引言：易發(fā)表網(wǎng)憑借豐富的文秘實(shí)踐，為您精心挑選了九篇網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化范例。如需獲取更多原創(chuàng)內(nèi)容，可隨時(shí)聯(lián)系我們的客服老師。

第1篇

通信運(yùn)營(yíng)商早期的政企接入業(yè)務(wù)以少量的集團(tuán)接入為主，客戶對(duì)安全性要求較高，但業(yè)務(wù)接入數(shù)量較少，資源管理簡(jiǎn)單；隨著這幾年全業(yè)務(wù)接入的迅速推進(jìn)，主要接入用戶類型發(fā)生改變，家寬、中小政企客戶接入數(shù)量急劇增加，給全業(yè)務(wù)基礎(chǔ)資源的建設(shè)、維護(hù)、管理提出了更高的要求，因此需及時(shí)開啟傳輸全業(yè)務(wù)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)微格化規(guī)劃與優(yōu)化，滿足基礎(chǔ)資源建設(shè)維護(hù)和管理需求。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò) 傳輸 微格化

1 微格化規(guī)劃內(nèi)容

1.1 一般地區(qū)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分析

1.1.1 全業(yè)務(wù)傳輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

全業(yè)務(wù)傳輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的三層結(jié)構(gòu)：骨干層、匯聚層與接入層。光纖傳輸網(wǎng)和城域數(shù)據(jù)網(wǎng)在匯聚層以下的物理分離，匯聚層以上的波道區(qū)分。

1.1.2 全業(yè)務(wù)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)主要問題

（1）部分機(jī)房利用原有基站建設(shè)，存在著面積小、樓層高、租期短等諸多問題，給全業(yè)務(wù)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)安全與穩(wěn)定帶來隱患。

（2）機(jī)房選址條件限制，未完全達(dá)到非常理想覆蓋和接入效果，造成部分機(jī)房覆蓋范圍過大，接入距離過遠(yuǎn)等問題，影響接入質(zhì)量。

（3）因基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)階段性建設(shè)和業(yè)務(wù)發(fā)展不均衡性，存在較多的跨區(qū)接入業(yè)務(wù)，影響資源的合理利用率。

（4）部分主配光交采用雙節(jié)點(diǎn)歸屬兩個(gè)匯聚機(jī)房，近端滿遠(yuǎn)端不能用。

（5）部分主配光交下掛多個(gè)輔配光交，主配光交成端滿或輔配層落地纖芯少。

（6）因沒有更進(jìn)一步的底層收斂，所有業(yè)務(wù)都成端到主輔配光交，導(dǎo)致成端利用率高。

（7）因階段性建設(shè)和業(yè)務(wù)發(fā)展不均衡性影響，跨區(qū)接入較多，導(dǎo)致早期的主干纖芯利用率高。

1.2 微格規(guī)劃架構(gòu)

1.2.1 傳統(tǒng)傳輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向微格化傳輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)轉(zhuǎn)型

全業(yè)務(wù)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的最小區(qū)塊單元，也是用戶業(yè)務(wù)需求的來源，是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源需求測(cè)算的依據(jù)。微格在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)無(wú)縫覆蓋，承載有多元信息，包含多種業(yè)務(wù)形態(tài)。

1.2.2 微格劃分

根據(jù)業(yè)務(wù)形態(tài)不同，微格劃分為7種：住宅小區(qū)、農(nóng)居點(diǎn)、商務(wù)樓宇、政企樓宇、學(xué)校、聚類市場(chǎng)、開發(fā)區(qū)、待建空地。一般每一個(gè)業(yè)態(tài)類型區(qū)域劃分為一個(gè)微格。

1.2.3 微格業(yè)務(wù)測(cè)算

（1）微格纖芯測(cè)算：考慮微格內(nèi)用戶數(shù)為σ，補(bǔ)償系數(shù)為C；終期滲透率為S；分光比；分光器利用率為F；上行纖芯收斂比r；得出所需的主干光纜獨(dú)享纖芯數(shù)量A。

（2）引入層光交：在各個(gè)微格內(nèi)設(shè)置引入層光分配點(diǎn)進(jìn)行接入光纜收斂：政企商務(wù)樓、沿街商鋪考慮采用光纖分配箱，駐地網(wǎng)小區(qū)及農(nóng)居點(diǎn)考慮采用小區(qū)光交。

（3） 主輔配光交：根據(jù)接入半徑、纖芯容量、光交成端等條件因素限定設(shè)定主輔配光交覆蓋范圍x，y。綜合考慮管道、業(yè)務(wù)需求等因素設(shè)定主配光交G的位置和容量。

（4）匯聚機(jī)房：根據(jù)用戶密度、接入覆蓋面積、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本、機(jī)房安全、管道資源等條件限定因素設(shè)定匯聚機(jī)房覆蓋范圍及匯聚機(jī)房位置。

（5）微格場(chǎng)景類型纖芯計(jì)算方式：住宅小區(qū)、農(nóng)居點(diǎn)、綜合市場(chǎng)A=S*σ*C/（64*F）；政企類重要用戶A=12*r；一般企事業(yè)網(wǎng)店A=6*r；學(xué)校大于1萬(wàn)人A=24*r；學(xué)校小于1萬(wàn)人A=12*r；大型商務(wù)樓宇A(yù)=24*r；中型商務(wù)樓宇A(yù)=12*r；小型商務(wù)樓宇A(yù)=6*r。

1.2.4 規(guī)劃基本步驟

對(duì)全網(wǎng)的匯聚接入機(jī)房、主輔配層光交、光纜和管道等傳輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行排查和梳理，以及區(qū)域內(nèi)所有業(yè)態(tài)數(shù)據(jù)的排摸。構(gòu)建微格平臺(tái)，以微格信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從底層向上層推導(dǎo)。以微格用戶數(shù)據(jù)、密集程度等為基礎(chǔ)，劃分微格類型。確定主輔配層光交覆蓋范圍、接入容量、數(shù)量，以及所需的上聯(lián)主配層光纜芯纖數(shù)量。確定全業(yè)務(wù)匯聚區(qū)覆蓋范圍和全業(yè)務(wù)匯聚接入機(jī)房位置、數(shù)量，從而達(dá)到全面無(wú)縫隙覆蓋。

1.2.5 平衡優(yōu)化

平衡優(yōu)化對(duì)全業(yè)務(wù)跨區(qū)域接入的情況，應(yīng)通過割接、優(yōu)化調(diào)整主輔配光交以及用戶上聯(lián)光纜到各自歸屬全業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)和規(guī)劃主輔配光交節(jié)點(diǎn)內(nèi)，提高業(yè)務(wù)接入反應(yīng)能力。

制定基礎(chǔ)資源預(yù)警原則，包含光交成端、主干纖芯、管道資源。

（1）光交成端：對(duì)光交成端占用率超過70%的光交，采用新設(shè)、擴(kuò)容光交，釋放主干纖芯的方式優(yōu)化。

（2）主干纖芯：針對(duì)主干纖芯占用率超過70%的光交，采用新設(shè)、擴(kuò)容光交，新放主干纖芯的方式優(yōu)化。

（3）管道資源：對(duì)管孔占用率超80%的管道進(jìn)行梳理，對(duì)同一路由的小芯數(shù)光纜，可以由光交放出大芯數(shù)光纜，在合適位置做接頭，將小芯數(shù)光纜割至此接頭，將剩余光纜拆除，由此對(duì)這些光纜進(jìn)行收斂，從而騰出部分管孔資源。

