基于邊生命周期的短波IP網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)圖模型*

景 淵,黃國(guó)策,陳延文,葉向陽(yáng),徐 斌

(1.空軍工程大學(xué)信息與導(dǎo)航學(xué)院,西安710077;2.解放軍93246部隊(duì),長(zhǎng)春130051;3.解放軍93534部隊(duì),河北唐山063000)

基于邊生命周期的短波IP網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)圖模型*

景 淵1,**,黃國(guó)策1,陳延文2,葉向陽(yáng)1,徐 斌3

(1.空軍工程大學(xué)信息與導(dǎo)航學(xué)院,西安710077;2.解放軍93246部隊(duì),長(zhǎng)春130051;3.解放軍93534部隊(duì),河北唐山063000)

針對(duì)短波IP網(wǎng)絡(luò)中物理連接存在生命周期和接收節(jié)點(diǎn)選擇方式不同對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生的影響,提出了一種基于邊生命周期和接收節(jié)點(diǎn)多種選擇方式的隨機(jī)圖模型。模型中節(jié)點(diǎn)之間邊生命周期服從正態(tài)分布,而新邊建立的節(jié)點(diǎn)選擇方式按照隨機(jī)選擇、度值擇優(yōu)選擇和度值反擇優(yōu)選擇的方式,用來(lái)模擬短波IP網(wǎng)絡(luò)不同的通信過(guò)程。理論分析和仿真也發(fā)現(xiàn),接收節(jié)點(diǎn)選擇方式的不同將會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的度分布、平均最短距離、網(wǎng)絡(luò)總的度值和節(jié)點(diǎn)最大度值及聚集系數(shù)都產(chǎn)生影響,而小的連接生命周期將顯著減少網(wǎng)絡(luò)中總的度值和節(jié)點(diǎn)的最大度值,減少對(duì)物理層資源的占用,提升網(wǎng)絡(luò)的效能。

短波IP網(wǎng)絡(luò);隨機(jī)圖模型;生命周期;度分布;聚集系數(shù)

1 引 言

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究中發(fā)揮著重要的作用,主要是因?yàn)槠淇梢酝ㄟ^(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)特性進(jìn)行研究得到網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)拓?fù)涮匦浴Ｎ墨I(xiàn)[1]通過(guò)計(jì)算無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的度分布、聚集系數(shù)、平均路徑長(zhǎng)度和網(wǎng)絡(luò)連通性等拓?fù)湫再|(zhì),分析了網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)、通信半徑和連通率等特性。文獻(xiàn)[2]通過(guò)小世界現(xiàn)象對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。文獻(xiàn)[3]在無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論分析了移動(dòng)場(chǎng)景下平均最短距離、聚類系數(shù)和度分布特性。而文獻(xiàn)[4]以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)構(gòu)建衛(wèi)星信息支援下的聯(lián)合作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和效能評(píng)估模型。通過(guò)使用不同的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型可以很好地表征不同類型無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦?為此,本文將這一方法使用到短波IP網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行研究。

傳統(tǒng)的短波通信網(wǎng)絡(luò),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般為樹狀或者星型等規(guī)則網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔潭?。但隨著短波IP網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),用戶行為將影響著網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)生成,使得短波IP網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出高動(dòng)態(tài)特性。本文提出在考慮邊(物理鏈路)生命周期的基礎(chǔ)上建立短波IP網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)圖模型,并分析在不同的鏈路建立準(zhǔn)則下網(wǎng)絡(luò)所呈現(xiàn)出不同的拓?fù)涮匦浴?/p>

2 短波IP網(wǎng)絡(luò)

在使用隨機(jī)圖模型對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究時(shí),短波IP網(wǎng)絡(luò)與一般的通信網(wǎng)絡(luò)具有兩個(gè)明顯的區(qū)別。

