一种异质化节点和链路的网络建模方法、通信设备及网络技术

本发明专利技术公开了一种异质化节点和链路的网络建模方法、通信设备及网络。首先，利用二维邻近图对网络进行数学表示，根据网络中节点的类型对节点进行建模，具体包括源节点、目的节点，以及节点内部的各个功能模块；其次，根据无线通信网络中的相同链路具有非对称数据传输能力的特点，对网络通信链路进行建模，具体包括双向链路和单向链路；最后，根据上述异质化节点和链路模型完成通信网络模型的构建；本发明专利技术通过建立异质化节点和链路模型，能够针对链路的前向和反向数据传输能力不同、以及节点属性存在差异的网络，构建更加合理的网络模型，从而提高网络性能仿真及分析的准确性。而提高网络性能仿真及分析的准确性。而提高网络性能仿真及分析的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种异质化节点和链路的网络建模方法、通信设备及网络


[0001]本专利技术属于无线通信领域，公开了一种异质化节点和链路的网络建模方法、通信设备及网络。

技术介绍

[0002]随着通信技术和计算机技术的迅猛发展，无线通信网络结构的多样性与复杂性日益凸显，传统的网络研究通常认为网络中所有的节点地位平等、功能相同，并且链路属性也完全一致，即将复杂异质的通信网络建模为同种属性的节点和链路组成的同质网络，进而进行网络性能仿真与分析。然而，实际中的大多数无线通信网络都是由异质化的节点和链路组成的。一方面，由于全功能节点配置成本和通信开销大，通过不同类型的节点间的协作共同实现网络的功能，可以降低网络成本；另一方面，网络中的通信链路并非都是双向对称的，链路中业务流向的非均匀性、或是信号在链路上传播质量的非对称性，都会导致数据传输能力双向不对称的链路的出现。
[0003]针对网络建模，文献“J.Broch,D.A.maltz.D.Johnson,Y.C.Hu.and J.Jetcheva, A performance comparison of multi
‑
hop wireless ad hoc network routing protocols[C], MobiCom
’
98,1998:85
‑
97.(多跳无线ad hoc网络路由协议的性能比较)”采用了一种随机路标(Random way
‑
point)运动模型进行网络建模，并给出了一个详细的分组级仿真结果，该仿真比较了包括DSDV、TORA、DSR和AODV在内的多跳无线ad hoc网络路由协议的性能。文献“V.Geetha,Sridhar Aithal,H.Xiao,W.K. G.Seah,A.Lo,and K.C.Chua,A flexible quality of service model for mobile ad
‑
hocnetworks[C],IEEE,2000:445
‑
449.(一种灵活的移动ad hoc网络服务质量模型)”提出了一种灵活的移动自组网QoS模型(FQMM)，FQMM模型考虑了移动自组网的特点，同时又结合了集成服务模型和差异化服务模型的优点，能够在吞吐量和服务差异性仿真中表现出很好的性能。
[0004]综上，精确的网络模型对网络性能的理论分析和仿真验证的准确性具有重要意义。传统的网络模型通常以简单的有向图或无向图来描述实际网络，忽略网络中节点和链路的差异性，并在经过上述简化的网络模型中施加数据业务，进而对网络(拓扑)性能进行理论分析与仿真实验。同质化节点和链路的假设虽然在一定程度简化了网络模型的构建，但无法准确刻画实际网络中不同节点的属性以及链路双向数据传输能力的差异，因此，在同质化节点和链路的假设下构建的网络模型中进行的网络性能仿真与分析存在失真，无法保证其结果的真实性和可用性。

