艦艇編隊自組網(wǎng)的拓?fù)渥灾鲀?yōu)化控制

王鋒　舒黎忠

摘要：研究基于多域認(rèn)知的艦艇鳊隊自組網(wǎng)拓?fù)渥灾鲀?yōu)化與適變控制機(jī)制，提出一種自主優(yōu)化與適變控制相結(jié)合的遞進(jìn)式拓?fù)淇刂品桨?，通過網(wǎng)絡(luò)初始化部署和運行中的動態(tài)維護(hù)，實時優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，適變控制由事件觸發(fā)，在網(wǎng)絡(luò)性能下降或發(fā)生故障時，采用鏈路調(diào)整和節(jié)點調(diào)整兩種手段，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)性能。

關(guān)鍵詞：艦艇編隊 自組網(wǎng) 自主優(yōu)化控制

中圖分類號：E11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）04（a）-0005-02

利用艦艇編隊自組網(wǎng)的多域認(rèn)知功能，根據(jù)每個子網(wǎng)里，服務(wù)類型種類的區(qū)別，來產(chǎn)生面向不同服務(wù)類型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而可以提高網(wǎng)絡(luò)的容量，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

該文以上層應(yīng)用中的通信類型為例，設(shè)計一種保證網(wǎng)絡(luò)連通性，且面向服務(wù)需求的基于最小權(quán)重方式的拓?fù)淇刂扑惴ā?/p>

1.艦艇編隊自組網(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)建

在初始拓?fù)鋱DG的基礎(chǔ)上，按照鏈路的權(quán)重大小對鄰居節(jié)點的個數(shù)進(jìn)一步減小，建立出定向的鄰近圖。

為了能夠使鏈路的可靠性提高，同時誤碼率降低，要進(jìn)行鏈路權(quán)重指標(biāo)設(shè)置，該指標(biāo)可以反映出所收到的數(shù)據(jù)幀的質(zhì)量。計算公式如下為

在信息收集階段確定了網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)鋱DG后，節(jié)點在所生成的拓?fù)鋱D中按下列標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建有向鄰近圖，形成新拓?fù)鋱DG。確定鄰居節(jié)點集的規(guī)則定義如下：如果v∈Ne（u）（節(jié)點u經(jīng)過信息收集階段確定的鄰節(jié)點集合），即d（u，V）≤Ru。依據(jù)上述規(guī)則，構(gòu)建出定向鄰近圖G。

2.艦艇編隊自組網(wǎng)的拓?fù)鋬?yōu)化

異構(gòu)無線自組網(wǎng)在拓?fù)淇刂七^程中存在很多單向鏈路。首先構(gòu)建一個基于圖G的雙向連通拓?fù)渥訄D的初始化圖G，在初始化子圖的基礎(chǔ)上再進(jìn)行定向鄰近圖（圖G）的構(gòu)建。最后通過對方向鏈路的添加或刪除從而將圖G里的單向鏈路都變?yōu)殡p向的鏈路。

該文所提出算法主要的思想為在對初始化的拓?fù)鋱DG里雙向的鏈路進(jìn)行保留的基礎(chǔ)上來構(gòu)成初始化的拓?fù)渥訄DG'。

因為人們將網(wǎng)絡(luò)根據(jù)節(jié)點的密度不同而分為不同區(qū)域，所以按照區(qū)域不同用不同措施來進(jìn)行分別優(yōu)化。當(dāng)某個區(qū)域的節(jié)點的密度比較大時（即K值比較大），為了可以使網(wǎng)絡(luò)容量增大，筆者通過將方向性的鏈路進(jìn)行刪除從而保證網(wǎng)絡(luò)是雙向連通的；當(dāng)一個區(qū)域的節(jié)點密度比較小時（即K的值比較?。瑸榱朔乐箤⒕W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分割，可以通過進(jìn)行方向性鏈路添加的辦法來保證網(wǎng)絡(luò)雙向的連通。

3.仿真分析

該文的算法通過NS2網(wǎng)絡(luò)仿真軟件進(jìn)行仿真，筆者將該文的算法記為K-DRNG，將節(jié)點均勻地分布到750 km×750 km大小的方形區(qū)域中，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點個數(shù)為16個，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)是CBR流，其每個報文長度是512字節(jié)。設(shè)節(jié)點通信半徑為250～300km的范圍內(nèi)隨機(jī)分布。并將仿真的結(jié)果和UDG、DRNG兩種典型算法的到的節(jié)點的平均時延和吞吐量隨著負(fù)載變化的結(jié)果進(jìn)行了比較。

根據(jù)圖1及圖2的結(jié)果能夠看出，因為K-DRNG是通過增加定向天線的傳輸距離來提高性能的，所以其網(wǎng)絡(luò)性能比由DRNG方法得到的網(wǎng)絡(luò)性能要好。若網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載比較大，則由K-DRNG具有最小的網(wǎng)絡(luò)時延和最大的吞吐量。當(dāng)負(fù)載大小逐漸變大時，KDRNG可以使鄰接節(jié)點的個數(shù)進(jìn)一步減少，因此通信干擾也會進(jìn)一步降低，網(wǎng)絡(luò)時延隨之變小，吞吐量增大。

4.結(jié)語

該文提出一種自主優(yōu)化與適變控制相結(jié)合的遞進(jìn)式拓?fù)淝恢品桨福ㄟ^網(wǎng)絡(luò)初始化部署和運行中的動態(tài)維護(hù)，實時優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，適變控制由事件觸發(fā)，在網(wǎng)絡(luò)性能下降或發(fā)生故障時，采用鏈路調(diào)整和節(jié)點調(diào)整兩種手段，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)性能。仿真結(jié)果證明了該文提出的拓?fù)淇刂扑惴梢蕴岣呔W(wǎng)絡(luò)性能，增加吞吐量。