專利名稱：一種無線Ad Hoc網(wǎng)絡可靠性度量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡可靠性度量方法，尤其涉及一種基于業(yè)務帶寬需求無線 AdHoc (自組織)網(wǎng)絡可靠性度量方法。
背景技術：
為了滿足人們擺脫有線網(wǎng)絡束縛、隨時隨地可以進行自由通信的渴望，無線通信技術得到了迅速的發(fā)展。根據(jù)通信時系統(tǒng)需要有線基礎設施(如基站)的支持才能實現(xiàn)，無線通信技術分為有基礎設施支持的一般無線通信技術和無線Ad Hoc網(wǎng)絡技術兩大類。雖然前者依然占據(jù)無線通信的主流地位，但是Ad Hoc網(wǎng)絡由于不需要固定的基礎設施，因此可以在不能利用或不便利用現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎設施的情況下提供一種通信支撐環(huán)境，拓寬了移動網(wǎng)絡的應用場合，因此得到了業(yè)界的廣泛關注。AdHoc網(wǎng)絡具有網(wǎng)絡自主性、動態(tài)拓撲、帶寬限制和變化的鏈路容量、能量限制節(jié)點、多跳通信、分布式控制和有限的安全性等特點。當前，Ad Hoc網(wǎng)絡已經(jīng)廣泛應用于國防戰(zhàn)備、災難救助、偏遠地區(qū)等無法得到有線網(wǎng)絡支持或某些只是臨時需要通信的環(huán)境。在Ad Hoc網(wǎng)絡中，各種因素諸如終端的隨機移動、節(jié)點的開機和關機、節(jié)點的故障或者被敵意破壞、無線發(fā)信裝置發(fā)送功率的變化、無線信道間的互相干擾以及地形地貌的變化，都會影響網(wǎng)絡拓撲結構的變化。而拓撲的變化又會導致網(wǎng)絡性能指標包括可靠性、抗毀性以及服務性能發(fā)生變化。所謂Ad Hoc網(wǎng)絡的可靠性，是指節(jié)點和鏈路由于自身原因引起工作不穩(wěn)定，最終影響Ad Hoc網(wǎng)絡節(jié)點間可靠連通的能力。影響Ad Hoc網(wǎng)絡可靠性的因素主要有節(jié)點的可靠性、鏈路的可靠性、網(wǎng)絡的拓撲結構、路由技術、業(yè)務流量等，圍繞這些因素國內(nèi)外開展的大量相關專題的研究。但是這些研究存在以下缺陷未考慮具體業(yè)務對帶寬等的需求，往往忽視了 AdHoc鏈路可以提供的帶寬的性能指標，建立以無向圖為基礎的模型，然后在此基礎上度量網(wǎng)絡可靠性。離實際系統(tǒng)需求存在一定的距離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術所使用的模型離實際系統(tǒng)需求較遠的缺陷而提供一種無線ad hoc網(wǎng)絡可靠性度量方法，采用端到端的Ad Hoc網(wǎng)絡性能測量技術得到Ad Hoc網(wǎng)絡端到端所能提供的帶寬資源，不需要事先知道移動節(jié)點的物理位置，并與采用何種移動模型和網(wǎng)絡協(xié)議無關，具有靈活性和一般性；根據(jù)業(yè)務帶寬需求獲取Ad Hoc網(wǎng)絡連通率信息，實用性強；以實際的Ad Hoc網(wǎng)絡為研究對象，可直接應用于實際Ad Hoc網(wǎng)絡測量工程中。實現(xiàn)上述目的的技術方案是一種無線Ad Hoc網(wǎng)絡可靠性度量方法，所述Ad Hoc 網(wǎng)絡包括若干個節(jié)點，每一個節(jié)點都是一臺Ad Hoc網(wǎng)絡終端，其中，包括以下步驟步驟1，建立一網(wǎng)絡模型，根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡拓撲結構和節(jié)點之間的鏈路帶寬建立一網(wǎng)絡模型，以無向圖進行表示，將鏈路帶寬的信息作為弧線權值加載到該無向圖上，即得到一網(wǎng)絡權圖；步驟2，根據(jù)業(yè)務需求對網(wǎng)絡權圖進行裁剪，即若某一業(yè)務帶寬需求為br，則刪除步驟1中所得網(wǎng)絡權圖中弧線權值小于br的弧線，并且去掉網(wǎng)絡權圖上所余弧線權值，得到新的無向圖；步驟3，計算裁剪后的無向圖的連通率cr，連通率cr為在當前時刻t無向圖中的連通集合中節(jié)點數(shù)目最大值與Ad