首先是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的邊并不是長(zhǎng)期存在的,一旦節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸完畢,需要對(duì)有限的物理層資源進(jìn)行釋放,那么網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就會(huì)因?yàn)檫B接的建立和釋放呈現(xiàn)出變化的特性,同時(shí)為了使網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行,可以得到網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過(guò)程中所需的物理層資源的數(shù)量(如頻率等)。

其次是網(wǎng)絡(luò)中不同的業(yè)務(wù)類型對(duì)接收節(jié)點(diǎn)的選擇方式不同會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦?。假設(shè)連接建立時(shí),接收節(jié)點(diǎn)的選擇具有多種不同的規(guī)則,那么每種規(guī)則對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洚a(chǎn)生的影響并不相同。

3 建模研究

3.1 模型分析

圖1顯示的是短波IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖?？梢钥吹?無(wú)線鏈路的建立具有一定的隨機(jī)性,而圖中顯示的只是某一個(gè)時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淝闆r。不同短波IP網(wǎng)絡(luò)中可能會(huì)使用不同的MAC協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能會(huì)有差異,但是網(wǎng)絡(luò)中邊都具有生命周期,而且在通信網(wǎng)絡(luò)中邊的建立可以通過(guò)3種節(jié)點(diǎn)選擇方式的概率混合進(jìn)行模擬,因此網(wǎng)絡(luò)具有一定的通用性,能夠模擬短波IP網(wǎng)絡(luò)的通用性能。

從圖1可以看出,由于短波的超視距通信特性,網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點(diǎn)之間都可以建立連接,網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)全聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)。

圖1 短波IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The HF IP network structure

這里假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中共有N個(gè)成員,在每一個(gè)時(shí)間步內(nèi)產(chǎn)生n個(gè)通信需求。需要分別建立短波鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸,而每個(gè)通信需求的數(shù)據(jù)量大小按照所需的傳輸時(shí)間步來(lái)衡量。假設(shè)一個(gè)通信需求的大小為t′,即需要t′個(gè)時(shí)間步之后該數(shù)據(jù)將傳輸完畢,物理鏈路(網(wǎng)絡(luò)的連接)將拆除,也即連接的生命周期為t′。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中連接的生命周期大小相互獨(dú)立,且服從均值為tmean的正態(tài)分布。

網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)在建立連接過(guò)程中,發(fā)送節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇,接收節(jié)點(diǎn)按照一定規(guī)則選擇,已經(jīng)具有連接的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不能重復(fù)建立連接。每一個(gè)時(shí)間步內(nèi),任意節(jié)點(diǎn)在新建連接中只能作一次發(fā)送節(jié)點(diǎn)。

3.2 度分布

度值反映的是網(wǎng)絡(luò)中單個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接特性,而度分布表示節(jié)點(diǎn)度值出現(xiàn)的概率。度和度分布都是網(wǎng)絡(luò)的重要特性。在短波IP網(wǎng)絡(luò)中,通過(guò)研究網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的度值及其分布,可以了解網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)建立無(wú)線連接的情況,以及無(wú)線連接在網(wǎng)絡(luò)中的分布情況,進(jìn)而可以計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線連接主要集中在哪些節(jié)點(diǎn)中,更好地對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行頻譜資源的支配,盡量避免某些節(jié)點(diǎn)由于連接建立數(shù)量較大導(dǎo)致的物理層設(shè)備短缺和信道資源限制的問(wèn)題,合理支配網(wǎng)絡(luò)資源,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的預(yù)估計(jì)。

任意時(shí)間步內(nèi),節(jié)點(diǎn)的度值變化可以分為三部分:作為發(fā)送節(jié)點(diǎn)建立連接、作為接收節(jié)點(diǎn)建立連接、已經(jīng)建立的連接達(dá)到生命周期而消失。

3.2.1 場(chǎng)景A:接收節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇

由此可以得到節(jié)點(diǎn)度值的變化率方程為

式中,P1(t)表示節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻的任意一個(gè)連接的生命周期結(jié)束,假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的生命周期的最大值為tmax。

