[发明专利]一种无线多跳网络建模方法及仿真平台

摘要

本发明公开了一种无线多跳网络建模方法及仿真平台，所述建模方法的步骤为，输入网络特性参数、基于网络特性参数生成节点位置矩阵、基于节点物理属性与节点位置矩阵获取节点信息和链路信息、基于链路相关性指数与期望包接收率矩阵实现节点间数据包收发状况参考表。本发明解决了现有的无线多跳网络仿真工具无法将各链路间的相关性考虑到网络仿真过程当中的问题。

主权项

一种无线多跳网络建模方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)输入网络特性参数，所述网络特性参数包括：网络节点数目N、网络分布空间范围SCALE＝{LENGTH WIDTH HEIGHT}、节点间最小间距、网络拓扑结构、节点物理属性NODEPROP＝{RANGE PSE PRE DATARATE MOD FRE POWER}、链路相关性指数；其中，LENGTH、WIDTH、HEIGHT依次表示网络分布空间范围的长、宽、高，RANGE、PSE、PRE、DATARATE、MOD、FRE、POWER依次表示通信节点的最大通信距离、发送功率、接收功率、数据传输速率、信号调制方式、工作频率、节点能量，链路相关性指数的取值范围为[0,1](2)基于网络特性参数，生成节点位置矩阵：根据步骤(1)中的网络节点数目、网络分布空间范围、节点间最小间距、网络拓扑结构以及节点物理属性中的最大通信距离，生成网络初始分布，并将分布好的网络中各节点位置信息存入节点位置矩阵中；(3)基于节点物理属性与节点位置矩阵，获取节点信息和链路信息：根据步骤(1)中的节点物理属性以及步骤(2)生成的节点位置矩阵，仿真获取节点信息NODEINFO与链路信息LINKINFO；其中，NODEINFO＝{AVAIL ENERGY}，AVAIL、ENERGY依次表示节点效用表、节点能量表，LINKINFO＝{DISTANCE PRR DELAY CONSUMPTION DATARATE}，DISTANCE、PRR、DELAY、CONSUMPTION、DATARATE依次表示距离矩阵、期望包接收率矩阵、期望延迟矩阵、期望能耗矩阵、数据传输速率矩阵；(4)基于链路相关性指数与期望包接收率矩阵，实现节点间数据包收发状况参考表：根据步骤(1)中的网络特性参数中链路相关性指数和步骤(3)中的链路信息中期望包接收率矩阵，构建数据包收发状况参考表STATE＝{k SE RE STRING}；其中，k、SE、RE、STRING依次表示STATE序号、发送节点序号、接收节点序号、数据包收发状况参考序列；数据包收发状况参考表的元素数等于网络中的期望包投递率非零的链路数；数据包收发状况参考序列是位数为STRLEN位的二进制序列，1/0代表数据包传输成功/未成功，通过选定序列中某一位来代表对应链路的数据收发成功与否；数据包收发状况参考序列中为1的位数等于STRLEN与对应链路期望包接收率的乘积取整；使用模型进行仿真时，每一跳数据包传输过程中，首先选择一个位序号，然后选定发送节点序号相同的多个数据包收发状况参考表，将后者的数据包收发状况参考序列中该位的值1或0来代表同发送节点的多个接收节点数据包成功或未成功接收，以此实现对链路间相关性的描述；所述数据包收发状况参考表的生成方法：(a)生成初始数据包接收状态参考表：从全网所有N个节点中选取一对节点，节点序号分别为i、j，节点i作为数据包发送节点，节点j作为数据包接收节点，若节点i、j间的包接收率PRR(i,j)大于0，则i、j分别作为发送节点序号和接收节点序号，将数据包收发状况参考序列的前[PRR(i,j)/STRLEN]位赋值为1，其他位赋值为0，遍历所有i、j的取值；其中，[PRR(i,j)/STRLEN]表示PRR(i,j)除以STRLEN后取整；(b)全网N个节点中选出一节点，由节点序号m表示，遍历所有可能的节点m，以节点m作为发送节点，若节点m到某节点所组成链路的PRR大于0，则该节点为节点m的邻近节点；(c)从节点m到其邻近节点所组成的多条链路中随机选取至少2条链路，每条链路对应一对发送与接收节点；对所选链路对应的数据包接收状态参考序列进行修正，仿真实现链路间的相关性，其具体步骤：从这些链路的发送节点序号及接收节点序号所对应数据包接收状态参考表元素的数据包接收状态参考序列中选取指定数量的位序号，所选位序号的个数与链路相关性大小成反比；(d)将所选链路对应的数据包接收状态参考序列中一指定位进行取反运算，同时将另一指定位进行取反运算，实现链路相关性描述的同时保证数据包接收状态参考序列中0、1比例不变。