原创 无线多跳自组网链路计算模型分析-基于（FPGA）SDR多跳mesh自组网络算法

无线多跳自组网（Wireless Multi-hop Ad Hoc Network）是一种分布式网络，节点通过无线信号连接，数据通过多个中间节点转发到目标节点。这种网络的链路计算模型分析涉及多个方面，包括路径选择、信道质量、干扰和网络容量等。

·  无线多跳网络：数据包从源节点传递到目标节点，需通过多个中间节点的转发。

·  链路计算：指对网络中节点间的通信链路进行建模与评估，包括信道条件、链路质量和路径选择等。

1.物理层建模

• 路径损耗模型
  包括自由空间模型、两路径模型和阴影衰落模型，用于描述信号强度随距离和障碍的变化。

• 信道模型
  包括 AWGN（加性高斯白噪声）信道和瑞利衰落信道，描述无线信道的随机特性。

2. 链路层建模

• 链路质量
• SNR（信噪比）：影响通信链路的可靠性。
• BER（误码率）：随着 SNR 的变化，通过仿真或理论公式估算。
• 链路容量
  根据香农定理

3.网络层建模

• 路由协议
  考虑 AODV、DSR 等协议，评估多跳路径的选择对链路性能的影响。
• 多跳路径延迟
  包括每一跳的传输延迟 ​、处理延迟 ​、排队延迟 和传播延迟​。
  
  
• 吞吐量与拥塞控制
  在多跳场景中，节点间干扰显著影响整体吞吐量，需通过建模分析 CSMA/CA 或 TDMA 等机制的优化。

4. 路径选择模型

路径选择是自组网的核心问题，常用的路径选择算法包括：

• 最短路径算法：基于跳数（Hop Count）最小化，简单但可能忽略信道质量。
• 最优链路质量路径：结合链路质量指标（如SNR、BER、链路稳定性），如AODV（Ad-hoc On-demand Distance Vector）。
• 能量感知路径选择：考虑节点能量消耗，选择能量消耗最小的路径。

分析模型：

• Bellman-Ford模型：适用于动态网络中路径的迭代优化。
• 动态规划模型：解决多个权重的路径选择问题。

5. 信道质量模型

信道质量直接影响链路的可靠性和吞吐量，常用指标包括：

• 接收信号强度（RSSI）：衡量信号强度，但易受路径损耗和干扰影响。
• 信噪比（SNR）：用于评估信道的清晰度。
• 比特误码率（BER）：表征传输可靠性。

分析模型：

• 路径损耗模型：自由空间模型、对数衰落模型。
• 干扰模型：分析干扰对信道容量的影响，如SINR（信号干扰噪声比）模型。

6. 干扰模型

多跳自组网中，节点密集时干扰显著，影响网络性能。

• 同频干扰：多个节点在相同信道通信导致干扰。
• 邻近干扰：不同信道但频谱重叠引起干扰。

分析模型：

• 干扰图模型：图论方法建模干扰关系，辅助信道分配。
• 冲突域分析模型：分析节点覆盖范围内的冲突链路。

7. 各种应用分析

·  军事通信：强调抗干扰和高可靠性，重点关注信道质量和干扰分析模型。

·  物联网：注重能效和路径优化，适合能量感知路径选择模型。

·  应急网络：快速部署需求高，路径选择模型应突出动态适应能力。

2024年12月7日于 波利通创新科技（北京）有限公司copyright@Bolicom