式中,p1(x)表示一個(gè)連接的生命周期為x的概率,則有

式中,tmean為x的均值,σ2＞0表示x的方差。

由式(2)可知,P1(t)的大小與時(shí)刻t沒(méi)有關(guān)系,那么可以通過(guò)平均場(chǎng)理論[5-6]計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)的度分布。

首先對(duì)式(1)的一階線性微分方程求解:

并且ki(0)=0,可以得到

由于t?tmax,有可以得到

3.2.2 場(chǎng)景B:接收節(jié)點(diǎn)依照度值擇優(yōu)

當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)按照度值最優(yōu)的方式進(jìn)行選擇時(shí),會(huì)出現(xiàn)“富者更富”的情況,網(wǎng)絡(luò)中會(huì)出現(xiàn)某幾個(gè)點(diǎn)的度值非常大,而大部分節(jié)點(diǎn)的度值則比較小。

式中,S(t)表示網(wǎng)絡(luò)中總度數(shù)。得到S(t)的遞推公式為

當(dāng)t?tmax時(shí),網(wǎng)絡(luò)的變化達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),即

那么有

與場(chǎng)景A同理,可通過(guò)平均場(chǎng)理論得到網(wǎng)絡(luò)度分布:

令

得到

可以通過(guò)μ(k)函數(shù)修正得到一個(gè)全微分方程

解全微分方程,可以得到ki(t):

可以得到

將式(11)代入式(15)中可得到網(wǎng)絡(luò)度分布結(jié)果。

3.2.3 場(chǎng)景C:接收節(jié)點(diǎn)依照度值擇優(yōu)和擇劣的混合比

其中,p表示在進(jìn)行連接對(duì)象選擇時(shí),依照擇優(yōu)選擇的概率∏(ki),那么1-p表示按照擇劣選擇的概率∏′(ki)。

式(17)可以轉(zhuǎn)化為

令

任意節(jié)點(diǎn)的度值變化率微分方程式(18)可以轉(zhuǎn)變?yōu)槭?11)。將式(19)代入到式(15)中可以得到場(chǎng)景C中節(jié)點(diǎn)的度分布Pc(k)結(jié)果。

通過(guò)以上計(jì)算可以得到接收節(jié)點(diǎn)的選擇機(jī)制不同情況下網(wǎng)絡(luò)的度分布結(jié)果,這一結(jié)果將成為后面對(duì)網(wǎng)絡(luò)其他特性的研究和計(jì)算的基礎(chǔ)。

仿真中選擇100個(gè)節(jié)點(diǎn),在接收節(jié)點(diǎn)混合選擇時(shí)混合比為0.5,以下仿真結(jié)果均為100次仿真的平均值(仿真次數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中結(jié)果產(chǎn)生影響,仿真是在2 000時(shí)間步之后進(jìn)行平均)。

圖2顯示的是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中瞬時(shí)承載的連接數(shù)量較少時(shí)網(wǎng)絡(luò)的度分布情況,其中單位時(shí)間內(nèi)新建10個(gè)連接,而連接的平均生命周期為10個(gè)時(shí)間步。從圖中可以看出,在度值較小時(shí)接收節(jié)點(diǎn)按照混合比選擇時(shí)具有較大的概率,而度值擇優(yōu)選擇則具有較小的概率,隨機(jī)選擇居中。這主要是因?yàn)槎戎祷旌线x擇時(shí)有一半的概率選擇了度值較小的節(jié)點(diǎn)。此外,在使用度值擇優(yōu)選擇和混合選擇時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的最大度值明顯大于隨機(jī)選擇方式,主要是因?yàn)槠渲卸及硕戎祿駜?yōu)選擇的成分,而度值擇優(yōu)選擇時(shí)最大度值的概率大于混合選擇方式。