2 總結(jié)

2.1 對(duì)全地區(qū)進(jìn)行微格化劃分

首次以用戶數(shù)據(jù)、密集程度等為基礎(chǔ)，劃分7種微格類型：住宅小區(qū)、商務(wù)樓宇、開發(fā)區(qū)、專業(yè)商業(yè)街、聚類市場(chǎng)、學(xué)校、待建區(qū)域。

2.2 明確業(yè)務(wù)歸屬區(qū)域

合理布局全業(yè)務(wù)匯聚區(qū)、主輔配層光交區(qū)、引入層光配區(qū)，劃分業(yè)務(wù)歸屬。匯聚層規(guī)劃主要以覆蓋距離及人口密度為主要制約因素，主輔配層規(guī)劃主要以接入半徑及纖芯容量為主要制約因素。引入層光配主要以收斂多個(gè)微格區(qū)業(yè)務(wù)為主，縮短接入距離降低主干管道利用率。

2.3 傳輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平衡優(yōu)化，提升網(wǎng)絡(luò)接入質(zhì)量。

調(diào)整主輔配光交以及用戶上聯(lián)光纜到各自歸屬全業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)和規(guī)劃主輔配光交節(jié)點(diǎn)內(nèi)，從而減少用戶接入距離。對(duì)于部分光交容量不足，在資源梳理后光交端子占有率在70%以上的光交節(jié)點(diǎn)，采用端子板擴(kuò)容或光交擴(kuò)容等優(yōu)化手段來提高光交節(jié)點(diǎn)的接入能力。對(duì)于部分管孔占有率在80%以上的管道，采用光纜梳理來釋放管孔資源達(dá)到提高管孔利用率的效果。

第2篇

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)通信；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；教學(xué)改革

0引言

近年來，移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展異常迅速，移動(dòng)通信在日常生活中的地位顯著提高，從20年前大款用來談生意的大哥大，到10年前城市里開始普及的方便通訊用具，再到現(xiàn)在不論城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村大批中青年甚至老年人都已經(jīng)離不開的萬(wàn)能信息平臺(tái)，移動(dòng)通信已經(jīng)成為人們工作和生活中不可缺少的重要部分，中國(guó)龐大用戶群的潛力已經(jīng)幾乎挖掘完畢，而圍繞著這些用戶，運(yùn)營(yíng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈。隨著移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的更新和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，提高移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和性能成為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的殺手锏，如何高效且經(jīng)濟(jì)地滿足用戶對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)的需求，已經(jīng)成為三大運(yùn)營(yíng)商急需重視的問題，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的工作變得更加炙手可熱。“無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與優(yōu)化”這門課程的設(shè)立，正是為了響應(yīng)通信領(lǐng)域?qū)邆湟苿?dòng)通信專業(yè)技術(shù)人才的需求。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是根據(jù)蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的特性以及需求，設(shè)定相應(yīng)的工程參數(shù)和無(wú)線資源參數(shù)，并在滿足一定信號(hào)覆蓋、系統(tǒng)容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的前提下，使網(wǎng)絡(luò)的工程成本降到最低。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是通過對(duì)現(xiàn)已運(yùn)行的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析、測(cè)試數(shù)據(jù)采集、參數(shù)分析、硬件檢查等手段，找出影響無(wú)線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的原因，并且通過參數(shù)的修改、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、設(shè)備配置的調(diào)整和采取某些技術(shù)手段，確保系統(tǒng)高質(zhì)量地運(yùn)行，使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源獲得最佳效益，以最經(jīng)濟(jì)的投入獲得最大的收益。而無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化這門課程主要是為了培訓(xùn)移動(dòng)通信規(guī)劃與優(yōu)化工程人員而設(shè)立的，是一門涵蓋知識(shí)面廣且相當(dāng)復(fù)雜的專業(yè)課；并且需要將理論與工程實(shí)踐相結(jié)合：首先從移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基本原理開始，然后引導(dǎo)學(xué)生了解和熟悉網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的基本流程，使學(xué)生們從理論上掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的步驟與目標(biāo)，在此之外再盡量從工程的角度，結(jié)合案例分析，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的方法與理論去解決實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中出現(xiàn)的各種故障問題，并提出相應(yīng)的解決方案。我院從數(shù)年前就開始開設(shè)此門課程，也與企業(yè)進(jìn)行過一些培養(yǎng)合作，在教學(xué)過程中遇到過許多問題，并針對(duì)這些問題做了一些改進(jìn)。從學(xué)生的成績(jī)、畢業(yè)生及用人單位的反饋來看，取得了一定的成果。

1問題歸納

在移動(dòng)通信理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化案例的分析過程中，教師和學(xué)生會(huì)遇到各種各樣的問題，其中很多問題存在著普遍性。下面將對(duì)這些普遍存在的問題進(jìn)行歸納，為后續(xù)教學(xué)方法的研究奠定基礎(chǔ)。

1.1課程知識(shí)面覆蓋內(nèi)容太廣

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化課程具有較強(qiáng)的專業(yè)性，涉及到的理論知識(shí)多而細(xì)，且較為復(fù)雜。學(xué)生首先需要掌握無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和組成、天線原理和結(jié)構(gòu)、電波傳播模型、頻率分配、干擾控制等等，然后才能對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的具體步驟進(jìn)行學(xué)習(xí)。在理論學(xué)習(xí)中學(xué)生會(huì)遭遇鋪天蓋地的知識(shí)點(diǎn)、縮寫詞、概念、公式等內(nèi)容，對(duì)學(xué)生來說難免枯燥，也給教學(xué)帶來了許多困難。對(duì)于本課程來說，長(zhǎng)篇大論地教授理論知識(shí)似乎不可避免，這樣往往會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生對(duì)立情緒，教學(xué)效果堪憂。理想情況下，先重點(diǎn)講解移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)，然后一步步介紹實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化操作，會(huì)幫助學(xué)生打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的理論知識(shí)之后再進(jìn)行實(shí)踐，可以更順利掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的技術(shù)。然而實(shí)際情況下，如此多的內(nèi)容需要在有限的課時(shí)內(nèi)完成，比如我校該門課程的學(xué)時(shí)數(shù)僅為32學(xué)時(shí)，理論知識(shí)學(xué)習(xí)時(shí)間有限，還要留出足夠的時(shí)間來講解案例和實(shí)際操作，這樣教師不得不把大量?jī)?nèi)容以“填鴨”的方式灌輸給學(xué)生，容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)該課程的興趣和動(dòng)力。

