短波ip广域网建模与仿真

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1、短波IP广域网建模与仿真短波IP广域网建模与仿真引言　　近年来随着短波数据通信技术的飞速发展，短波通信网络重新回到人们的视野。特别是随着美军和北约越来越重视短波IP广域网研究与建设，相关网络研究也逐步展开。由于短波IP广域网是一种新兴的网络，网络的拓扑生成和传输性能与以往的无线网络及传统短波网络具有较大的差别，为此有必要对短波IP广域网进行建模研究，分析网络在运行过程中所展现出的拓扑特性，进而更好地推进网络的建设和使用。　　目前关于短波网络的性能研究主要有三种方法。第一种是对网路性能进行实际测试：例如北约在2011年CAC协

2、议进行了仿真研究，这一种方法仿真代价更小，结果更具有普适性，对短波IP广域网这种新型网络的研究来说更加具有指导意义。　　此外，复杂网络理论建模方法在无线通信网络的建模研究中展现出诸多优点，能够对网络在发展变化过程中的各类属性进行充分描述，连接，即选择度值最大的节点。为确保所有成员都处于网络当中，该成员可能还需要与一些度值较小的节点建立连接。总之对于新加入节点的类型不同，以及需要传输的业务种类不同，它们初始建立连接的对象以及选择方式的混合比可能也不同。　　同时对于不同的通信手段，其被使用的概率和链路建立的成功概率也不同（对于短

3、波通信，链路建立的成功率与信道特性、节点的移动状态等都有直接关系）。　　单位时间依概率p1增加一个新的节点，该节点和老节点之间建立m条边（任意两个节点之间只有1条边），新节点的吸引度为η=1；N（t）为网络中节点数量，S（t）为网络中总度值，l（t）为网络中边总数；Pdr1为老节点选择时随机选择和确定选择的混合比（即二者的概率比值）；Pgr1表示随机选择中，择优随机选择和一般随机选择的混合比；Pfd1表示在确定性选择时按照度值最大和最小选择的混合比；同时创建边的成功率为p2。　　对于不同的通信手段，其边创建的概率是不

4、同的，假设第c种边被使用的概率和创建的概率分别为pa，c和pb，c，那么：　　p2=pa，1pb，1+pa，2pb，2++pa，cpb，c+〖JY〗（1）　　本文在后续的研究中认为链路建立的成功概率为95%。　　2）网络中成员在网络增长过程中由于任务的需要和其他节点建立新的连接。发起连接的节点可以是任意一个，而通信对象的选择方式也是随机性和确定性的混合。　　单位时间在网络中增加n1条边，其中第1个节点随机选择，第二个节点和1）中老节点的选择使用相同的方式，只是对应的混合比大小不同，分别为Pdr2、Pgr2和Pfd2。　　短波

5、IP网络中根据业务量的大小，老节点之间需要不断建立新的边，且在一个时间步内新边建立的概率和数量都较大，这也与一般的复杂网络模型有较大的不同。　　3）网络中的无线通信链路特别是短波链路在通信结束后需要拆除，以减少对无线频谱和时隙资源的占用，同时卫星链路和有线链路同样存在链路中断和拆除的可能。　　单位时间删除n2条边，其中第一个节点随机选择，第二个节点的选择方式与1）中老节点的选择使用相同的方式，只是在随机择优时使用反择优概率，同样在第二个节点的选择过程中，不同选择方式的混合比也不相同，分别为Pdr3、Pgr3和Pfd3。　　需

6、要说明的是在短波IP网络中的无线链路在没有数据传输时应当尽量释放，将网络的无线链路资源释放出来供其他成员使用。而这种高的边建立和删除概率及数量特性与一般的复杂网络模型也不尽相同。　　4）网络中的成员并不是一成不变的，在短波IP广域网中成员退出和加入的情况较为普遍。那么这些成员的退出有主动退出及被动摧毁，而成员在网络中的地位不同，其退出对网络产生的影响也不相同。　　单位时间内以概率p3删除1个点，节点的选择方式与3）中第二个节点的选择方式相同（同时需要删除该节点所连接的边）。不同选择方式的混合比分别为Pdr4、Pgr4和Pfd

7、4。　　〈k（t）〉表示网络成员的平均节点度，表示节点的平均吸引度。　　3仿真研究　　3.1网络中度分布特性　　与传统的BA增长网络模型相比，这里的网络模型增加了对节点选择的一般随机和确定性方式，同时增加了网络中边的删除和重连的概率及数量。通过仿真发现网络的度分布特性与传统BA模型相比既有差异也有相似的部分。以下仿真中选择初始有5个节点，每个新节点加入与老节点产生3条新边。　　其中图1（a）表示只有随机择优策略时网络的度分布情况，可以看到网络的度分布近似服从幂率分布，曲线中出现度值小于3的点，这是由于存在边删除的情况导致的。

8、由于网络是一个增长网络，且节点的选择方式以择优随机方式为主，也与在确定性业务为主时网络具有较大的聚集系数，而在随机性业务为主时网络的聚集系数下降非常快，仿真结果与