專利名稱：一種基于低設(shè)計(jì)代價(jià)的無線網(wǎng)絡(luò)可靠性提高方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及無線傳輸和進(jìn)化理論。
背景技術(shù)：
由于無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的迅速擴(kuò)張，使用 頻度、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的快速增加以及動(dòng)態(tài)路由技術(shù)的采用等原因，使得社會(huì)生活對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了較高要求，其指通信網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際連續(xù)運(yùn)行過程中完成用戶的正常通信需求的能力。通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究始于1956年，并由于美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)對(duì)ARPANET的投入在而得到真正的關(guān)注和發(fā)展。到目前為止，無論在通信網(wǎng)絡(luò)可靠性指標(biāo)的研究還是在通信網(wǎng)絡(luò)行為建模和行為測(cè)度的評(píng)價(jià)方面都取得了大量研究成果。無線網(wǎng)絡(luò)的外部和內(nèi)部條件、運(yùn)行時(shí)間以及網(wǎng)絡(luò)功能是可靠性定義中的三要素，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)可靠性定義的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)功能這一要素來區(qū)別定義的。交通網(wǎng)絡(luò)、電カ網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等各種不同。影響通信網(wǎng)絡(luò)靠性的因素很多，主要有通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；通信網(wǎng)絡(luò)的組成部件的性能，以及部件可靠性、可維護(hù)性；通信網(wǎng)絡(luò)控制軟件的可靠性；通信網(wǎng)絡(luò)的故障診斷能力；通信網(wǎng)絡(luò)的自我恢復(fù)能力，包括采用的保護(hù)方式、采取的維修策略、采用的路由算法等；通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行環(huán)境。分析通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法主要有1.選擇ー個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)性能指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上確定ー個(gè)用戶可以接受的、反映網(wǎng)絡(luò)可靠性的性能閾值；2.定義網(wǎng)絡(luò)部件的工作模式，進(jìn)而確定網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)部件之間相互獨(dú)立，從而計(jì)算每個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)出現(xiàn)的概率；3.計(jì)算每個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的性能指標(biāo)，并把所有滿足閾值要求的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)出現(xiàn)的概率求和，即可得到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠性測(cè)度，ー種可靠組網(wǎng)參考模型如圖I所示。因此，為滿足減小網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)代價(jià)條件下，設(shè)計(jì)ー種提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決在滿足無線網(wǎng)絡(luò)可靠性條件下設(shè)計(jì)代價(jià)較高問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供一種基于低設(shè)計(jì)代價(jià)的無線網(wǎng)絡(luò)可靠性提高方法，其特征在于
A、設(shè)置描述無線網(wǎng)絡(luò)可靠性的初始化變量；
B、進(jìn)行特定條件下的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，并提高特定條件下的無線網(wǎng)絡(luò)可靠性；
C、對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠性估計(jì)；
D、使用遺傳算法獲得最優(yōu)解所需的染色體，并獲得提高無線網(wǎng)絡(luò)可靠性的最優(yōu)解。所述步驟A中，令
1 =X2b,..,,X-.,...,i <j 為無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)矢量，Β 為
無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目，/為無線網(wǎng)絡(luò)的邊的數(shù)目，力使用的循環(huán)次數(shù)，[I若在節(jié)點(diǎn)I和節(jié)點(diǎn)J之間存在雙向通信鏈路今Iο m為ニ進(jìn)制決策變量，外々為在設(shè)
計(jì)矢量女條件下的無線網(wǎng)絡(luò)可靠性估計(jì)值，C(x)為基于設(shè)計(jì)矢量女的無線網(wǎng)絡(luò)使用代價(jià)值，a=(4,又ん，..し…，4…な)為第a個(gè)潛在解，ts為概率矢量，Y· =^( = !), <J ,夕=(ァ12，…,Jfa，ろ3，…,ァ2s，…為無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)矢量，為鏈路tu)的可靠性概率，MO為第A個(gè)潛在解的懲罰增量，a為懲罰因子，K)為使用第h個(gè)潛在解的使用代價(jià)，K)為使用第個(gè)潛在解的懲罰代仞力解的集合太/」^力 操作単元序號(hào)，；^為最優(yōu)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)矢量τ力操作単元數(shù)目，總的流程圖如圖2所示。所述步驟B中，進(jìn)行特定條件下的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。此特定條件為滿足應(yīng)用環(huán)
境和用戶要求的條件。獲得無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)矢量彳= ^2a，…，メIiaiJ
ι K _ (,版，ろ題，…，む!’K-Iaa)， I = Ι,.,,, , J = Ι,.,,,Β i A C [l, SAMPLE^ ,
SAMPLE為特定的無線網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)目，若O12i = I V、= _，和*U，則重新計(jì)算。 所述步驟B中，若( ;! = I v%u =。敗ノ)=び，則ズ=argmax([)，需提聞特定條件下的無線網(wǎng)絡(luò)可靠性。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定的運(yùn)行數(shù)目，使用可靠性矢量
* = (Pu=■…，歹135>タ23，...，ア*^”.，^^.，..”タ》 -1)
和無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)矢量
