāo)度”特性，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的度分布服從“冪率”。為描述網(wǎng)絡(luò)的這一特性，科學(xué)家們提出了許多模型，其中最為著名的是Balabési等提出的BA模型。BA模型通過網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)和擇優(yōu)連接，可以構(gòu)建出符合冪率分布的網(wǎng)絡(luò)模型。在BA模型的基礎(chǔ)上，不少研究者提出了具有特定約束條件的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，?ldquo;陳?李模型”為考慮局域世界的網(wǎng)絡(luò)模型[5]，該模型新增加的節(jié)點(diǎn)偏好選擇局域世界內(nèi)的節(jié)點(diǎn)建立連接。文獻(xiàn)[6]提出兼顧全局和局域世界的網(wǎng)絡(luò)演化模型，節(jié)點(diǎn)增長(zhǎng)過程中依概率按度優(yōu)先連接，按概率連接到最近的節(jié)點(diǎn)。

　　針對(duì)無線通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也有不少學(xué)者根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣＿M(jìn)行研究。文獻(xiàn)[7]針對(duì)有線和無線傳輸條件，提出了無線通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停Ⅱ?yàn)證其有效性。文獻(xiàn)[8]主要考慮了節(jié)點(diǎn)的分類和連接規(guī)則兩方面，能夠構(gòu)建出一個(gè)核心節(jié)點(diǎn)和一般節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和節(jié)點(diǎn)度可控的網(wǎng)絡(luò)模型，并分析了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能。文獻(xiàn)[9]將戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為骨干、接入和用戶三類，提出了一種能夠同時(shí)反映網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)空間位置和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多樣性特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溲莼Ｐ汀?/p>

　　針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)和擇優(yōu)連接進(jìn)行改進(jìn)，從而得出更加符合網(wǎng)絡(luò)實(shí)際或者是更加體現(xiàn)研究者關(guān)注特征的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ褪菬o線通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣５臒狳c(diǎn)。本文針對(duì)無線通信網(wǎng)不同的鏈路傳輸距離不同的特點(diǎn)，將傳輸鏈路分為短程、中程和長(zhǎng)程3類，提出了一種基于多連接方式的無線通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?。仿真結(jié)果表明，該模型滿足冪率特性和小世界特性，具有無線通信網(wǎng)的一般特點(diǎn)，能夠較好地模擬無線通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦浴?/p>

　　1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溲莼Ｐ?/p>

　　無線通信網(wǎng)絡(luò)是綜合利用無線電臺(tái)、微波接力機(jī)、散射、衛(wèi)星等多種通信方式構(gòu)建的多手段、多層次、立體化的通信網(wǎng)絡(luò)[10]。采用無線電臺(tái)、微波接力機(jī)、散射、衛(wèi)星等傳輸方式的傳播距離差距很大，下面根據(jù)這一特點(diǎn)，建立不同連接方式下的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ汀?/p>

　　1.1 模型設(shè)置

　　在模型演化過程中，主要考慮節(jié)點(diǎn)的空間位置分布和網(wǎng)絡(luò)鏈路特性。在模型演化過程中，模型按照下面規(guī)則進(jìn)行設(shè)置。

　　(1) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的空間分布。定義網(wǎng)絡(luò)模型的覆蓋范圍，將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)按照某種概率分布置于一個(gè)正方形的二維平面上，以節(jié)點(diǎn)的物理坐標(biāo)作為節(jié)點(diǎn)所處空間位置的表示。

　　(2) 網(wǎng)絡(luò)鏈路類型。根據(jù)無線通信網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間采用微波視距通信，空中平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)通信和衛(wèi)星通信手段，采用不同的鏈路距離，通過自動(dòng)演化機(jī)制，生成具有柵格化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　(3) 網(wǎng)絡(luò)鏈路的連接距離。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)鏈路的類型，網(wǎng)絡(luò)模型中設(shè)置了三種不同的網(wǎng)絡(luò)鏈路：長(zhǎng)程鏈路、中程鏈路和短程鏈路。長(zhǎng)程鏈路采用衛(wèi)星通信手段，具備大范圍的通信覆蓋能力，能夠覆蓋整個(gè)戰(zhàn)區(qū);中程鏈路采用升空平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)，通信距離也較大，一般能達(dá)到數(shù)百千米;短程鏈路采用微波視距通信，由于要滿足通視要求，因此只能具備幾十千米的傳輸能力。

　　1.2 算法步驟

　　步驟1：初始狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)初始有[m0]個(gè)節(jié)點(diǎn)和[e0]條邊，[m0]均勻分布于[L×L]的平面上，并設(shè)定節(jié)點(diǎn)間的連接關(guān)系。

　　步驟2：增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)。每次新加入1個(gè)節(jié)點(diǎn)，新加節(jié)點(diǎn)的位置在[L×L]的平面上服從均勻分布。

　　步驟3：按照通信范圍優(yōu)先連接[m]條邊，連接過程按照如下步驟：

　　(1) 按概率確定所增加的連接鏈路類型;