技术实现思路

[0005]为了解决传统的同质化节点和链路的假设下建立的网络模型在网络仿真与分析中存在的局限，本专利技术提出一种异质化节点和链路的网络建模方法、无线网络、设备，该方法根据网络内节点的类型对节点进行建模，具体包括源节点、目的节点，以及其节点内部的各个功能模块，并根据无线通信网络中的相同链路具有非对称数据传输能力的特点，对网
络通信链路进行建模，具体包括双向链路和单向链路，即利用异质化节点和链路模型来提高对网络的理论分析和仿真实验的准确性。
[0006]进一步，所述一种异质化节点和链路的网络建模方法、无线网络、设备的具体步骤包括：
[0007]步骤一，利用二维邻近图G＝(V,E)对网络进行数学描述，其中节点集合 V＝{v1,v2,
…
,v
N
}，N表示图G中包含的节点的数量；链路集合E＝{e
ij
}，e
ij
表示节点v
i
和v
j
之间的链路，i,j∈{1,2,
…
,N}且i≠j；
[0008]步骤二，根据无线通信网络中节点所实现的功能，建立由数据接收模块、数据生成模块、数据处理模块、数据汇聚模块、输出缓存和数据发送模块组成的节点模型，其中数据接收模块、数据处理模块、输出缓存和数据发送模块为节点模型的必选模块，数据生成模块和数据汇聚模块为节点模型的可选模块；
[0009]步骤三，节点以时分双工TDD的方式使用与之关联的一段链路进行数据的发送和接收，并按照链路所连接的节点的发送或接收数据的状态定义链路的传输方向建立链路模型，其中，对于发送数据的节点的数据经过与该节点相连接的前向链路发送给其邻节点，对于接收数据的节点，数据经过与该节点相连的反向链路从其邻节点到达该节点；
[0010]步骤四，节点v
i
根据通信需求，为其与邻节点v
j
之间的链路e
ij
分配双工系数α
ij
，其中，α
ij
表示v
i
分配给与之关联的链路e
ij
的前向传输时间占总的链路数据传输时间的比例，满足α
ij
∈[0,1]；v
j
分配给链路e
ji
的双工系数可以表示为α
ji
，满足α
ij
+α
ji
＝1；最后，根据所述节点模型、链路模型及链路双工系数α
ij
构建网络模型。
[0011]进一步，所述步骤一包括：
[0012]利用二维邻近图G＝(V,E)对网络进行数学描述，其中节点集合 V＝{v1,v2,
…
,v
N
}，N表示图G中包含的节点的数量；链路集合E＝{e
ij
}，e
ij
表示节点 v
i
和v
j
之间的链路，i,j∈{1,2,
…
,N}且i≠j。
[0013]进一步，所述步骤二包括：
[0014](1)将网络中的节点分别建模为源节点(作为信源产生数据分组)和目的节点(作为信宿将接收到的属于自己的数据分组提交给协议栈的高层进行进一步处理)，并假设一个节点只能以源节点或目的节点的形式存在于网络中；
[0015](2)建立由数据接收模块(称为收信机)、数据生成模块、数据处理模块 (称为处理器)、输出缓存和数据发送模块(称为发信机)组成的源节点模型；建立由数据接收模块(称为收信机)、数据汇聚模块、数据处理模块(称为处理器)、输出缓存和数据发送模块(称为发信机)组成的目的节点模型；
[0016](3)根据节点v
i
在网络中的位置，即节点v
i
的度d
i
，确定节点v
i
是否需要为其邻节点提供数据中转服务。若节点v
i
位于网络内部，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质化节点和链路的网络建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，利用二维邻近图G＝(V,E)对网络进行数学描述，其中节点集合V＝{v1,v2,
…
,v
N
}，N表示图G中包含的节点的数量；链路集合E＝{e
ij
}，e
ij
表示节点v
i
和v
j
之间的链路，i,j∈{1,2,
…
,N}且i≠j；步骤二，根据无线通信网络中节点所实现的功能，建立由数据接收模块、数据生成模块、数据处理模块、数据汇聚模块、输出缓存和数据发送模块组成的节点模型，其中数据接收模块、数据处理模块、输出缓存和数据发送模块为节点模型的必选模块，数据生成模块和数据汇聚模块为节点模型的可选模块；步骤三，节点以时分双工TDD的方式使用与之关联的一段链路进行数据的发送和接收，并按照链路所连接的节点的发送或接收数据的状态定义链路的传输方向建立链路模型，其中，对于发送数据的节点的数据经过与该节点相连接的前向链路发送给其邻节点，对于接收数据的节点，数据经过与该节点相连的反向链路从其邻节点到达该节点；步骤四，节点v
i
根据通信需求，为其与邻节点v
j
之间的链路e
ij
分配双工系数α
ij
，其中，α
ij
表示v
i
分配给与之关联的链路e
ij
的前向传输时间占总的链路数据传输时间的比例，满足α
ij
∈[0,1]；v
j
分配给链路e
ji
的双工系数可以表示为α
ji
，满足α
ij
+α
ji
＝1；最后，根据所述节点模型、链路模型及链路双工系数α
ij
构建网络模型。2.根据权利要求1所述的一种异质化节点和链路的网络建模方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：利用二维邻近图G＝(V,E)对网络进行数学描述，其中节点集合V＝{v1,v2,
…
,v
N
}，N表示图G中包含的节点的数量；链路集合E＝{e
ij
}，e
ij
表示节点v
i
和v
j
之间的链路，i,j∈{1,2,
…
,N}且i≠j。3.根据权利要求1所述的一种异质化节点和链路的网络建模方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：(1)将网络中的节点分别建...

【专利技术属性】
技术研发人员：畅志贤，李钊，祝世通，张远，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：