【正文】 圖 45 功率的沖激響應 h(t) h(t) h(τk) h(τ2) h(τ1) h(τ3) τ1 τ2 τ3 τk t ……… ……… 基于 Dijkstra 算法的 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)仿真優(yōu)化 23 ?? ??k kk kkm hh)()(?????? ??kkkkms hhD )()()( 2????由此可得到一個平均延遲 : 最后得到一個差動延遲 Ds： 再對這些延遲數(shù)據(jù) 利用 Matlab 進行處 理 ， 也就是做一些數(shù)學處理，以求出平均值和均方差，再得到均方差 /平均值 ，即離散系數(shù)： tau_E1_01=DR4E1_01_d1r4(:,3)。我們可以清晰的從圖中看到，在折射次數(shù)為 4 以前的能量和時間延遲的變化是比較大的，而從 4 之后的變化是趨于平緩的，也可以說，到了 4次 反 射的時候， 信息的變化是可以看做不變的，從 4 次以后，信息量越來越多，基本上影響不大，故而我們選取的理想 反 射次數(shù)為 4。 此方法的優(yōu)點： 誤差小，編程序?qū)崿F(xiàn)簡單； 空間要求較小 易判斷兩點間的關(guān)系 缺點： 運算次數(shù)多，效率低，速度比較慢。價格方程也叫損耗方程，它一般可以用兩個參量來描述：時間和距離。 迪科 斯徹 ，是荷蘭計算機科學家 ， 第七屆 （ 1972 年 ） 圖靈獎得主。 % 設(shè)定 x 軸為離散系數(shù) ylabel(39。 2. 線型與顏色 在 plot 繪圖指令中增加一些參數(shù)，可以繪制出不同顏色與不同線型的圖形。 4. 建立大矩陣 大矩陣可由方括號中的小矩陣或向量建立起來。它提供了所謂的 Mfile 的方式，可讓使用者自行將指令及算式寫成巨集程式然后儲存成一個特別的文檔，其擴展名是 m，譬如 picture . m， 其中的 picture就是文件名稱。該標準可提供 11Mb/s 的數(shù)據(jù)速率，大約是原有 IEEE 標準無線 LAN 速度的 5 倍，而且 可以根據(jù)情況的變化，在 11Mbps、 、 2 Mbps、 1 Mbps 的不同速率之間自動切換。 基于 Dijkstra 算法的 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)仿真優(yōu)化 14 標準簡介 是在 1997 年由大量的局域網(wǎng)以及計算機專家審定通過的標準。具體來說，無線局域網(wǎng)必須實現(xiàn)以下技術(shù)要求： （ 1）可靠性：無線局域網(wǎng)的系統(tǒng)分組 丟失率應該低于 105，誤碼率應該低于 108。這樣一來，仿真的速度就成倍甚至是更大程度地提高了。其計算公式為： 標準離差率＝標準離差 /期望值 在課題當中，我們的原始數(shù)據(jù)是以大量的文件形式出現(xiàn)的，這是一種后綴為 “ DR” 的特殊文件，里面的內(nèi)容其實就是一個矩陣 。 2) 方差 21()niiSSn??? （ ） 標準差為： （ ） 數(shù)學上一般用 E{[XE(X)]^2}來度量隨機變量 X 與其均值 E(X)即期望的偏離程度，稱為 X 的 方差 。先后設(shè)置了十個信號發(fā)射 (emission)點和 6 個目標 (destination)信號群 (待測區(qū)域 )，每次先固定一個發(fā)射點，然后分別對應 6 個 待測區(qū)域（正方形），并且將每個區(qū)域的面積分別從 4 平方米增加到 40平方米，一個信號能得到 6組數(shù)據(jù)。 本課題的優(yōu)化思路就是針對 “ 仿真的速度 ” 來展開的 ,如圖 14 圖 14 Ad NS 仿真平臺的微波傳輸界面 在任意的無線信道環(huán)境中，我們假設(shè)存在一個相對均勻的或者說穩(wěn)定的空間區(qū)域，能夠使我們在仿真微波通訊時，針對所有屬于這個區(qū)域的移動終端，我們只需要做一次迭代仿真運算就相當于對它們?nèi)窟M行了仿真運算。 圖 13 Poitiers 大學校園作為測試腳本的 Ad NS 仿真界面 圖 13 中，點 1~10 為 十個信源 ，方塊 a~f 為 6個接收區(qū)，該圖形是在沒有樹木，只有建筑物的情況下做的一個實驗。 而 Dijkstra 算法是實現(xiàn)電腦仿真 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)拓撲的參數(shù)配置的最佳算法，該算法已被眾多專業(yè)組織和機構(gòu)所驗證。 拓撲管理和控制主要研究如何為節(jié)點分配功率以獲得具有某種性質(zhì)的拓撲結(jié)構(gòu)和優(yōu)化一些網(wǎng)絡(luò)目標函數(shù)，其目的就是提高網(wǎng)絡(luò)的性能，節(jié)省節(jié)點的功率和延長網(wǎng)絡(luò)的生存時間。