1．2課程內(nèi)容更新速度太快

移動(dòng)通信技術(shù)是近年來發(fā)展最快的技術(shù)之一，不僅僅是3G、4G的技術(shù)在飛速發(fā)展完善，5G技術(shù)也已經(jīng)提上日程。移動(dòng)通信技術(shù)課程教材的建設(shè)往往跟不上技術(shù)的發(fā)展，這就要求我們根據(jù)當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際發(fā)展情況以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化實(shí)際操作的改變來修改教學(xué)內(nèi)容。舊的通信技術(shù)逐漸被淘汰或改進(jìn)，新的無(wú)線傳輸思想和概念不斷出現(xiàn)，并應(yīng)用到新的系統(tǒng)中。在教學(xué)中需要使學(xué)生對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)及未來的發(fā)展方向有較為系統(tǒng)和全面的認(rèn)識(shí)，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化操作的變化能夠從原理上進(jìn)行理解和掌握，因此我們的教學(xué)內(nèi)容必須及時(shí)更新，適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，否則難以使學(xué)生學(xué)以致用，也勢(shì)必影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而影響教學(xué)質(zhì)量。但如果不斷更新教材，對(duì)教師來說是比較沉重的負(fù)擔(dān)，因?yàn)槊看胃陆滩慕處煻夹枰ㄝ^多的時(shí)間去閱讀和掌握，然后再重新編寫教案和講稿等等。另外，受限于教材的編寫和出版周期，即使經(jīng)常更新教材，也需要我們?cè)诮虒W(xué)中不斷自行修改和補(bǔ)充，這也進(jìn)一步增加了教學(xué)的內(nèi)容和難度。

1．3授課對(duì)象對(duì)移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)的掌握有所不足

在過去與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化相關(guān)的教學(xué)論文中，經(jīng)常會(huì)提到這門課程由于應(yīng)用性極強(qiáng)且涉及大網(wǎng)絡(luò)做背景，需求一定的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐操作，才能理論與實(shí)踐相結(jié)合，獲得較好的教學(xué)效果。而我們由于與企業(yè)進(jìn)行合作，課程的對(duì)象不僅僅是本科生，也面向企業(yè)員工。過去的文獻(xiàn)指出，對(duì)一般高校學(xué)生來說，存在著理論和實(shí)踐脫節(jié)的問題：學(xué)校受限于資金和場(chǎng)地等原因難以提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)境，多采用傳統(tǒng)的課堂講授的方式，學(xué)生能接受的只有與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化相關(guān)的一些原理性的方法、流程和算法知識(shí)，如果面臨實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)操作就無(wú)從下手。針對(duì)這些問題，過去的文章中提出了一些有效改革手段，類似的手段我們也有所采用。另一方面，據(jù)我們所知，企業(yè)員工也存在著理論和實(shí)踐脫節(jié)問題，只不過和高校學(xué)生處于完全相反的方向。從我們對(duì)合作企業(yè)的了解來看，實(shí)際從事網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化工作的員工中有相當(dāng)一部分并沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)課程。這些課程對(duì)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)需求較高，要求熟練掌握信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理的基本知識(shí)，還要能用一定的電磁波、微波理論基礎(chǔ)來分析電磁波傳播特性。此外，相對(duì)有線傳輸方式，無(wú)線信號(hào)傳輸需要從時(shí)域和頻域的不同方面分析和理解信道、信號(hào)的特性。無(wú)線信號(hào)傳輸過程中存在很多不確定因素，采用的數(shù)學(xué)模型更加復(fù)雜，這樣就會(huì)有較為繁瑣的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，要求學(xué)生有足夠的數(shù)學(xué)功底。學(xué)生必須先打好上述的這些基礎(chǔ)，再去學(xué)習(xí)通信技術(shù)的一系列基礎(chǔ)知識(shí)，才能達(dá)到對(duì)移動(dòng)通信完全徹底的掌握。許多員工原本并沒有這方面的專業(yè)知識(shí)，或是對(duì)專業(yè)知識(shí)掌握不牢，主要是從實(shí)踐中學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的步驟、要點(diǎn)等，往往知其然而不知其所以然，導(dǎo)致事倍功半。對(duì)于這樣的人員來說，如果從頭開始對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的補(bǔ)充，則需要消耗較多的時(shí)間和精力進(jìn)行專門培訓(xùn)，比較難以實(shí)現(xiàn)。

2無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考

基于上述歸納的問題，本文針對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化教學(xué)提出幾點(diǎn)改進(jìn)意見。

2.1明確授課目的，改變授課重點(diǎn)

本課程的目的有兩個(gè)方面：一是，為企業(yè)預(yù)培養(yǎng)合格的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化人才；二是，為企業(yè)員工補(bǔ)充必要的無(wú)線通信基礎(chǔ)知識(shí)。這兩個(gè)方面看似有所區(qū)別，實(shí)際上存在著完全相同的核心。作為企業(yè)，必定會(huì)對(duì)新員工進(jìn)行實(shí)際工作內(nèi)容的培訓(xùn)，以及讓老員工帶領(lǐng)新員工盡快熟悉操作。因此對(duì)高校來說，在教學(xué)過程中做到讓學(xué)生在較大程度上掌握對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的實(shí)際操作過程并不是必需的，但如果讓學(xué)生通過本科課程牢牢掌握無(wú)線通信基礎(chǔ)知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化原理，這樣的學(xué)生能夠輕易理解每一個(gè)操作步驟的意義，因此可以預(yù)見能夠在企業(yè)順利完成培訓(xùn)。另一方面，對(duì)企業(yè)員工開課的目的是給他們補(bǔ)充移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，而實(shí)際操作對(duì)他們來說也早已熟悉。因此，與著重加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的常見教學(xué)改革方向相反，我們做出對(duì)基礎(chǔ)理論教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行著重加強(qiáng)的決定。但這并不意味著放棄在實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐方面的教學(xué)，畢竟本課程注重的是實(shí)用性，并且單純的理論教學(xué)會(huì)讓學(xué)生感覺本課程是一門生澀枯燥毫無(wú)用處的課程。為了對(duì)這方面進(jìn)行兼顧，我們選擇將日常網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化工作中遇到的一些的實(shí)例進(jìn)行拆分，把拆分后的適當(dāng)部分加入到相應(yīng)的理論知識(shí)點(diǎn)中作為例題，這樣既可以讓學(xué)生對(duì)實(shí)際操作有一定的了解，避免理論脫離實(shí)際；又可以為理論教學(xué)添加必要的緩沖和總結(jié)，避免枯燥的理論教學(xué)。而這種做法的難點(diǎn)在于對(duì)實(shí)例的選擇和拆分有比較高的要求，需要花費(fèi)較多的精力去解決，但好處在一勞永逸：一旦完成這方面的例題準(zhǔn)備，哪怕通信技術(shù)再更新，也只需要在同一層次和方向上找類似的實(shí)例進(jìn)行同樣的拆分。在此之外，我們也會(huì)請(qǐng)企業(yè)教師進(jìn)行數(shù)個(gè)課時(shí)的授課，主要是在講解網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的流程之后帶給學(xué)生更多實(shí)例，這些實(shí)例的復(fù)雜程度比理論教學(xué)中遇到的更高。

2．2對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精簡(jiǎn)和改動(dòng)

