【正文】 AB的基本知識(shí)與應(yīng)用3．1 MATLAB的概述MATLAB 是一種用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境?，F(xiàn)在。該標(biāo)準(zhǔn)可提供11Mb/s的數(shù)據(jù)速率，大約是原有IEEE標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線LAN速度的5倍，在11Mbps、2 Mbps、1 Mbps的不同速率之間自動(dòng)切換。但是，采用該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品目前還沒(méi)有進(jìn)入市場(chǎng)。它采用正交頻分復(fù)用（OFDM）的獨(dú)特?cái)U(kuò)展擴(kuò)頻技術(shù)，可提供25Mbps的無(wú)線ATM街口和10Mbps的以太無(wú)線幀結(jié)構(gòu)接口，并支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)。1999年8月，包括用一個(gè)基于SNMP的MIB來(lái)取代原來(lái)基于OSI協(xié)議的MIB。 。 （7）小型化、低價(jià)格：這是無(wú)線局域網(wǎng)得以普及的關(guān)鍵。 （5）移動(dòng)性：支持全移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或半移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。 （3）數(shù)據(jù)速率：為了滿足局域網(wǎng)業(yè)務(wù)量的需要，無(wú)線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)該在1Mbps以上。具體來(lái)說(shuō)，無(wú)線局域網(wǎng)必須實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)要求： （1）可靠性：無(wú)線局域網(wǎng)的系統(tǒng)分組丟失率應(yīng)該低于105，誤碼率應(yīng)該低于108。無(wú)線局域網(wǎng)本質(zhì)的特點(diǎn)是不再使用通信電纜將計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，而是通過(guò)無(wú)線的方式連接，從而使網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和終端的移動(dòng)更加靈活。2．1 WLAN的基本概念和技術(shù)要求隨著Internet應(yīng)用的迅猛發(fā)展，便攜機(jī)、PDA(Personal Data Assistant)等移動(dòng)智能終端的使用日益增長(zhǎng)，給廣大用戶提供了諸多便利（隨時(shí)隨處自由接入Internet、能享受更多的業(yè)務(wù)、安全且有保障的網(wǎng)絡(luò)），成為發(fā)展的必然。從DR文件中調(diào)出矩陣第三列，求出平均延遲、方差以及均方差，進(jìn)而求出離散系數(shù)，Ratio比值(離散系數(shù)) =均方差/平均延遲。這樣一來(lái)，仿真的速度就成倍甚至是更大程度地提高了。其實(shí)在實(shí)際過(guò)程中我們要算成千上萬(wàn)次，這樣是非常精確的。Dijkstra算法是一種典型的最短路徑算法，用于計(jì)算一個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑。而影響它的主要因素是路由算法。其計(jì)算公式為：標(biāo)準(zhǔn)離差率＝標(biāo)準(zhǔn)離差/期望值在課題當(dāng)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(shí)就是一個(gè)矩陣。標(biāo)準(zhǔn)離差率是一個(gè)相對(duì)指標(biāo)。一般情況下，標(biāo)準(zhǔn)離差率越大，資產(chǎn)的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)越大；標(biāo)準(zhǔn)離差率越小，資產(chǎn)的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)越小。標(biāo)準(zhǔn)離差率指標(biāo)的適用范圍較廣，尤其適用于期望值不同的決策方案風(fēng)險(xiǎn)程度的比較。2) 方差 （）標(biāo)準(zhǔn)差為： （）數(shù)學(xué)上一般用E{[XE(X)]^2}來(lái)度量隨機(jī)變量X與其均值E(X)即期望的偏離程度，稱為X的方差。 1．5 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù) 先介紹三個(gè)計(jì)算公式，分別是數(shù)學(xué)期望，方差（及標(biāo)準(zhǔn)方差）和標(biāo)準(zhǔn)離差率。不但確保了統(tǒng)計(jì)分析的涵蓋性和科學(xué)性，更確保了我們最看重的精確性。所有的數(shù)據(jù)都是在統(tǒng)一的工作頻率、統(tǒng)一的折射、衍射次數(shù)、統(tǒng)一的工作海拔高度，以及統(tǒng)一的目標(biāo)終端排列密度等等的情況下獲得的。