比如，戰(zhàn)場上部隊快速展開和推進、發(fā)生地震等自然災害后的搜索和營救、野外科考等。由于組網(wǎng)快速、靈活，使用方便，目前 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到了國際學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，且在得到越來越廣泛的應用，已經(jīng)成為移動通信技術(shù)向前發(fā)展的一個很重要方向，并將在未來的通信技術(shù)中占據(jù)重要地位。使仿真的速度成倍甚至更大程度地提高了，以達到我們設(shè)計的目的。這些場合的通信不能依賴于任何預設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，而需要一種能夠臨 時快速自動組網(wǎng)的移動網(wǎng)絡(luò)。移動 AdHoc網(wǎng)絡(luò)不需要任何無線基礎(chǔ)設(shè)施的支持，節(jié)點開機就可以快速自動組網(wǎng)，節(jié)點可以任意移動，隨時加入或離開網(wǎng)絡(luò)。 第一部分要求學生認識并熟悉 MATLAB 的操作； 第二部分要求學生認識并了解 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的 Dijkstra 算法原理及利用其進行仿真優(yōu)化的思路； 第三部分則要求學生利用 MATLAB 對于已有的仿真測量數(shù)據(jù)進行進一步處理。初步熟悉和掌握 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化仿真設(shè)計的方法。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)推進了人們實現(xiàn)在任意環(huán)境下的自由通信的過程，同時也為軍事通信、災難救助和臨時通信提供了有效的解決方案。 那么 本課題首先從 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的基本原理開始介紹， 由于 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)是 協(xié)議下的網(wǎng)絡(luò)，故而接下來介紹 協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容，再之后介紹此次課題的仿真軟件 MATLAB，然后是我們這次課題中要實現(xiàn)優(yōu)化，所要用到的 Dijkstra 算法 ，最后是我所做課題的數(shù)據(jù)分析以及我對這次課題的總結(jié)與展望。在蜂窩網(wǎng)絡(luò) （ Cellular Networks） 中，移動終端之間的通信必須借助于基站和（或） 移動交換機的轉(zhuǎn)接完成；在無線局域網(wǎng)中，移動終端通過無線接入點連接到現(xiàn)有的固定網(wǎng)絡(luò)。 平面結(jié)構(gòu)的 特點： 網(wǎng)絡(luò)為全分布式結(jié)構(gòu)，源節(jié)點和目的節(jié)點之間一般存在多條路徑，可實現(xiàn)負載平衡，也可為不同的業(yè)務類型選擇適當?shù)穆窂?；網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點都是對等的，原則上不存在瓶頸問題，且具有一定的健壯性；平面結(jié)構(gòu)中各節(jié)點的覆蓋范圍較小，信號被偵聽 /截獲的概率較小，網(wǎng)絡(luò)具有一定的安 全性。 網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)現(xiàn)指通過某種算法發(fā)現(xiàn)相應子網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)元素及各元素之間的連接關(guān)系，并以適當?shù)男问剑ㄈ纾簣D或樹）呈現(xiàn)出來。由于 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)是無中心自組網(wǎng)，它的拓撲是動態(tài)的（即不固定的），它會根據(jù)需要而實時變換終端之間的鏈接關(guān)系：在這一刻，網(wǎng)絡(luò)可能是一個封閉的 “8”字形，在下刻很可能就變成開放的 “七星北斗 ”形。網(wǎng)絡(luò)中無 線信道環(huán)境的快速變化及終端的移動性造成了網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)不斷變化。任何科學的假設(shè)（設(shè)想）提出固然異常重要，但同樣重要的還有針對它的實踐論證。然后我們對它們進行群組統(tǒng)計。 