由于本課程覆蓋范圍太大，知識(shí)點(diǎn)太多，且授課時(shí)間有限，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精簡(jiǎn)和改動(dòng)，這樣可以充分利用授課時(shí)間，以傳授更多實(shí)用信息。首先，盡可能避免把上課時(shí)間浪費(fèi)在教授過時(shí)的或者已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識(shí)上。例如，在目前的課程內(nèi)容中一般會(huì)安排天線原理、電波傳播模型等章節(jié)作為基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行教授，然而這些章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)在微波與天線以及通信原理等前期課程中都有所涉及。因此，授課時(shí)要注意避免知識(shí)上的重復(fù)，對(duì)已經(jīng)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單回顧即可，著重強(qiáng)調(diào)各章節(jié)之間的聯(lián)系，把教學(xué)重點(diǎn)放在學(xué)生比較不熟悉的領(lǐng)域，例如覆蓋、容量等等。然后，減少對(duì)掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化具體操作來說沒有實(shí)際幫助的教學(xué)內(nèi)容。例如公式推導(dǎo)過程，作為本科教材，經(jīng)常會(huì)習(xí)慣性地將從已知公式推導(dǎo)得出新公式的過程放進(jìn)課程中。這樣對(duì)學(xué)生來說固然容易加深理解，但對(duì)以實(shí)際應(yīng)用作為目的的本課程來說其實(shí)意義不大。本課程的公式多且復(fù)雜，一一講解其來歷會(huì)占用太多時(shí)間，作為學(xué)生也很難全程都集中精力聽講，更何況很多公式都是從經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)而來，并沒有太多的理論意義。此外，根據(jù)對(duì)企業(yè)員工的調(diào)研，大多數(shù)此類公式只需要掌握其意義和用法即可，而且一些在本科期間學(xué)習(xí)過這方面課程的員工早已忘記公式的來歷，但并不影響他們的工作。

2．3承前啟后，兼顧不同的移動(dòng)通信系統(tǒng)

目前運(yùn)營(yíng)商所服務(wù)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是從2G到4G同時(shí)存在的，并且已經(jīng)開始考慮5G網(wǎng)絡(luò)，因此我們的教學(xué)不僅需要兼顧歷代通信系統(tǒng)，還需要對(duì)它們之間的聯(lián)系進(jìn)行承前啟后的分析講解。不同世代的移動(dòng)通信系統(tǒng)之間有著非常多的異同，一一講解需要太多的時(shí)間，但因?yàn)檎n時(shí)的關(guān)系，我們需要在重點(diǎn)考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的層面上適當(dāng)選擇相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解，對(duì)其余內(nèi)容只能一筆帶過。移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展實(shí)質(zhì)是移動(dòng)通信向更快數(shù)據(jù)傳輸、更好服務(wù)的不斷發(fā)展。歷代的移動(dòng)通信技術(shù)都離不開蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)，雖然技術(shù)細(xì)節(jié)存在很多不同，但網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化就是針對(duì)構(gòu)成蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的，在這方面可以說是萬(wàn)變不離其宗。因此我們把蜂窩網(wǎng)絡(luò)、天線選擇、頻率分配、覆蓋和干擾分析等學(xué)習(xí)任一代移動(dòng)通信技術(shù)都不可缺少的基礎(chǔ)內(nèi)容在前半部分的課程中進(jìn)行講解，然后在講解技術(shù)方案和通信標(biāo)準(zhǔn)這些存在代差的內(nèi)容時(shí)，才對(duì)各代移動(dòng)通信系統(tǒng)加以區(qū)分。把重心放在對(duì)于經(jīng)典移動(dòng)通信系統(tǒng)的介紹，通過對(duì)不同系統(tǒng)的學(xué)習(xí)去更好地理解它們之間的異同，從而更進(jìn)一步地體會(huì)不同系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)容量，位置更新方式，鑒權(quán)方式，越區(qū)切換策略，信道的分配和使用等方面的處理，并且，更重要的，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化方面的異同。

3結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的教學(xué)不僅需要教師隨著通信標(biāo)準(zhǔn)的變化不斷更新教學(xué)內(nèi)容，還要求教師能夠培養(yǎng)出適應(yīng)這種變化的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化人才。本文總結(jié)歸納了無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化在教學(xué)中出現(xiàn)的一些常見問題，并針對(duì)這些問題提出了三點(diǎn)改進(jìn)建議。這些改進(jìn)要求任課教師相當(dāng)程度的投入，因此最好是能夠組織編寫一部專門的教材，我們已經(jīng)在這方面做了一些工作，相信能對(duì)這門課程的教學(xué)起到足夠的幫助。

【參考文獻(xiàn)】

［1］李汶周.淺議高職無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課程的教學(xué)改革[J].卷宗,2014(8).

［2］余曉玫.移動(dòng)通信課程教學(xué)改革初探[J].黑龍江科技信息,2015(6).

［3］蔣銳.4G時(shí)代的《移動(dòng)通信系統(tǒng)》課程教學(xué)改革的探討[J].江蘇第二師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2015(3).

第3篇

【關(guān)鍵詞】 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 覆蓋

一、引言

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是3G移動(dòng)通信系統(tǒng)建設(shè)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，是決定網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)劣的最基本前提。由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃涉及大量的復(fù)雜計(jì)算和概念抽象，如無(wú)線覆蓋預(yù)算、繞碼相關(guān)性計(jì)算、碼資源分配、相鄰小區(qū)規(guī)劃、鏈路損耗計(jì)算等，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必須借助與工具軟件進(jìn)行。

3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與分析軟件可以將實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的復(fù)雜規(guī)劃計(jì)算通過快速仿真處理，用圖形和數(shù)據(jù)表的方式給出直觀的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃結(jié)果。另一方面，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的一些抽象概念也可以通過仿真軟件進(jìn)行直觀展示，有利于建立完整的對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的理解。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成

3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與分析軟件定位于TD-SCDMA技術(shù)，是一種新型的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與分析軟件，該軟件采用分布式、分層、模塊化、可伸縮、可組合的體系架構(gòu)，從基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、用戶三個(gè)層面衡量網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)合功能強(qiáng)大的地理信息系統(tǒng)（GIS），為用戶提供基本運(yùn)營(yíng)指標(biāo)的顯示、定位與分析，不僅可以使運(yùn)營(yíng)商有效把握網(wǎng)絡(luò)所提供的業(yè)務(wù)運(yùn)行質(zhì)量，還可以運(yùn)用于實(shí)際教學(xué)，全面展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化工作的核心內(nèi)容。

GIS在通信系統(tǒng)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，如本地資源網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)、電信線路管理等都是基于GIS的開發(fā)應(yīng)用，這種電信地理信息系統(tǒng)把電信設(shè)備與當(dāng)?shù)氐牡貓D結(jié)合起來，再結(jié)合圖庫(kù)轉(zhuǎn)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電信設(shè)備的地圖化管理?；贕IS的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化系統(tǒng)將各種類型的基站同本地地圖有機(jī)地結(jié)合，能夠分析、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中基站的覆蓋狀況，及時(shí)獲取基站的工作信息，從而了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況。

