一种复杂机动通信网络建模方法及仿真系统技术方案

本发明专利技术提供一种复杂机动通信网络建模方法及仿真系统，属于通信网络仿真技术领域。该系统包括通信网络模型初始化模块、想定数据解析模块、通信网络状态更新模块、通信网络模型数据管理模块、通信链路通断计算模块、通信链路种子边优选模块、经典图论算法模块、信息通信效能计算模块。本发明专利技术首先使用通信链路的种子边算法选出主用链路，将冗余通信链路降阶为备用链路，然后使用经典图论算法，将处于运行状态的通信网络抽象成图论中的加权无向图，实现了对复杂机动通信网络简化、抽象和建模，降低了拓扑分析的复杂度，简化了通信网路求解。本发明专利技术支持仿真过程中的通信效能计算，能够很好地满足在仿真领域对通信网络模型提出的需求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂机动通信网络建模方法及仿真系统


[0001]本专利技术属于通信网络仿真
，涉及一种复杂机动通信网络的建模方法，具体涉及一种基于种子边优选和经典图论对复杂战场环境下进行机动通信网络建模方法及仿真系统。

技术介绍

[0002]通常使用经典图论对通信网络进行建模描述。图论源于数学家欧拉对格尼斯堡七桥问题的研究，以图为研究对象的学科，属于数学的一个分支。图论中的图由若干给定的点及连接两点的线所构成，其中点代表事物，连接两点的线表示两事物间的关系。通信网络是通信节点和通信链路的集合，使用图论能清晰地表示通信网络之间的联系，通过将作战实体之间的通信链路关系表示为图的连线，并将真实战场上的作战实体转换为抽象的图节点，从而形成图的模型，为之后的通信网络分析打下基础。
[0003]复杂机动通信网络是为了实现作战指挥、情报、态势等信息的互联互通使用多种通信方式将各个节点连接起来而形成的一个集合。战术军事通信要求快速、准确和保密，强调通信网络的整体功能特性。随着网络中心战概念的发展，适应现代战争以信息为中心的一体化军事通信网成为了战术通信的发展方向。一体化军事通信网是以一体化综合集成交换协议体系为基础，采用多种先进通信技术，完成不同通信系统之间集成而形成的网络。一体化军事通信网络具有通信方式多重性、通信节点复杂性以及网络拓扑时变性的特点。
[0004]在复杂多变的战场环境下，机动通信网络通常使用冗余通信的方式保证通信网络的抗毁性和抗干扰性，以支撑指挥信息的准确及时传输，在每个通信节点均装配有光纤、短波、超短波以及卫星等多种通信方式，这样在使用经典图论对战术通信网络建模时，图的拓扑节点上会存在多条边，仅仅使用经典图论无法很好地对这种通信网络进行建模描述。
[0005]在仿真领域所建立的通信模型通常是通信传输设备模型或是通信交换设备模型。此类模型多数用于验证通信协议或者可以提供单台通信设备的性能，无法对机动通信网络在整体上进行描述，无法满足上层作战应用仿真对通信网络的仿真的需求。