標準離差率，是一個 相對指示，它表示某資產(chǎn)每單位預期收益中所包基于 Dijkstra 算法的 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)仿真優(yōu)化 12 含的風險的大小。所以在這里，我們采用 Dijkstra最短路徑算法。假設(shè)，信源通過四次反射，一次衍射到達信宿的，接受區(qū)域面積 10m2,根據(jù)接受點分布密度為 個 / m2，對應的接受區(qū)域有 125 個點，用圖表的形式表示出個范圍所占的個數(shù)既信息還原率，通過信息還原率和離散系數(shù)確定這條曲線，來確定穩(wěn)定區(qū)間的最大面積。 （ 4）通信保密：由于數(shù)據(jù)通過無線介質(zhì)在空中傳播，無線局域網(wǎng)必須在不同層次采取有效的措施以提高通信保密和數(shù)據(jù)安全性能。另外還增加了兩項內(nèi)容： 一是，它擴充了標準的物理層，頻帶為 5GHz,采用 QFSK 調(diào)制方式，傳輸速率為 6Mb/s——54Mb/s。 而本課題研究的 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 正是屬于 協(xié)議下的網(wǎng)絡(luò) ,它們 的工作頻率都 是 ，故而在運用 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)時候，可以選擇 作為標準協(xié)議來研究本次課題。 本課題主要是利用 MATLAB 對于矩陣的超強處理能力。 首先把所有的函數(shù)都寫在同一 M 文件里。)。 % 設(shè)定 y 軸為信息還原率 在繪制圖形時，系統(tǒng)自動給出圖形的坐標軸。當所有邊權(quán)都為正時，由于不會存在一個距離更短的沒擴展過的點，所以這個點的距離永遠不會再被改變，因而保證了算法的正確性。 在該過程中 ，我們 假設(shè)存在一個相對均勻的或者說 穩(wěn)定的空間區(qū)域（即均穩(wěn)空間），能夠使我們在仿真微波通訊時，針對所有屬于這個區(qū)域的移動終端，我們只需要做一次迭代仿真運算就相當于對它們?nèi)窟M行了仿真運算。具體的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，需要在 MATLAB 中實現(xiàn)。先后設(shè)置了十個信號發(fā)射 (emission)點和 6 個目標 (destination)信號群 (待測區(qū)域 )，每次先固定一個發(fā)射點，然后分別對應 6個待測區(qū)域（正方形），并且將每個區(qū)域的面積分別從 4平方米增加到 40 平方米，一個信號能得到 6 組數(shù)據(jù)。 %計算 方差 ecart_E1_01=sqrt(var_E1_01)。 根據(jù)程序，如果輸入的程序測試的面積在這個范圍內(nèi)， MATLAB 軟件就會運行下去，用 IRS 軟件進行仿真以得到 所需要的數(shù)據(jù)。首先，橫坐標離散系數(shù)是 0— 1之間的值，越接近 1 就表示這個區(qū)間越不穩(wěn)定；縱坐標表征信息的還原度，值越小表示失包率越大。 前期的準備工作很重要，搜集盡可能多的資料， 因為我們之前對 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)并沒有接觸過。但在編程這一塊，老師幫了我們很大的忙，以至于我們可以順利的利用編程的那些來實現(xiàn)繪圖，在實現(xiàn)功能之后，再將各個程序利用 hold on 疊加到一起，再實現(xiàn)變化曲線的累積，方便我們的數(shù)據(jù)分析。 基于 Dijkstra 算法的 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)仿真優(yōu)化 30 參考文獻 [1] 黨宏社 信號與系統(tǒng)實驗（ MATLAB 版 西安電子科技大學出版社 2020 [2] 王金龍等 Ad Hoc 移動無線網(wǎng)絡(luò) 國防工業(yè)出版社 2020 [3] 強世錦 數(shù)字通信系統(tǒng) 西安電子科技大學出版社 2020 [4] 趙文峰 控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真（ MATLAB 工程應用叢書） 西安電子科技大學出 版社 2020 [5] 向陽 移動 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) QoS路由技術(shù)研究 [D]. 武漢理工大學 ,2020 [6] 孫強 移動 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)高能效路由技術(shù)的研究 [D]. 武漢理工大學 ,2020