本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用三層架構(gòu)Client/Server模式，網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫(kù)基于Oracle而建，為TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)提供性能管理、故障管理等數(shù)據(jù)資料，并記錄網(wǎng)絡(luò)中所有基站各個(gè)時(shí)刻的指標(biāo)信息，如圖1所示。規(guī)劃與優(yōu)化系統(tǒng)并不對(duì)網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修改，只是通過網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫(kù)提供的接口，實(shí)時(shí)讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入到后臺(tái)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中。本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)基于SQL Server而建，數(shù)據(jù)庫(kù)中保存有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)管理和優(yōu)化功能所需要的數(shù)據(jù)資料。在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)之上，建立起呈現(xiàn)在客戶端的各項(xiàng)管理和優(yōu)化功能模塊，其主要功能是：覆蓋規(guī)劃是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有基站的覆蓋狀況進(jìn)行圖形化顯示，首先，軟件將導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)中的基站信息，并結(jié)合詳細(xì)地地圖經(jīng)緯度信息，在地圖上顯示出來，然后根據(jù)內(nèi)嵌無(wú)線鏈路傳播模型，軟件能夠自動(dòng)根據(jù)基站的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算覆蓋半徑，并將覆蓋面積用圖形化的形式在客戶端顯示出來，便于維護(hù)管理人員進(jìn)行查看； 鄰區(qū)規(guī)劃是對(duì)每個(gè)基站下的相鄰小區(qū)進(jìn)行規(guī)劃，能夠查看鄰小區(qū)信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鄰區(qū)數(shù)據(jù)的輸出； 頻點(diǎn)規(guī)劃是對(duì)每個(gè)小區(qū)的頻點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，方便維護(hù)人員的使用； 擾碼規(guī)劃是可以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)擾碼規(guī)劃、局部擾碼規(guī)劃和小區(qū)擾碼規(guī)劃等功能；性能分析可以實(shí)現(xiàn)基站信息的導(dǎo)入分析，根據(jù)實(shí)際維護(hù)工作的需求，實(shí)現(xiàn)添加、刪除、管理與維護(hù)各個(gè)基站的信息，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化工作帶來方便。完整的軟件使用功能介紹可以查閱軟件的幫助說明。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 基于柵格法的無(wú)線信號(hào)覆蓋

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，覆蓋規(guī)劃的主要功能是通過無(wú)線信號(hào)的傳播模型對(duì)規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行覆蓋計(jì)算。傳播模型按照適用環(huán)境來劃分可分為室外傳播模型和室內(nèi)傳播模型；按照傳播模型來源劃分可以分為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃痛_定性模型。以往的研究人員和工程師通過對(duì)傳播環(huán)境的大量分析研究已經(jīng)提出了許多傳播模型，用于預(yù)測(cè)接受信號(hào)的中值場(chǎng)強(qiáng)。目前得到廣泛使用的傳播模型有Okumura-hata模型、COST321 Hata模型及通用模型等幾種[9]。

本系統(tǒng)采用的傳播模型是一種通用模型，它的系數(shù)由Hata公式導(dǎo)出。通用模型由下面的方程確定：

（1）首先根據(jù)基站的分布位置確定需要進(jìn)行覆蓋規(guī)劃計(jì)算的Raster數(shù)據(jù)的范圍，即所有基站在東南西北四個(gè)方向上最邊緣的位置。這樣做可以有效減少計(jì)算空間，加快計(jì)算和顯示速度。（2）從第一個(gè)扇區(qū)開始，根據(jù)扇區(qū)設(shè)定的參數(shù)確定每個(gè)扇區(qū)需要計(jì)算的范圍。在數(shù)據(jù)范圍內(nèi)逐格計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度結(jié)果，對(duì)于已經(jīng)存在信號(hào)的象元取信號(hào)強(qiáng)度的最大值為Raster數(shù)據(jù)值。并在Raster數(shù)據(jù)多余波段存儲(chǔ)信號(hào)強(qiáng)度最大的扇區(qū)索引，直至所有的扇區(qū)都計(jì)算完。（3）根據(jù)計(jì)算的信號(hào)Raster數(shù)據(jù)，按照設(shè)定的信號(hào)強(qiáng)度大小，對(duì)符合要求的Raster數(shù)據(jù)部分按指定的顏色和圖層進(jìn)行顯示。

3.2 基于Thiessen多邊形的數(shù)據(jù)可視化

理論上小區(qū)的邊界范圍通常采用正六邊形表示，但實(shí)際系統(tǒng)中由于基站位置的隨意性，小區(qū)邊界不可能用正六邊形來表示，只能用多邊形表示。本系統(tǒng)中采用Thiessen多邊形法對(duì)小區(qū)的邊界范圍進(jìn)行圖形化展示。

荷蘭氣候?qū)W家A?H?Thiessen提出了一種根據(jù)離散分布的氣象站的降雨量來計(jì)算平均降雨量的方法，即將所有相鄰氣象站連成三角形，作這些三角形各邊的垂直平分線，于是每個(gè)氣象站周圍的若干垂直平分線便圍成一個(gè)多邊形。用這個(gè)多邊形內(nèi)所包含的一個(gè)唯一氣象站的降雨強(qiáng)度來表示這個(gè)多邊形區(qū)域內(nèi)的降雨強(qiáng)度，并稱這個(gè)多邊形為泰森多邊形。泰森多邊形又叫Voronoi圖或Dirichlet圖。Delaunay三角形是由與相鄰泰森多邊形共享一條邊的相關(guān)點(diǎn)連接而成的三角形。Delaunay三角形的外接圓圓心是與三角形相關(guān)的泰森多邊形的一個(gè)頂點(diǎn)。泰森多邊形是Delaunay圖的偶圖。

泰森多邊形具有以下特性：（1）每個(gè)泰森多邊形內(nèi)僅含有一個(gè)離散點(diǎn)數(shù)據(jù)；（2）泰森多邊形內(nèi)的點(diǎn)到相應(yīng)離散點(diǎn)的距離最近；（3）位于泰森多邊形邊上的點(diǎn)到其兩邊的離散點(diǎn)的距離相等。泰森多邊形可用于定性分析、統(tǒng)計(jì)分析、鄰近分析等。泰森多邊形示意圖如圖2所示。

仿真系統(tǒng)利用Thiessen多邊形計(jì)算扇區(qū)范圍的步驟如下：（1）將每個(gè)基站看做是平面上的一個(gè)離散數(shù)據(jù)點(diǎn)，用Bowyer_Watson算法構(gòu)建這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的Delaunay三角網(wǎng)。（2）在得到的Delaunay三角網(wǎng)中，對(duì)每個(gè)頂點(diǎn)的三角形的邊做垂直平分線，連接每條垂直平分線，得到Thiessen多邊形。（3）根據(jù)每個(gè)基站上的扇區(qū)之間的相對(duì)角度與設(shè)定的扇區(qū)計(jì)算半徑，計(jì)算扇區(qū)的覆蓋扇形。（4）把得到的覆蓋扇形與基站的Thiessen多邊形求交即計(jì)算出每個(gè)扇區(qū)的覆蓋區(qū)域。