技术实现思路

[0006]为解决复杂战场环境中机动通信网络建模的技术问题，本专利技术提出了一种复杂机动通信网络建模方法及仿真系统。本专利技术使用种子边优选方法，结合经典图论对机动通信网络进行分析描述，从而降低图中节点的度，既缩小了网络拓扑的解空间，降低了拓扑分析的复杂度，又更加贴合机动通信网络的实际应用，可以对复杂机动通信网络进行更加准确的描述。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种复杂战术通信网络建模方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，在仿真开始时，按照约定的数据格式解析仿真业务输入给通信网络模型的想定数据；完成想定数据解析后，得到通信节点的初始位置信息、所有通信子网的拓扑信
息、所有通信子网的参数信息，并存储到本地内存中；
[0010]步骤2，对于各个通信子网中的每两个成员，使用通信节点的初始位置，进行通信链路通断计算，得到所有通信子网的初始连通状态；
[0011]步骤3，对于所有通信子网的通信链路，进行通信链路种子边优选，选出所有通信子网中的主用链路作为链路种子边，将其他通信链路另存为备用链路集合；
[0012]步骤4，将所有的通信节点作为图论中的点，所有子网的主用链路作为图论中的边，通过经典图论算法，形成一个加权无向图作为通信网络模型，从而完成通信网络的初始构建配置；
[0013]步骤5，在仿真过程中，接收并解析仿真业务数据，获取各个通信节点的位置或者通信设备的状态，进而计算通信节点位置变化或者通信设备状态的变化对通信网络产生的影响；若当前链路不再可用，则从备用链路集合中选择一条链路使用；
[0014]步骤6，当通信节点位置变化时，重新进行通信链路通断计算，更新通信链路状态，重新进行通信链路种子边优选，选择通信链路种子边，更新经典图论算法的数据结构，从而更新通信网络的结构状态。
[0015]进一步地，通信链路通断计算，采用自由空间传播模型、Okumura
‑
Hata模型、Cost231计算模型、ITU.P526电磁波绕射计算模型，计算判断两两通信节点之间通信链路是否连通。
[0016]进一步地，通信链路种子边优选，用于在两两通信节点之间存在多条通信链路时选出主用链路，其余通信链路则作为备用链路存储到本地内存中，并将主用链路作为这两个通信节点之间的边；在主用链路被干扰或者无法连通的情况下，从备用链路中选出最优链路作为两个通信节点之间的边。
[0017]进一步地，步骤4中，通过经典图论算法在仿真开始时构建基于经典图论的数据结构，生成加权无向图，加权无向图中包括点集和边集；
[0018]步骤6中，在仿真运行过程中维护更新基于经典图论的数据结构，并更新加权无向图的点集和边集。
[0019]进一步地，在仿真过程中，使用通信网络模型来计算信息在通信网络中的传输效能，包括信息传输时延、每一跳通信链路的传输时延、每一跳链路的通信速率，并将传输效能传递给上层应用。
[0020]一种复杂战术通信网络仿真系统，包括CPU和存储器，所述CPU用于实现如下软件模块：
[0021]通信网络模型初始化模块，用于在通信网络模型启动时完成通信网络模型中其他模块的加载，并完成通信链路通断计算模块和通信链路种子边优选模块的初始配置；
[0022]想定数据解析模块，用于在仿真开始时，按照约定的数据格式解析仿真业务输入给通信网络模型的想定数据；完成想定数据解析后，得到通信节点的初始位置信息、所有通信子网的拓扑信息、所有通信子网的参数信息，并存储到存储器中；
[0023]通信网络状态更新模块，用于在仿真过程中，接收并解析仿真业务数据，获取各个通信节点的位置或者通信设备的状态，进而计算通信节点位置变化或者通信设备状态的变化对通信网络产生的影响；当通信节点位置变化时，需要重新调用通信链路通断计算模块以更新通信链路状态，重新调用通信链路种子边优选模块以选择通信链路种子边，更新经
典图论算法模块的数据结构，从而更新通信网络的结构状态；
[0024]通信网络模型数据维护模块，用于维护通信网络模型的数据结构；包括：接收想定数据解析模块和通信网络状态更新模块解析完成的数据，调用通信链路通断计算模块和通信链路种子边优选模块，得到通信网络模型数据结构中边的数据集和备用边数据集；调用经典图论算法模块完成通信网络模型数据结构的构建；在仿真过程中接收通信网络状态更新模块传递的仿真业务对通信效能计算的请求，调用信息通信效能计算模块以完成通信效能的计算，并返回给对应的仿真业务；
[0025]通信链路通断计算模块，用于计算判断两两通信节点之间的通信链路是否连通；
[0026]通信链路种子边优选模块，用于在两两通信节点之间存在多条通信链路时选出主用链路，其余通信链路作为备用链路存储到存储器中，并将主用链路作为这两个通信节点之间的边；在主用链路被干扰或者无法连通的情况下，从备用链路集合中选出最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂战术通信网络建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在仿真开始时，按照约定的数据格式解析仿真业务输入给通信网络模型的想定数据；完成想定数据解析后，得到通信节点的初始位置信息、所有通信子网的拓扑信息、所有通信子网的参数信息，并存储到本地内存中；步骤2，对于各个通信子网中的每两个成员，使用通信节点的初始位置，进行通信链路通断计算，得到所有通信子网的初始连通状态；步骤3，对于所有通信子网的通信链路，进行通信链路种子边优选，选出所有通信子网中的主用链路作为链路种子边，将其他通信链路另存为备用链路集合；步骤4，将所有的通信节点作为图论中的点，所有子网的主用链路作为图论中的边，通过经典图论算法，形成一个加权无向图作为通信网络模型，从而完成通信网络的初始构建配置；步骤5，在仿真过程中，接收并解析仿真业务数据，获取各个通信节点的位置或者通信设备的状态，进而计算通信节点位置变化或者通信设备状态的变化对通信网络产生的影响；若当前链路不再可用，则从备用链路集合中选择一条链路作为主链路使用；步骤6，当通信节点位置变化时，重新进行通信链路通断计算，更新通信链路状态，重新进行通信链路种子边优选，选择通信链路种子边，更新经典图论算法的数据结构，从而更新通信网络的结构状态。2.根据权利要求1所述的一种复杂战术通信网络建模方法，其特征在于，通信链路通断计算，采用自由空间传播模型、Okumura
‑
Hata模型、Cost231计算模型、ITU.P526电磁波绕射计算模型，计算判断两两通信节点之间通信链路是否连通。3.根据权利要求1所述的一种复杂战术通信网络建模方法，其特征在于，通信链路种子边优选，用于在两两通信节点之间存在多条通信链路时选出主用链路，其余通信链路则作为备用链路存储到本地内存中，并将主用链路作为这两个通信节点之间的边；在主用链路被干扰或者无法连通的情况下，从备用链路中选出最优链路作为两个通信节点之间的边。4.根据权利要求1所述的一种复杂战术通信网络建模方法，其特征在于，步骤4中，通过经典图论算法在仿真开始时构建基于经典图论的数据结构，生成加权无向图，加权无向图中包括点集和边集；步骤6中，在仿真运行过程中维护更新基于经典图论的数据结构，并更新加权无向图的点集和边集。5.根据权利要求1所述的一种复杂战术通信网络建模方法，其特征在于，在仿真过程中，使用通信网络模型来计算信息在通信网络中的传输效能，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：解志卿，贾成刚，刘海娟，郑伟明，钟麟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：