Hoc網(wǎng)絡總結點數(shù)的比值，所述的連通集合中，如果存在兩個以上節(jié)點，則每一對節(jié)點都處于聯(lián)通狀態(tài)；步驟4，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算Ad Hoc的網(wǎng)絡可靠性，將當前獲得的網(wǎng)絡連通率cr標記為cr (t)，其中，t = nT為當前采樣時間，T為采樣間隔，η為大于等于0的整數(shù)；當前網(wǎng)絡可靠性Re (t)采用以下算法進行計算如果t為0，初次計算網(wǎng)絡連通率cr(0)，且Re(O) = cr(0)；否則網(wǎng)絡可靠性Re(t)通過以下遞推公式獲得Re(t) = (Re(t-l)*(t-T)+cr(t))/t。上述的無線Ad Hoc網(wǎng)絡可靠性度量方法，其中，所述的步驟1包括以下步驟步驟11，建立網(wǎng)絡模型，根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡的拓撲結構建立網(wǎng)絡模型，表示為無向圖G(V，E)，其中V= {1,2,... ,N}為Ad Hoc網(wǎng)絡的節(jié)點集合，E = {1，2，···，L}為節(jié)點間能夠相互通信的雙向鏈路集合，N為大于0的正整數(shù)，L為大于等于0的正整數(shù)；步驟12，采集網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息，節(jié)點通過節(jié)點間的相互交換歷史數(shù)據(jù)或者發(fā)送測量數(shù)據(jù)來獲得鏈路上的可用鏈路帶寬信息；步驟13，建立網(wǎng)絡權圖，將把步驟12獲得的可用鏈路帶寬信息加載到步驟11所建立的無向圖上，得到一網(wǎng)絡權圖。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明首先利用端對端Ad Hoc網(wǎng)絡性能測量技術，得到Ad Hoc網(wǎng)絡單跳鏈路所能提供的帶寬資源；然后根據(jù)業(yè)務需求，測量任意兩點間的鏈路是否可以提供滿足業(yè)務需求的相應帶寬，如果可以，則判定為連通，否則為非連通；其次統(tǒng)計網(wǎng)絡拓撲中每兩點之間連通的比率；最后根據(jù)相關歷史數(shù)據(jù)判定AdHoc網(wǎng)絡的可靠性。本發(fā)明具有很好的靈活性，實用性強。


圖1本發(fā)明的一實施例中經(jīng)過步驟1所得到的網(wǎng)絡權圖；圖2本發(fā)明的一實施例中經(jīng)過步驟2所得到的無向圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明的一種無線Ad Hoc網(wǎng)絡可靠性度量方法，Ad Hoc網(wǎng)絡包括若干個節(jié)點，每一個節(jié)點都是一臺Ad Hoc網(wǎng)絡終端，本發(fā)明包括以下步驟步驟1，建立一網(wǎng)絡模型，根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡拓撲結構和節(jié)點之間的鏈路帶寬建立一網(wǎng)絡模型，以無向圖進行表示，將鏈路帶寬的信息作為弧線權值加載到該無向圖上，即得到一網(wǎng)絡權圖。具體的來說，步驟1包括以下步驟