3.3 帶邊數(shù)約束的無(wú)向網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的鄰小區(qū)規(guī)劃中，鄰區(qū)規(guī)劃的目的在于保證在小區(qū)服務(wù)邊界的手機(jī)能及時(shí)切換到信號(hào)最佳的鄰小區(qū)，以保證通話質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)性能。鄰區(qū)規(guī)劃數(shù)量應(yīng)該遵循適當(dāng)原則，決定兩個(gè)扇區(qū)是否為鄰小區(qū)主要取決于兩個(gè)扇區(qū)之間的距離、天線朝向角、扇區(qū)周圍的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及扇區(qū)預(yù)設(shè)的最大鄰區(qū)數(shù)量。

鄰區(qū)數(shù)據(jù)在規(guī)劃區(qū)域以內(nèi)本質(zhì)上可以表達(dá)為一個(gè)或多個(gè)有向圖網(wǎng)絡(luò)，而鄰接鏈表法是存儲(chǔ)有向圖結(jié)構(gòu)最有效的方法之一[8]。仿真系統(tǒng)在進(jìn)行鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃時(shí)，采用鄰接鏈表法記錄鄰區(qū)數(shù)據(jù)，將扇區(qū)作為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，扇區(qū)的鄰小區(qū)關(guān)系作為網(wǎng)絡(luò)中的邊，鄰小區(qū)的重要性作為邊的權(quán)值加以存儲(chǔ)。鄰小區(qū)規(guī)劃計(jì)算的過程就是帶邊數(shù)約束的無(wú)向網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的過程。鄰區(qū)規(guī)劃步驟為：首先對(duì)符合要求的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接形成無(wú)向圖；然后將不符合參數(shù)約束的節(jié)點(diǎn)按照重要性排序刪除超出數(shù)量的邊，此時(shí)的無(wú)向圖即為鄰區(qū)規(guī)劃的結(jié)果。帶參數(shù)無(wú)向網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的過程如圖3所示。

鄰區(qū)規(guī)劃算法有兩個(gè)關(guān)鍵問題，一是對(duì)扇區(qū)之間可以設(shè)置鄰小區(qū)的條件的確定，二是當(dāng)扇區(qū)的鄰小區(qū)超過最大數(shù)量時(shí)對(duì)超出的數(shù)量如何取舍。系統(tǒng)首先將各扇區(qū)的鄰小區(qū)鏈表都置為空，然后根據(jù)扇區(qū)所屬基站之間的距離以及他們的相對(duì)朝向角決定是否應(yīng)該將兩個(gè)扇區(qū)設(shè)置為鄰小區(qū)。為了解決第二個(gè)關(guān)鍵問題，算法引入鄰區(qū)優(yōu)先級(jí)參數(shù)P。CellA與CellB的P值為：

K為距離角度歸一化參數(shù)，可以自行設(shè)置，將距離與相對(duì)角度統(tǒng)一處理。對(duì)每個(gè)扇區(qū)的鄰小區(qū)鏈表都按照權(quán)值排序。當(dāng)某個(gè)扇區(qū)的鄰小區(qū)數(shù)超過最大數(shù)量時(shí)，剔除鏈表中權(quán)值最大的鄰小區(qū)。

四、系統(tǒng)功能

系統(tǒng)采用多文檔界面的開發(fā)模式，系統(tǒng)界面包含標(biāo)準(zhǔn)化的菜單、工具欄以及導(dǎo)航樹。在主體程序的框架下，用不同的子窗體分別用于顯示環(huán)境地理信息數(shù)據(jù)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖4所示，圖中顯示為利用Thiessen多邊形法計(jì)算所得到小區(qū)的邊界。

仿真系統(tǒng)利用ArcEngine在GIS圖形圖像方面的顯示和處理功能，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的各過程都可以形象直觀地在軟件中顯示。系統(tǒng)對(duì)基站覆蓋規(guī)劃計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果得到的Raster數(shù)據(jù)按照設(shè)定的信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)分為7種顏色，每種顏色覆蓋的范圍因所設(shè)定的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)而異。系統(tǒng)的仿真計(jì)算效果展示如圖5所示。

系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)鄰區(qū)規(guī)劃后，可以對(duì)任一一扇區(qū)進(jìn)行鄰區(qū)關(guān)系查詢。如圖6所示。其中紅色陰影小區(qū)為查詢的源小區(qū)，綠色陰影小區(qū)為源小區(qū)的鄰小區(qū)。仿真計(jì)算的結(jié)果可以直觀展示出相鄰小區(qū)之間的角度、距離、位置關(guān)系，以及鄰小區(qū)數(shù)量等信息。

第4篇

3G網(wǎng)絡(luò)綜合解決方案

TD-SCDMA、WCDMA等3G網(wǎng)絡(luò)綜合解決方案，包含了傳播模型校正、網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃、站址勘查與選址、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)預(yù)優(yōu)化，以及后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等完整系列的過程；從點(diǎn)、線、面來規(guī)劃與優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，使得網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與優(yōu)化工期大大縮短。

傳播模型校正獲得了合適特定地理區(qū)域傳播模型，為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃，從覆蓋、容量、質(zhì)量三方面，初步估算出網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和投資成本。

站址勘查和選址，選出合適站址(包括根據(jù)現(xiàn)有2G站址獲得3G站址)，以及推薦出可用站址。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，從覆蓋分析和容量仿真兩個(gè)方面模擬出網(wǎng)絡(luò)性能，輸出公共信道和業(yè)務(wù)信道的覆蓋預(yù)測(cè)結(jié)果、終端用戶接入成功率、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的吞吐量等。其中，將2G業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換到3G網(wǎng)絡(luò)中，是百林通信方案中的一大亮點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)預(yù)優(yōu)化，快速自動(dòng)優(yōu)化天饋參數(shù)，獲得小區(qū)個(gè)性化參數(shù)(如：P-CCPCH發(fā)射功率、機(jī)械下傾角、方位角、天線掛高)。

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，基于路測(cè)、OMC-R等采集到出的現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，分析網(wǎng)絡(luò)問題，針對(duì)頻率、鄰區(qū)、擾碼等問題提出解決方案。對(duì)于城市主干道、高速公路、高速鐵路等線性網(wǎng)絡(luò)，百林通信開發(fā)出了特有的LO(LineOpting，線目標(biāo)優(yōu)化)工具軟件，可加速線性網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

針對(duì)不同通信標(biāo)準(zhǔn)，解決方案中使用不同的規(guī)劃工具、優(yōu)化工具。其中，NeST是百林通信的規(guī)劃系列產(chǎn)品，Optimizer是百林通信的優(yōu)化系列產(chǎn)品。比如對(duì)于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，NeST支持“BBU+RRU”方案。

GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

百林通信GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，主要實(shí)現(xiàn)頻率優(yōu)化、鄰區(qū)優(yōu)化、切換優(yōu)化等。基于現(xiàn)網(wǎng)路測(cè)、OMCR、Scanner數(shù)據(jù)、CQT、MS測(cè)量報(bào)告等數(shù)據(jù)，分析網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題，給出解決建議方案，在優(yōu)化工具相關(guān)軟件中模擬出建議方案效果，從而給出網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案。