先后設(shè)置了十個(gè)信號(hào)發(fā)射(emission)點(diǎn)和6個(gè)目標(biāo)(destination)信號(hào)群(待測(cè)區(qū)域)，每次先固定一個(gè)發(fā)射點(diǎn)，然后分別對(duì)應(yīng)6個(gè)待測(cè)區(qū)域（正方形），并且將每個(gè)區(qū)域的面積分別從4平方米增加到40平方米，一個(gè)信號(hào)能得到6組數(shù)據(jù)。而我們要利用的，則是它在做完無(wú)線仿真計(jì)算后生成的一個(gè)有關(guān)沖激響應(yīng)的文件（），這個(gè)文件由一系列的坐標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的延時(shí)抖動(dòng)（dispersion of the delay）組成，我們要做的最簡(jiǎn)單的也是最主要的工作，就是從這個(gè)文件中提取出一組延時(shí)數(shù)據(jù)生成一個(gè)新的數(shù)組（array），借用MATLAB等軟件讀取之后，再對(duì)其進(jìn)行一系列的統(tǒng)計(jì)和分析。在我們的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了進(jìn)一步提高效率，我們選用了Ad NS平臺(tái)的2D模式的升級(jí)版本軟件：微波通訊仿真軟件Impulse Response Simulator（簡(jiǎn)稱IRS）。應(yīng)該說(shuō)，這種優(yōu)化的實(shí)質(zhì)只是一種近似估算；但對(duì)于“優(yōu)化”而言，只要能真正提高“速度”的優(yōu)化方法，就是好方法！ 當(dāng)然，不論它如何富有創(chuàng)新意味，它僅僅只是一個(gè)假設(shè)。本課題的優(yōu)化思路就是針對(duì)“仿真的速度”來(lái)展開(kāi)的,如圖14信源信宿圖14 Ad NS仿真平臺(tái)的微波傳輸界面在任意的無(wú)線信道環(huán)境中，我們假設(shè)存在一個(gè)相對(duì)均勻的或者說(shuō)穩(wěn)定的空間區(qū)域，能夠使我們?cè)诜抡嫖⒉ㄍㄓ崟r(shí)，針對(duì)所有屬于這個(gè)區(qū)域的移動(dòng)終端，我們只需要做一次迭代仿真運(yùn)算就相當(dāng)于對(duì)它們?nèi)窟M(jìn)行了仿真運(yùn)算。仿真軟件的運(yùn)算速度將直接影響許多科究工作的順利開(kāi)展。（如圖“Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的平面結(jié)構(gòu)圖”）在此情況下，法國(guó)國(guó)立普瓦捷大學(xué)國(guó)家信號(hào)圖像通信實(shí)驗(yàn)室（SIC）設(shè)計(jì)并實(shí)際建立了一個(gè)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試平臺(tái)Ad NS(Ad ’hoc Network Simulator)。由于網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)變化的，網(wǎng)絡(luò)中的相鄰終端可直接建立端到端的通信鏈路；非相鄰終端則可動(dòng)態(tài)地搜索路由，數(shù)據(jù)包借助其他終端轉(zhuǎn)發(fā)，以多跳方式傳遞至最終的目的終端。圖13 Poitiers大學(xué)校園作為測(cè)試腳本的Ad NS仿真界面圖13中，點(diǎn)1~10為十個(gè)信源，方塊a~f為6個(gè)接收區(qū)，該圖形是在沒(méi)有樹(shù)木，只有建筑物的情況下做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。所以Ad NS也只是其中一種。所以要仿真這么一種網(wǎng)絡(luò)是非常困難的，數(shù)據(jù)的處理是相當(dāng)龐雜的。1．4 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試平臺(tái)Ad NS的簡(jiǎn)介Ad NS是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試平臺(tái)(Ad ’hoc Network Simulator)的簡(jiǎn)稱，是法國(guó)國(guó)立普瓦捷大學(xué)（Poitiers University）國(guó)家信號(hào)圖像通信實(shí)驗(yàn)室（Lab SIC）設(shè)計(jì)并廣泛應(yīng)用的。而Dijkstra算法是實(shí)現(xiàn)電腦仿真Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膮?shù)配置的最佳算法，該算法已被眾多專業(yè)組織和機(jī)構(gòu)所驗(yàn)證。由于節(jié)點(diǎn)的電能有限，并且在電池耗盡后一般不可更換，故節(jié)點(diǎn)以最大功率工作不但會(huì)很快耗盡電能，而且會(huì)增加相互之間的干擾，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的吞吐率下降,所以我們應(yīng)采用各節(jié)點(diǎn)之間的最小功率進(jìn)行相互通信。它是網(wǎng)絡(luò)管理的基本要求和重要功能，反映某些重要服務(wù)器、路由器和交換機(jī)的布局狀況，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境仿真、協(xié)議設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、網(wǎng)絡(luò)性能及流量分析具有重要意義。