圖2 網(wǎng)絡(luò)的度分布Fig.2 The degree distribution of the network

圖3 和圖4顯示的是網(wǎng)絡(luò)中承載的連接數(shù)量較多時(shí)(單位時(shí)間建立20個(gè)連接),連接的平均生命周期對(duì)網(wǎng)絡(luò)度分布的影響,可以看到隨著連接平均生命周期的增加,網(wǎng)絡(luò)中最大概率度值變大,網(wǎng)絡(luò)的最大度值也顯著增加。因此,減少網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)傳輸量或者提高節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理能力(即降低連接的生命周期)可以明顯減少網(wǎng)絡(luò)中高度值節(jié)點(diǎn)的概率,減少對(duì)物理層資源的占用。

圖3 連接平均生命周期為10時(shí)的度分布Fig.3 The degree distribution of the network when tmeanis 10

圖4 連接平均生命周期為20時(shí)的度分布Fig.4 The degree distribution of the network when tmeanis 20

從仿真結(jié)果中可以看出,網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展過(guò)程中,不同的接收節(jié)點(diǎn)選擇方式對(duì)節(jié)點(diǎn)的度分布情況產(chǎn)生影響。在接收節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇時(shí),網(wǎng)絡(luò)中度值較大的節(jié)點(diǎn)和度值較小的節(jié)點(diǎn)所占的比例明顯高于其他兩種方式,會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中連接建立較為集中。那么對(duì)于短波IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō),單個(gè)節(jié)點(diǎn)如果建立連接過(guò)多,一旦頻率使用不當(dāng)會(huì)造成同址干擾等情況,此外較多連接使得節(jié)點(diǎn)的連接管理復(fù)雜度提高。

由于網(wǎng)絡(luò)中有多種業(yè)務(wù)需要進(jìn)行傳輸,不同業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)度分布的貢獻(xiàn)是不同的,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)出現(xiàn)的概率、接收節(jié)點(diǎn)的選擇方式以及業(yè)務(wù)在物理連接中的平均生命周期可以得到網(wǎng)絡(luò)在穩(wěn)定狀態(tài)下度分布情況,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涔芾砭哂蟹e極意義。

3.3 最大度值和網(wǎng)絡(luò)總的度值

在短波IP網(wǎng)絡(luò)中分析節(jié)點(diǎn)的最大度值,了解節(jié)點(diǎn)的最大連接數(shù)可以提前確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)需要設(shè)置的物理層設(shè)備傳輸容量,使得網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過(guò)程中能夠確保用戶需求的連接能夠正常建立。網(wǎng)絡(luò)中最大度值由網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模以及度值分布決定。

文獻(xiàn)[7]給出了一種通過(guò)計(jì)算不同k值作為網(wǎng)絡(luò)最大度值時(shí)的概率,并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均,得到一般網(wǎng)絡(luò)模型中最大度值的計(jì)算方法,使得k滿足式(20)[8]時(shí)得到網(wǎng)絡(luò)最大度值。

通過(guò)將第3.2節(jié)中的度分布代入到式(20)中就可以分別得到kmax,a、kmax,b和kmax,c。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn),在相同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)條件下滿足kmax,a＜kmax,c＜kmax,b關(guān)系。

網(wǎng)絡(luò)總的度值可以表征網(wǎng)絡(luò)在平衡態(tài)時(shí)總的連接數(shù)量,由此可以了解網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過(guò)程中需要的無(wú)線信道資源。由網(wǎng)絡(luò)建立的不同原理(這里選擇三種接收節(jié)點(diǎn)的確定方式)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及實(shí)際需求來(lái)合理配置無(wú)線信道資源。網(wǎng)絡(luò)中總的度值在3.2節(jié)中已經(jīng)進(jìn)行了分析,通過(guò)式(7)～(9)已經(jīng)得到,為網(wǎng)絡(luò)資源的總體規(guī)劃提供了依據(jù)。

圖5顯示的是在連接生命周期不同的的情況下,網(wǎng)絡(luò)的平均最大節(jié)點(diǎn)度值和總的度值。

圖5 連接的平均生命周期對(duì)網(wǎng)絡(luò)中最大度值和總度值影響Fig.5 The influence of tmeanon the kmaxand〈k〉