對(duì)于頻率優(yōu)化，百林通信提供局部?jī)?yōu)化和全網(wǎng)翻頻優(yōu)化，支持MRP多組復(fù)用模式、跳頻優(yōu)化、BSIC檢測(cè)與優(yōu)化等。頻率優(yōu)化時(shí)，使用業(yè)界領(lǐng)先的DFFN分頻算法和步步推分頻算法。DFFN算法考慮了網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)、頻點(diǎn)間隔、頻率復(fù)用度以及鄰區(qū)關(guān)系等多方面因素；步步推分頻算法則是，結(jié)合了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)工程師頻點(diǎn)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，將工程經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成優(yōu)化工具軟件，快速提升優(yōu)化速度。

第5篇

【摘要】針對(duì)綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中干線運(yùn)輸和末端配送的分離問題，本文將兩者綜合考慮，統(tǒng)一用雙層規(guī)劃模型表達(dá)。上層規(guī)劃優(yōu)化物流總成本，下層規(guī)劃考慮客戶配送成本最小化。采用遺傳算法求解該雙層模型，實(shí)例計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了該模型的可行性和求解方法的高效性。

 

【關(guān)鍵詞】綜合運(yùn)輸；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；車輛路徑問題；雙層規(guī)劃；遺傳算法

隨著物流行業(yè)的不斷飛速發(fā)展，多種運(yùn)輸方式被集成在一起共同發(fā)揮作用，綜合運(yùn)輸體系不斷完善，多式聯(lián)合運(yùn)輸已經(jīng)成為我國(guó)乃至國(guó)際物流及運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。在整個(gè)物流環(huán)節(jié)中，從貨品出發(fā)的源頭開始，干線運(yùn)輸方式的選擇、運(yùn)輸線路的優(yōu)化以及末端配送的方案都是聯(lián)合運(yùn)輸中的主要內(nèi)容。在干線運(yùn)輸環(huán)節(jié)，公路、鐵路、水運(yùn)等運(yùn)輸方式都已發(fā)揮了重要作用，綜合交通體系在國(guó)內(nèi)和國(guó)際多個(gè)層次已經(jīng)逐漸形成。

 

在干線運(yùn)輸環(huán)節(jié)的優(yōu)化問題，包括兩個(gè)方面，運(yùn)輸方式的選擇和運(yùn)輸路徑的優(yōu)化，而兩個(gè)問題又是相互影響的，因此本文合并為多種運(yùn)輸方式的聯(lián)合運(yùn)輸優(yōu)化問題。在這一方面已經(jīng)有所研究。已有的文獻(xiàn)大多是以運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)度、運(yùn)輸成本費(fèi)用或者服務(wù)水平中的一個(gè)或多個(gè)作為研究目標(biāo)進(jìn)行最小化求解，建立聯(lián)合運(yùn)輸路徑的選擇與優(yōu)化的模型。魏際剛等對(duì)多式聯(lián)運(yùn)中系統(tǒng)協(xié)調(diào)問題進(jìn)行了研究，提出了布局、結(jié)構(gòu)、信息等5個(gè)方面的問題。劉艦等建立了基于綜合運(yùn)輸成本最小和運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)最小的多目標(biāo)綜合優(yōu)化模型，孫華燦等建立了一個(gè)含路徑合理性約束的聯(lián)合運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型。

 

在配送環(huán)節(jié)，一般定義為車輛問題（Vehicle Routing Problem，簡(jiǎn)稱VRP）。蔣忠中等并采用模糊數(shù)表示車輛行駛時(shí)間和顧客服務(wù)時(shí)間的不確定性，建立了VRP的模糊規(guī)劃模型；賀國(guó)先在滿足車輛滿載約束的同時(shí)充分考慮貨物的運(yùn)到期限，繼而建立配送方案模型。求解配送路徑優(yōu)化問題的方法很多，常用的有旅行商法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、節(jié)約法、掃描法以及蟻群算法、遺傳算法和禁忌搜索等人工智能方法。

 

作為一個(gè)整體的物流過程，運(yùn)輸和配送都是不可缺少的，而且兩者之間也是相互影響和作用的，上述文獻(xiàn)中大多數(shù)只考慮了其中某個(gè)環(huán)節(jié)，問題設(shè)定有一定的缺陷性。基于此本文將干線運(yùn)輸?shù)木C合運(yùn)輸方式優(yōu)化選擇和車輛路徑問題綜合考慮，建立一個(gè)統(tǒng)一的模型研究該問題，將運(yùn)輸費(fèi)用、中轉(zhuǎn)費(fèi)用、運(yùn)輸時(shí)間、配送費(fèi)用等作為總成本聯(lián)合優(yōu)化。同時(shí)考慮到問題的復(fù)雜性，本文引入雙層規(guī)劃問題求解該模型，在優(yōu)化物流成本的同時(shí)也充分考慮了用戶配送選擇問題。

 

1.綜合運(yùn)輸問題

物流過程中綜合運(yùn)輸方式完成一次運(yùn)輸任務(wù)的過程中，可包括任何兩種方式之間的轉(zhuǎn)換，即公-鐵、公-水、水-鐵、水-公、鐵-水、鐵-公。由于不同運(yùn)輸方式之間相對(duì)獨(dú)立，運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)換僅發(fā)生在樞紐點(diǎn)，不是任意位置。

 

一般來講，物流過程都是以公路運(yùn)輸開始，以公路運(yùn)輸結(jié)束。但根據(jù)物流業(yè)務(wù)的不同，兩頭的公路運(yùn)輸過程可能有所差異，可能是直送，也可能是配送。為不失一般性，本文假定開頭的一段公路運(yùn)輸過程，是直送，結(jié)尾的一段公路運(yùn)輸，是配送過程。配送過程的優(yōu)化，就是VRP問題，直送過程，會(huì)涉及到運(yùn)輸方式和路徑的選擇，同中間環(huán)節(jié)的鐵路運(yùn)輸、水路運(yùn)輸一起，構(gòu)成聯(lián)合運(yùn)輸?shù)膬?yōu)化問題。

 

2.綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型

綜合運(yùn)輸雖然理論上從起點(diǎn)到終點(diǎn)中途可以多次變換運(yùn)輸方式，但在實(shí)際中，這樣處理不但會(huì)大大加大運(yùn)輸成本，降低經(jīng)濟(jì)效益，而且考慮到物理設(shè)施建設(shè)的有限性，實(shí)際運(yùn)作也不具有可行性，因此，根據(jù)當(dāng)前運(yùn)輸領(lǐng)域運(yùn)作實(shí)際，我們假定直接連接起點(diǎn)和終點(diǎn)都是公路運(yùn)輸方式，后續(xù)可根據(jù)需要變換方式和路徑，并且整個(gè)物流過程中，變換運(yùn)輸方式最多2次，否則視為不合理路徑。根據(jù)上述描述，可構(gòu)建聯(lián)合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示。但需要注意的是，終點(diǎn)位置并不是唯一的，終點(diǎn)位置會(huì)直接影響到配送總費(fèi)用，終點(diǎn)位置的確定也就是設(shè)施選址問題。配送過程從圖1終點(diǎn)出發(fā)，配送到附近的多個(gè)網(wǎng)點(diǎn)，完成整個(gè)物流過程。