步驟11，建立網(wǎng)絡模型，根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡的拓撲結構建立網(wǎng)絡模型，表示為無向圖G(V，E)，其中V= {1,2,... ,N}為Ad Hoc網(wǎng)絡的節(jié)點集合，E= {1，2，...，L}為節(jié)點間能夠相互通信的雙向鏈路集合，N為大于0的正整數(shù)，L為大于等于0的正整數(shù)。在Ad hoc 網(wǎng)絡中由于終端的隨機移動、節(jié)點的開機和關機、節(jié)點的故障或者被敵意破壞、無線發(fā)信裝置發(fā)送功率的變化、無線信道間的互相干擾以及地形地貌的變化，都會造成拓撲結構發(fā)生變化，從而導致無向圖G(V，E)發(fā)生動態(tài)變化。步驟12，采集網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息，節(jié)點通過節(jié)點間的相互交換歷史數(shù)據(jù)或者發(fā)送測量數(shù)據(jù)來獲得鏈路上的可用鏈路帶寬信息；步驟13，建立網(wǎng)絡權圖，將把步驟12獲得的可用鏈路帶寬信息加載到步驟11所建立的無向圖上，得到一網(wǎng)絡權圖，請參見圖1，即為得到的網(wǎng)絡權圖，圖中，節(jié)點1、2、3、4、 5為Ad Hoc網(wǎng)絡節(jié)點，節(jié)點之間的弧線旁邊數(shù)字代表該條鏈路所能提供的網(wǎng)絡帶寬。步驟2，根據(jù)業(yè)務需求對網(wǎng)絡權圖進行裁剪，即若某一業(yè)務帶寬需求為br，則刪除步驟1中所得網(wǎng)絡權圖中弧線權值小于br的弧線，并且去掉網(wǎng)絡權圖上所余弧線權值，得到新的無向圖，假設某一業(yè)務所需帶寬為5，則對附圖1進行裁剪后所得的無向圖如附圖2 所示。步驟3，計算裁剪后的無向圖的連通率cr，本發(fā)明中，連通率cr定義為在當前時刻 t無向圖中的連通集合中節(jié)點數(shù)目最大值與Ad Hoc網(wǎng)絡總結點數(shù)的比值，所述的連通集合中，如果存在兩個以上節(jié)點，則每一對節(jié)點都處于聯(lián)通狀態(tài)。在附圖2中，有兩個連通集合 {1，2，3，4}和{5}。前者節(jié)點數(shù)目為4，后者節(jié)點數(shù)目為1。因此附圖2的連通率cr = 4/5 =0. 8。步驟4，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算Ad Hoc的網(wǎng)絡可靠性，將當前獲得的網(wǎng)絡連通率cr標記為cr (t)。其中，t = nT為當前采樣時間，T為采樣間隔，η為大于等于0的整數(shù)。當前網(wǎng)絡可靠性Re (t)采用以下算法進行計算如果t為0，初次計算網(wǎng)絡連通率cr (0)，且Re (0) = cr (0)。否則網(wǎng)絡可靠性Re (t)通過以下遞推公式獲得Re(t) = (Re(t-l)*(t-T)+cr(t))/t。綜上所述，本發(fā)明首先根據(jù)端對端Ad Hoc網(wǎng)絡性能測量技術，得到Ad Hoc網(wǎng)絡單條鏈路所能提供的帶寬資源，通過檢測鏈路帶寬，建立Ad hoc無向權圖，根據(jù)業(yè)務所需帶寬確定網(wǎng)絡連通率。在此基礎上，根據(jù)網(wǎng)絡連通率歷史數(shù)據(jù)，確定ad hoc網(wǎng)絡可靠性。本發(fā)明以實際的Ad Hoc網(wǎng)絡為研究對象，綜合考慮業(yè)務帶寬需求，可直接應用于實際Ad Hoc網(wǎng)絡工程中，不需要事先知道移動節(jié)點的物理位置，并且與采用何種移動模型和網(wǎng)絡協(xié)議無關， 具有靈活性和一般性。以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬于本發(fā)明的范疇，應由各權利要求所限定。
權利要求