從圖中可以看出,網(wǎng)絡(luò)的平均最大度值和總的度值隨著連接的平均生命周期的增加而不斷增加。但曲線的二階導(dǎo)數(shù)小于0,使得增加的速度逐漸變緩。而在相同連接生命周期情況下,接收節(jié)點(diǎn)擇優(yōu)選擇將帶來(lái)更大的平均最大度值。網(wǎng)絡(luò)中平均最大度值和總的度值越大,意味著節(jié)點(diǎn)建立的連接越多,占用的物理層資源將越多,因此有必要減少連接的生命周期。同時(shí),多樣化接收節(jié)點(diǎn)的選擇方式使網(wǎng)絡(luò)中連接建立越均勻。對(duì)于業(yè)務(wù)類型和平均業(yè)務(wù)量一定的情況下可以通過(guò)提高節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理能力和鏈路的數(shù)據(jù)傳輸效率來(lái)降低連接的生命周期。

3.4 最短路徑長(zhǎng)度

短波IP網(wǎng)絡(luò)中任意需要通信的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可以直接建立無(wú)線鏈路。而研究最短路徑長(zhǎng)度是為了研究網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)多跳傳輸?shù)难訒r(shí),因此在本網(wǎng)絡(luò)中最短路徑長(zhǎng)度研究的意義不大,在這里不做重點(diǎn)研究。對(duì)網(wǎng)絡(luò)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)網(wǎng)絡(luò)最短路徑進(jìn)行仿真分析,仿真選擇網(wǎng)絡(luò)在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)時(shí)某一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)的平均最短距離。如圖6所示,當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)使用度值擇優(yōu)方式時(shí),相比較其他方式具有更小的平均最短距離。

圖6 連接生命周期對(duì)網(wǎng)絡(luò)平均最短距離影響Fig.6 The influence of tmeanon the average shortest distance

3.5 聚集系數(shù)

網(wǎng)絡(luò)的聚集系數(shù)表征的是網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點(diǎn)a所連接的鄰居節(jié)點(diǎn)中相互連接的概率[9],一般用C來(lái)表示。文獻(xiàn)[10]給出了網(wǎng)絡(luò)通過(guò)度值分布特性得到聚集系數(shù)的一般表達(dá)式:

其中:

由圖7可以看出,隨著連接的平均生命周期的增加,網(wǎng)絡(luò)的聚集系數(shù)也在逐漸增加,但增加的趨勢(shì)在減緩。網(wǎng)絡(luò)的最大聚集系數(shù)在0.1左右。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中連接的平均生命周期較小時(shí),網(wǎng)絡(luò)中連接建立和消失的速度非?？?網(wǎng)絡(luò)中總的連接的數(shù)量較少,網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化較快,出現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)互聯(lián)的概率較小。這也與小世界網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)邊的重連概率較大時(shí)聚集系數(shù)也較小的特點(diǎn)相近。而隨著連接的生命周期增加,網(wǎng)絡(luò)中總的連接的數(shù)量增加,鄰居節(jié)點(diǎn)中相互連接的概率增加。

圖7 連接的生命周期對(duì)網(wǎng)絡(luò)聚集系數(shù)的影響Fig.7 The influence of tmeanon the clustering coefficient

通信網(wǎng)絡(luò)中聚集系數(shù)較高說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)中社團(tuán)結(jié)構(gòu)較為明顯,網(wǎng)絡(luò)中連接的數(shù)量較多。但是在短波IP網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)業(yè)務(wù)的傳輸量和大小一定時(shí)瞬時(shí)總的連接數(shù)量越少越好,說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)在對(duì)業(yè)務(wù)傳輸?shù)奶幚砟芰ι显綇?qiáng),對(duì)連接的管理越高效。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)短波IP網(wǎng)絡(luò)中物理連接生命周期和接收節(jié)點(diǎn)選擇方式不同對(duì)網(wǎng)絡(luò)特性的研究,提出了一種基于邊生命周期和多種接收節(jié)點(diǎn)選擇方式的短波IP網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)圖模型。通過(guò)模型分析發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中連接的生命周期越小網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓娇?對(duì)業(yè)務(wù)傳輸?shù)男试礁?。而接收?jié)點(diǎn)選擇方式種類越多網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的最大度值出現(xiàn)概率越小,網(wǎng)絡(luò)中連接建立越均勻。