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用，可以很好的實(shí)時(shí)獲取拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，用以走所網(wǎng)絡(luò)瓶頸、解決交通擁擠、排查潛在的致命點(diǎn)、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)連接性、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)升級(jí)、進(jìn)行實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)仿真、幫助新用戶決策、開(kāi)發(fā)新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和算法等。拓?fù)涔芾砗涂刂浦饕芯咳绾螢楣?jié)點(diǎn)分配功率以獲得具有某種性質(zhì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和優(yōu)化一些網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)函數(shù)，其目的就是提高網(wǎng)絡(luò)的性能，節(jié)省節(jié)點(diǎn)的功率和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。如果拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)過(guò)于松散,就容易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)分區(qū)以及增大端到端的時(shí)延。 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渌惴o(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是在沒(méi)有固定基礎(chǔ)設(shè)施的情況下,由具有無(wú)線傳輸功能的節(jié)點(diǎn)自組織形成的網(wǎng)絡(luò)。1．2 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可劃分為兩種形式平面結(jié)構(gòu)（Flat Architecture）和分層結(jié)構(gòu)（Hierarchical Architecture）,如下所示：節(jié)點(diǎn)移動(dòng)后原來(lái)的拓?fù)湫碌耐負(fù)涔?jié)點(diǎn)通信鏈路節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)引起拓?fù)涞淖兓瘓D11 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的平面結(jié)構(gòu)圖圖12 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)本課題主要針對(duì)的是網(wǎng)絡(luò)的平面設(shè)計(jì)優(yōu)化，而Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在軍事上，故而在此只介紹Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的平面結(jié)構(gòu)。比如，戰(zhàn)場(chǎng)上部隊(duì)快速展開(kāi)和推進(jìn)、發(fā)生地震等自然災(zāi)害后的搜索和營(yíng)救、野外科考等。我們不妨把這些網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為“有中心網(wǎng)絡(luò)”。與此同時(shí)，藍(lán)牙（Bluetooth）、家庭無(wú)線網(wǎng)（Home RF）等移動(dòng)通信新技術(shù)也紛紛涌現(xiàn)。常見(jiàn)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通常是以蜂窩網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線局域網(wǎng)等形式出現(xiàn)的。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(guó)際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，且在得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為移動(dòng)通信技術(shù)向前發(fā)展的一個(gè)很重要方向，并將在未來(lái)的通信技術(shù)中占據(jù)重要地位。它的前身是分組無(wú)線網(wǎng)（Packet Radio Network）。第一章 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的原理及拓?fù)?．1 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的定義及原理“Ad Hoc”一詞來(lái)源于拉丁語(yǔ)，意思是“專用的、特定的”。另外，要學(xué)會(huì)用MATLAB軟