1.一種無線Ad Hoc網(wǎng)絡可靠性度量方法，所述Ad Hoc網(wǎng)絡包括若干個節(jié)點，每一個節(jié)點都是一臺Ad Hoc網(wǎng)絡終端，其特征在于，包括以下步驟步驟1，建立一網(wǎng)絡模型，根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡拓撲結構和節(jié)點之間的鏈路帶寬建立一網(wǎng)絡模型，以無向圖進行表示，將鏈路帶寬的信息作為弧線權值加載到該無向圖上，即得到一網(wǎng)絡權圖；步驟2，根據(jù)業(yè)務需求對網(wǎng)絡權圖進行裁剪，即若某一業(yè)務帶寬需求為br，則刪除步驟 1中所得網(wǎng)絡權圖中弧線權值小于br的弧線，并且去掉網(wǎng)絡權圖上所余弧線權值，得到新的無向圖；步驟3，計算裁剪后的無向圖的連通率cr，連通率cr為在當前時刻t無向圖中的連通集合中節(jié)點數(shù)目最大值與Ad Hoc網(wǎng)絡總結點數(shù)的比值，所述的連通集合中，如果存在兩個以上節(jié)點，則每一對節(jié)點都處于聯(lián)通狀態(tài)；步驟4，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算Ad Hoc的網(wǎng)絡可靠性，將當前獲得的網(wǎng)絡連通率cr標記為 cr (t)，其中，t = nT為當前采樣時間，T為采樣間隔，η為大于等于0的整數(shù)； 當前網(wǎng)絡可靠性Re (t)采用以下算法進行計算 如果t為0，初次計算網(wǎng)絡連通率cr(0)，且Re(O) = cr(0)； 否則網(wǎng)絡可靠性Re(t)通過以下遞推公式獲得 Re(t) = (Re(t-l)*(t-T)+cr(t))/t。
2.根據(jù)權利要求1所述的無線AdHoc網(wǎng)絡可靠性度量方法，其特征在于，所述的步驟 1包括以下步驟步驟11，建立網(wǎng)絡模型，根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡的拓撲結構建立網(wǎng)絡模型，表示為無向圖 G(V，E)，其中V= {1，2，...，N}為Ad Hoc網(wǎng)絡的節(jié)點集合，E= {1，2，...，L}為節(jié)點間能夠相互通信的雙向鏈路集合，N為大于0的正整數(shù)，L為大于等于0的正整數(shù)；步驟12，采集網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息，節(jié)點通過節(jié)點間的相互交換歷史數(shù)據(jù)或者發(fā)送測量數(shù)據(jù)來獲得鏈路上的可用鏈路帶寬信息；步驟13，建立網(wǎng)絡權圖，將把步驟12獲得的可用鏈路帶寬信息加載到步驟11所建立的無向圖上，得到一網(wǎng)絡權圖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線Ad Hoc網(wǎng)絡可靠性度量方法，包括以下步驟根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡拓撲結構和節(jié)點之間的鏈路帶寬建立一網(wǎng)絡模型；根據(jù)業(yè)務需求對網(wǎng)絡權圖進行裁剪；計算裁剪后的無向圖的連通率cr；根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算Ad Hoc的網(wǎng)絡可靠性。本發(fā)明采用端到端的Ad Hoc網(wǎng)絡性能測量技術得到Ad Hoc網(wǎng)絡端到端所能提供的帶寬資源，不需要事先知道移動節(jié)點的物理位置，并與采用何種移動模型和網(wǎng)絡協(xié)議無關，具有靈活性和一般性；根據(jù)業(yè)務帶寬需求獲取Ad Hoc網(wǎng)絡連通率信息，實用性強；以實際的Ad Hoc網(wǎng)絡為研究對象，可直接應用于實際Ad Hoc網(wǎng)絡測量工程中。
文檔編號H04W24/00GK102572865SQ201010587858
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權日2010年12月14日
發(fā)明者張莉萍, 陳益平 申請人:上海工程技術大學