组织设计-基于程控可调衰减方法的移动自组织网络仿真研究 精品

– 1in-4out衰减器（程控不可调）、信号衰减及天线放置 位置不同仿真距离变化
增 大
• 遮蔽+衰减器 [MobiHoc01]
设
– 避免不可控信号干扰、信号衰减变化仿真距离变化 想
（仅设计思想）、射频信号有线传输
或 特
• RAMON [LCN02]
– 三个基站装有程控可调衰减器，仿真一个移动节点在
程序控制“、连自续与”“动可固调定至”“相任对意值”
实现方法
基于程控可调衰减方法的 移动自组织网络仿真研究
研究内容
博士研究生：赵慧周 指 导 老 师：李晓明 严伟
2006年01月11日
提纲
• 研究背景 • 静态拓扑仿真 • 动态拓扑仿真 • 原型系统 • 仿真有效性实验 • 时间安排
研究问题
研究背景
... d1,n1 d1,n
...
d 2,n1
d2,n
... ... ...
...
0
d
n
1,n
... dn,n1 0
• di,j为节点i，j之间的距离
• d =d i,j
j,i
• 若D为n*n矩阵，即D描述n个节点组成 的拓扑，则将D简记为[di,j]n*n
问题描述
• 已知：
–
F1、…、FN为实验床节点，距离矩阵为
• 有效性（依仿真平台需求而定）
– 连通性仿真（单径路由协议） – 通信互扰仿真（与各层次性能优化有关）
• 可重复性（仿真系统的必然要求）
连通
干扰
2
相关研究
1
3
1-3
• MobiEmu [M2-3obiHoc02]
– MAC层过滤、连通性仿真 1-2
• APE [TRIDENTCOM05]
– MAC层过滤、连通性仿真、实验重复性评估 （链路（变开2放0化性03访性09问-今指、，大标4规年、模） 虚拟移动性指标）
• 拓扑动态变化
模拟、仿真与实景实验 仿真对协议研究的帮助在有 线网络研究中就已经被证实
关注
模拟
仿真
例：动态场景在实景实验中不可重复
协议运行过程 协议运行结果
实景实验
一般定 虚拟网络上运行 半真实网络上运 真实网络上运行
义
伪代码
行真实代码
真实代码
用途 评估 可重复 是 扩展性 好
与节点数量无评关估：、调试
• 为什么要做移动自组织网络的仿真研究 • 移动自组织网络仿真研究的主要问题 • 为什么用程控可调衰减方法来实现移动自组织网
络的仿真
– 相关研究 – 选择程控可调衰减方法
• 我们的工作目标 • 我们的工作意义 • 我们的研究问题 • 信号衰减方案的理论依据
移动自组织网络特点
• 无线多跳网络
– 无线通信介质（时变信道） – 多跳拓扑（共享抑制、空间重用）
[di(,
fixed) j
]N*N
– U1、…、UM为用户节点，距离矩阵为[di(,ujser) ]M*M
• 求解：
– 选自F1、…、FN中的M个节点A1、…、AM ，距离矩阵为[di(,0j) ]M*M
– 以上M个节点各自对应的衰减器衰减参量为x1、……、xM
• 记：
– 在衰减参量x1、……、xM的作用下，[di(,0j) ]M*M 转化为 [di(,ejmu) ]M*M
Pr
Pt
*Gt *Gr *( *) (4 * *d)2 * L
• 人为降低发射/接收功率可以仿真节点间距离增大 （注：功率以dBm为单位）
x
P0
Pemu
20log
d (e m u) d (0)
提纲
• 研究背景 • 静态拓扑仿真 • 动态拓扑仿真 • 原型系统 • 仿真有效性实验 • 时间安排
静态拓扑仿真
• 任务：通过调节衰减器的衰减量，使实验 床可以仿真用户指定的无线多跳网络（静 态拓扑）的信道特征
• 实质：用户定制拓扑→衰减参量
符号定义——距离矩阵
0
Βιβλιοθήκη Baidu
d 2,1
D ...
d n 1,1
dn,1
d1,2 0 ... d n 1,2 d n,2
d1,3 d2,3 ... d n1,3 d n,3
•
求解约束： [di(,ejmu) ]M*M 具有与
[d (user) i, j
]M
*M相近的无线信道特征
同构拓扑（仿真拓扑）
理解求解约束
节点连通性和通 信互扰相同
•
[di(,ejmu) ]M*M
具有与
[d (user) i, j
我们的工作意义
• 目标创新性：现有的仿真实验床忽略了对节点通信 互扰的仿真，我们的实验床采用程控可调衰减方法、 以任意拓扑仿真为目标，仿真节点连通性和通信互 扰，可以将仿真有效性向前推进一步。
• 方案创新性：文献[WCNC03][MobiHOC01]提出了 用可调衰减器进行移动自组织网络仿真的设想，但 都没有对这种设想进行进一步的讨论与分析。我们 的工作深入分析了基于程控可调衰减方法进行移动 自组织网络仿真的具体问题，并提出和设计了详细 的软件和硬件系统。
• ORBIT [TRIDENTCOM05]
– 20*20 Grid、链路SNR映射、无线接口切换
相关研究
思 路
：
信
• DSP Engine based [HotNets-II03]
号 衰
–
解出基带信号后，按照目的地址对信号进行仿真处理，
减 仿
射频信号有线传输
真
• EWANT [WCNC03]
距 离
评估、调试
例例12、、广节播点包间是与近单->远播与包远传-输>近速两率种不情同形否，
可通信的临界较距好离值不同
差
真实性 差
较好
好
移动自组织网络仿真系统的研发工作很有意义
成本 低
中
高
移动自组织网络仿真研究的主要问题
• 仿真方法（硬件、软件） • 静态拓扑仿真 • 动态拓扑仿真 • 可重复性度量
选择仿真方法的基本原则
我们的研究问题
• 重点研究问题：
– 静态拓扑仿真：将任意拓扑映射到固定实验床 上
– 动态拓扑仿真：如何仿真节点移动
• 不列为研究问题：
– 仿真方法（理论基础、前人经验、实验验证） – 可重复性度量（拓扑映射可控制）
信号衰减方案的理论依据
• 通过调节衰减器衰减量仿真节点间距离变化 • 无线电波传输的自由空间模型
例 拓 扑
基站间漫游
实
验
选择程控可调衰减方案
• 我们的需求：
– 仿真节点连通性和通信互扰 – 可实现动态拓扑仿真
• 优点：
– 无线信道传输信号 – 方法有效性已被验证 – 程序控制调整拓扑 – 已经找到可选器件
• 要求（基于需求）：
– 以网络拓扑仿真为目标
我们的工作目标
• 采用程控可调衰减方法，以任意拓扑仿真 为目标，搭建可以仿真移动自组织网络中 节点连通性和通信互扰的仿真平台