　　3 仿真試驗(yàn)

　　在仿真中，設(shè)置了1 000個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)的初始狀態(tài)是一個(gè)節(jié)點(diǎn)為5的全連接網(wǎng)絡(luò)，剩余的節(jié)點(diǎn)依次增加并隨機(jī)分布在1 000 km×1 000 km的范圍內(nèi)，每個(gè)新增加節(jié)點(diǎn)均與2個(gè)原節(jié)點(diǎn)相連，節(jié)點(diǎn)有一定的概率采用短程、中程和長(zhǎng)程鏈路。其中短程鏈路的最大連接距離為50 km;中程鏈路的最大連接距離為400 km，最小連接距離為50 km;長(zhǎng)程鏈路的最大連接距離為1 500 km，最短連接距離為300 km。

　　在仿真中，分別建立了短程、中程和長(zhǎng)程連接概率為(0.8，0.1，0.1)，(0.8，0.18，0.02)和(0.9，0.05，0.05)三種情況下網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淠Ｐ停謩e稱上述三種設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?a)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?b)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?c)，三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ腿鐖D1所示。

　　3.1 度分布

　　根據(jù)理論分析，網(wǎng)絡(luò)的度分布在[m?M?m0+t]時(shí)具有指數(shù)為3的冪率分布。圖2所示為仿真設(shè)置的三種模型的網(wǎng)絡(luò)度分布曲線，從曲線上看，網(wǎng)絡(luò)度分布近似為冪率分布。這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)在演化過程中，條件[m?M?m0+t]并非每次都能滿足，因此，網(wǎng)絡(luò)的度分布是介于指數(shù)分布與度分布之間。

　　3.2 網(wǎng)絡(luò)效率

　　為了方便對(duì)比分析，下面對(duì)比分析只存在短程連接和中程連接條件的網(wǎng)絡(luò)效率。設(shè)短程連接的連接概率為p，則中程連接的連接概率為[q]，顯然[p=1-q]。通過仿真得到[q]從0～1區(qū)間內(nèi)不同連接概率下的網(wǎng)絡(luò)，并分析不同網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效率，如圖3所示。從圖中可以看出，仿真得出的網(wǎng)絡(luò)效率在0.18～0.3之間，說明生成的網(wǎng)絡(luò)具有較好的網(wǎng)絡(luò)效率;網(wǎng)絡(luò)效率隨著中程連接的增加而增加，說明在實(shí)際構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)的過程中，增加網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)距離連接可以提高網(wǎng)絡(luò)效率。

　　3.3 網(wǎng)絡(luò)抗毀性能

　　網(wǎng)絡(luò)抗毀性是評(píng)估軍事網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。所謂網(wǎng)絡(luò)抗毀性是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或遭受打擊時(shí)，網(wǎng)絡(luò)維持及恢復(fù)其性能、效能到一個(gè)可接受程度的能力。服從“冪率”分布的網(wǎng)絡(luò)的重要特性是網(wǎng)絡(luò)具有較好抗隨機(jī)故障性能，但是面對(duì)選擇性打擊卻表現(xiàn)得十分脆弱。

　　采用本文建立的網(wǎng)絡(luò)模型，分別建立了短程連接概率p，中程連接概率q的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。設(shè)置p分別為1，0.7，0.4，0.1的情況進(jìn)行仿真試驗(yàn)，分別分析其在選擇性打擊下的網(wǎng)絡(luò)性能。由于構(gòu)建的4種網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效率并不相等，為了方便對(duì)比采用歸一化的網(wǎng)絡(luò)效率，選擇評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)為歸一化的網(wǎng)絡(luò)效率，通過對(duì)比網(wǎng)絡(luò)在受到干擾后網(wǎng)絡(luò)效率的下降速度來評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能。圖4為仿真得出的不同連接概率下，網(wǎng)絡(luò)在選擇性打擊下的歸一化網(wǎng)絡(luò)效率曲線。從圖4中可以看出，中程連接概率的增加，使得網(wǎng)絡(luò)的抗選擇性打擊的性能降低;增加網(wǎng)絡(luò)中的較長(zhǎng)程的連接雖然可以增大網(wǎng)絡(luò)的效率，但是同時(shí)卻使得網(wǎng)絡(luò)的抗選擇性打擊性能降低。

　　4 結(jié) 語

　　本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)和擇優(yōu)連接進(jìn)行改進(jìn)，建立了一種充分反映無線通信網(wǎng)在不同的鏈路傳輸距離下不同特點(diǎn)的無線通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，仿真結(jié)果表明，該模型滿足無標(biāo)度特性和小世界特性，具有無線通信網(wǎng)的一般特點(diǎn)，能夠較好地模擬無線通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦浴Ｍ瑫r(shí)，利用仿真得出的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，分析不同連接概率條件下網(wǎng)絡(luò)效率和網(wǎng)絡(luò)抗毀性能，得出了初步的仿真結(jié)論，對(duì)研究各種連接條件對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行改進(jìn)具有現(xiàn)實(shí)意義。