文獻(xiàn)[11-12]也證明了確定性選擇方式在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中普遍存在性,但本文中還沒(méi)有進(jìn)行考慮。下一步將在節(jié)點(diǎn)選擇方式中增加確定性選擇方式。

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JING Yuan was born in Yan′an,Shaanxi Province,in 1986.He is currently working toward the Ph.D.degree.His research direction is wireless communication network.

Email:gmt_jingyuan@163.com

黃國(guó)策(1962—),男,陜西高陵人,空軍工程大學(xué)教授,主要研究方向?yàn)闊o(wú)線通信網(wǎng);

HUANG Guo-ce was born in Gaoling,Shaanxi Province,in 1962.He is now a professor.His research direction is wireless communication network.

陳延文(1971—),男,山東高密人,解放軍93246部隊(duì)工程師,主要研究方向?yàn)橹笓]自動(dòng)化;

CHEN Yan-wen was born in Gaomi,Shandong Province,in 1971.He is now an engineer.His research direction is command automation.

葉向陽(yáng)(1970—),男,湖北英山人,空軍工程大學(xué)高級(jí)實(shí)驗(yàn)師,主要研究方向?yàn)闊o(wú)線通信組網(wǎng);

YE Xiang-yang was born in Yingshan,Hubei Province,in 1970.He is now a senior experimentalist.His research direction is wireless communication network.

徐 斌(1972—),男,河北唐山人,解放軍93534部隊(duì)工程師,主要研究方向?yàn)橹笓]自動(dòng)化。

XU Bin was born in Tangshan,Hebei Province,in 1972.He is now an engineer.His research direction is command automation.

Random Graphics Model for HF IP Network Based on Edge Life Cycle

JING Yuan1,HUANG Guo-ce1,CHEN Yan-wen2,YE Xiang-yang1,XU Bin3
(1.School of Information and Navigation,Air Force Engineering University,Xi′an 710077,China; 2.Unit 93246 of PLA,Changchun 130051,China;3.Unit 93534 of PLA,Tangshan 063000,China)

In HF IP network,the life cycle of physical connection and the different selection method of the receiving node will have an impact on the network topology and performance.A random graphics model is proposed based on the edge life cycle and different

node selection methods.The life cycle of the edge obeys the normal distribution.What is more,three node selection methods are presented including random selection,preferred selection based on the node degree or the bottom of the node degree.Theoretical analysis and simulation demonstrate that differences of the receiving node selection method will affect the network degree distribution,the average shortest length,the total value of network degree,the maximum degree for a node and the clustering coefficient.At the same time,reducing the edge life cycle will decrease the total degree of the network and the value of maximum degree of a node,and also optimize the physical resource utilization and increase network efficiency.

HF IP network;random graphics model;edge life cycle;degree distribution;clustering coefficient

The National Natural Science Foundation of China(No.61202490);National Defense Science and Technology Key Laboratory Fund(9140C020102110C0207)

TN915

A

1001-893X(2013)11-1487-07

景 淵(1986—),男,陜西延安人,空軍工程大學(xué)博士研究生,主要研究方向?yàn)闊o(wú)線通信網(wǎng);

10.3969/j.issn.1001-893x.2013.11.016

2013-07-12;

2013-09-30 Received date:2013-07-12;Revised date:2013-09-30

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61202490);國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目(9140C020102110C0207)

**通訊作者:gmt_jingyuan@163.com Corresponding author:gmt_jingyuan@163.com