も=、4 …,^lsil 一 23j(,, X2ku , “., XiM, X^btll )
獲得無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)矢量
夕=…;若わ=O ,則み=O ,反之，當(dāng)α為任意實(shí)數(shù)時(shí)，若
β < JPg，則み=I，右β -P^，則為.—O ;判斷狀態(tài)矢里,—1グ12’…，ヌIs，ァ23r .'，ァ2κ’…，グ5，''.，ッκκ— }
是否形成ー個(gè)生成樹，若存在ー個(gè)生成樹則將上一個(gè)狀態(tài)獲得的Q值作為下一個(gè)狀態(tài)的β的初始值，并對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠性估計(jì)。所述步驟C中，無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠性估計(jì)子步驟為a.獲得滿足條件
/盧 mm{たs (AfJh e·}’ j e\2 …m^ = n+q
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矛丨Σプ產(chǎn)、_(νΣ //紅貨嫩存齒^|聚麵口細(xì)昨も,刺給予ー個(gè)隨機(jī)懲罰值，然后對(duì)染色體進(jìn)行重新評(píng)估；b.使用規(guī)則
權(quán)利要求
1.一種基于低設(shè)計(jì)代價(jià)的無線網(wǎng)絡(luò)可靠性提高方法，解決在滿足無線網(wǎng)絡(luò)可靠性條件下設(shè)計(jì)代價(jià)較高問題，包括如下步驟 A、設(shè)置描述無線網(wǎng)絡(luò)可靠性的初始化變量； B、進(jìn)行特定條件下的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，并提高特定條件下的無線網(wǎng)絡(luò)可靠性； C、對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠性估計(jì)； D、使用遺傳算法獲得最優(yōu)解所需的染色體，并獲得提高無線網(wǎng)絡(luò)可靠性的最優(yōu)解。
2.豐眶權(quán)矛腰求I白妨法對(duì)于期細(xì)在于
3.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟A其特征在干網(wǎng)絡(luò)控制中心選擇素?cái)?shù)/5和具有基于離散對(duì)數(shù)系統(tǒng)的 階的乘法組5的生成器g，其中g(shù)為P-I的大素?cái)?shù)因子，網(wǎng)絡(luò)控制中心選擇ー個(gè)長期有效的私用密鑰;
4.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟B其特征在于進(jìn)行特定條件下的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，此特定條件為滿足應(yīng)用環(huán)境和用戶要求的條件，獲得無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)矢量
5.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟B其特征在干若
6.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟C其特征在于無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠性估計(jì)子步驟為a.獲得滿足條件 が皿111K KJhe-I，石-/戶た“Mgt) 1 = 1 ふ·』切和ΣΛ.=めΣ cSi Σ // 的F，若i 存在，轉(zhuǎn)至子步驟b，若沒有j 存在，則向Rtu(G)給予ー個(gè)隨機(jī)懲罰值，然后對(duì)染色體進(jìn)行重新評(píng)估；b.使用規(guī)則^ =Agi(^-I) < Σ J-kJSh = 1上..^句，其中“{口… )，將F 轉(zhuǎn)換為r ,并計(jì)算 (O) = PrfiJL {Y> ち}}。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟C其特征在于實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和用戶之間的認(rèn)證信息交互，空間網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)向用戶發(fā)送信息[な,，當(dāng)用戶接收到該信息時(shí)，其使用會(huì)話密鑰對(duì)此信息進(jìn)行解密，并且將解密后的ら信息與用戶存儲(chǔ)的^信息進(jìn)行比較，然后在下ー個(gè)用戶請(qǐng)求認(rèn)證階段，移動(dòng)用戶使用來代替'ら。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟D其特征在于使用遺傳算法獲得最優(yōu)解所需的染色體，其子步驟為a.設(shè)置染色體的相關(guān)初始化變量；b.基于整數(shù)編碼方法生成具有ι個(gè)染色體的初始化種群，整數(shù)編碼規(guī)則為當(dāng)資源A CF1存在時(shí)，被賦予ち^ = 1，2,…パ，當(dāng)資源A er2存在吋，被賦予氣= + …，《+分，并當(dāng)條件ろ=s π} €Γ1； = 1,2,..., 和ちAfe(l，2_ +d滿足時(shí)獲得整數(shù)編碼；c.對(duì)每ー個(gè)染色體估計(jì)無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性；d.執(zhí)行染色體進(jìn)化操作通過輪詢方式選擇兩個(gè)染色體；e.對(duì)被選擇的染色體執(zhí)行交叉操作和變異操作，獲得兩個(gè)新的染色體ば.使用這兩個(gè)新的染色體代替在初始種群中較差的染色體，其中交叉的染色體可通過人工選擇獲得；g.通過這兩個(gè)新的染色體對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性進(jìn)行評(píng)估，并返回至子步驟d。
9.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對(duì)于所述步驟D其特征在于獲得提高無線網(wǎng)絡(luò)可靠性的最_ _ ^,ππι. , / [ I (^0 i (4))] ,R ( *) < M0優(yōu)解，其規(guī)則為%)=’^ド⑷か⑷’將I:⑷ト(咐)-馬),其它Π中的元素按照依次遞增的規(guī)則進(jìn)行排序有c(；f)弘げ)ふ·，將當(dāng)前狀態(tài)獲得的^■值通過規(guī)則文+〗=尤…作為下ー狀態(tài)的i的初始值，將當(dāng)前狀態(tài)獲得的a值作為下ー狀態(tài)的初始值，使用規(guī)則獲得無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 矢量ι妖后返回至步驟B。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于低設(shè)計(jì)代價(jià)的無線網(wǎng)絡(luò)可靠性提高方法，通過設(shè)置描述無線網(wǎng)絡(luò)可靠性的初始化變量、進(jìn)行特定條件下的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、提高特定條件下的無線網(wǎng)絡(luò)可靠性、對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠性估計(jì)、使用遺傳算法獲得最優(yōu)解所需的染色體，并獲得提高無線網(wǎng)絡(luò)可靠性的最優(yōu)解等步驟，實(shí)現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)在滿足可靠性條件下的設(shè)計(jì)代價(jià)降低。
文檔編號(hào)H04W16/18GK102685760SQ201210128109
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者黃東, 黃林果 申請(qǐng)人:黃林果