 

2.1 綜合運(yùn)輸優(yōu)化模型

圖3構(gòu)建了一個(gè)無(wú)向圖G=（V，E），V表示網(wǎng)絡(luò)中的所有物流中轉(zhuǎn)或起止節(jié)點(diǎn)；E表示邊集，包括不同方式的運(yùn)輸線路和運(yùn)輸方式之間的轉(zhuǎn)換連接。起點(diǎn)出發(fā)都統(tǒng)一用公路運(yùn)輸。模型假設(shè)在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間貨物不可分割，即2個(gè)節(jié)點(diǎn)間只能選擇一種運(yùn)輸方式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有資格和能力進(jìn)行轉(zhuǎn)變運(yùn)輸方式的操作，會(huì)花費(fèi)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，但不考慮倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用。

 

聯(lián)合運(yùn)輸環(huán)節(jié)建立模型如下：

目標(biāo)函數(shù)由運(yùn)輸費(fèi)用、變換運(yùn)輸方式費(fèi)用（簡(jiǎn)稱換裝費(fèi)用）構(gòu)成。式（1）中表示從節(jié)點(diǎn)i到i+1之間，運(yùn)輸方式為k時(shí)的運(yùn)輸費(fèi)用；，1表示選擇該k種運(yùn)輸方式，0表示不選k種運(yùn)輸方式；表示在節(jié)點(diǎn)i由k到l的換裝費(fèi)用，，1表示節(jié)點(diǎn)i選擇由k到l，0表示節(jié)點(diǎn)i不選擇由k到l。式（2）表示2個(gè)節(jié)點(diǎn)之間只能選擇一種運(yùn)輸方式，式（3）表示在某一個(gè)節(jié)點(diǎn)處，至多發(fā)生一次轉(zhuǎn)換，式（4）表示如果在節(jié)點(diǎn)i運(yùn)輸方式由k轉(zhuǎn)換為l，則從節(jié)點(diǎn)i-1到城市i，運(yùn)輸方式為k，從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)i+1，運(yùn)輸方式采用l。

 

2.2 車輛路徑問題

車輛路徑問題是指在客戶需求位置已知的情況下，確定車輛在各個(gè)客戶間的行程路線，使得運(yùn)輸路線最短或運(yùn)輸成本最低。配送中心配送的車輛調(diào)度及路線安排問題可描述為：在配送中心位置、客戶點(diǎn)位置和道路等已知的情況下，對(duì)m輛車，n個(gè)客戶點(diǎn)，確定車輛分配（每輛車負(fù)責(zé)的客戶點(diǎn)）及每輛車的行車路線，使成本最小。

 

其中J為服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的集合，K為配送車輛的集合，QK是車輛的最大容量，Cij是從i到j(luò)的配送費(fèi)用，dj網(wǎng)點(diǎn)j的需求量，Ujk是顧客被訪問的順序號(hào)，N是網(wǎng)點(diǎn)總數(shù)量，，若車輛k從顧客i行駛到j(luò)則為1，否則為0。式（6）為目標(biāo)函數(shù)，以總的配送費(fèi)用最小為目的。式（7）為每個(gè)顧客只能被服務(wù)一次的約束條件。式（8）為防止同一個(gè)地點(diǎn)之間巡回的約束條件。式（9）是車輛容量限制約束條件。式（10）是保證巡回路為封閉回路的約束條件，即車輛從物流中心出發(fā)，最后一定要再回到物流中心。

3.雙層規(guī)劃模型

雙層規(guī)劃模型是多層規(guī)劃的特例，由上層模型（U）和下層模型（L）組成。上層決策者通過設(shè)置的值影響下層決策者，因此限制了下層決策者的可行約束集，上層決策者通過下層決策者的目標(biāo)函數(shù)與下層決策者相互作用。下層決策變量y是上層決策變量的函數(shù)，即y=y（x），這個(gè)函數(shù)被稱為反應(yīng)函數(shù)。

第6篇

Abstract： In the study of wireless sensor networks， the routing problem is one of the most important issues， which has a multi-hop characteristic in terms of data transmission. Dynamic programming principle is to performance this feature， and using this principle to design sensor network routing algorithm is most suitable. After analysis and estimates， this paper considers that routing algorithm can achieve maximum energy savings.

關(guān)鍵詞： 路由；路由算法；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；跳數(shù)值

Key words： routing；routing algorithm；wireless sensor networks；hop value

中圖分類號(hào)：TP393.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）06-0192-02

0 引言

隨著社會(huì)通信技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，我國(guó)在傳感器和計(jì)算技術(shù)方面有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，當(dāng)世界各國(guó)出現(xiàn)計(jì)算能力、感知能力的微型傳感器，表明通信技術(shù)的發(fā)展已逐步全球化。我們所說的這個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)可以感知和采集網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的環(huán)境信息，還能實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)對(duì)方的信息，然后經(jīng)過分析有效的傳送到需求客戶手中。這種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)就在于他能在任何環(huán)境、任何地點(diǎn)、任何時(shí)間來獲取大量的可靠信息。所以，其通常被應(yīng)用于國(guó)家安全、國(guó)防軍事以及交通、衛(wèi)生和家庭等多個(gè)領(lǐng)域。

伴隨著網(wǎng)絡(luò)處理器的飛速發(fā)展，能夠利用很少的成本產(chǎn)生大量的有效傳感器節(jié)點(diǎn)，并且在某些特定區(qū)域內(nèi)散播，從而形成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。隨著這種技術(shù)的發(fā)展，使得管理和控制算法被急需，這同時(shí)也是對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，經(jīng)過分析研究，大部分科學(xué)人員認(rèn)為算法的核心就是傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由問題。

1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由問題及其研究狀況

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要組成部分就是傳感器，它通常包含信息處理單元、能量單元、感知單元以及信息交換單元，特殊的傳感器還會(huì)包含移動(dòng)器、位置定位系統(tǒng)和能量生成器等等。收集和感知數(shù)據(jù)是任何一個(gè)傳感器所具備的基本功能，它通常通過多跳的方式向匯點(diǎn)傳送信息，而后匯點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)與用戶進(jìn)行信息傳遞，同時(shí)任務(wù)管理中心也是運(yùn)用這種方法為各個(gè)節(jié)點(diǎn)布置任務(wù)。

傳感器的主要功能是信息的收集、處理以及傳播，上文所講的路由問題是在一定的指標(biāo)背景下所存在的延遲、容錯(cuò)性、消耗水平、網(wǎng)絡(luò)的壽命等等情況，要積極有效的改進(jìn)匯點(diǎn)與源節(jié)點(diǎn)之間的信息疏導(dǎo)，要依據(jù)各個(gè)國(guó)家實(shí)際情況的不同制定不同的路由協(xié)議。路由協(xié)議可以分為多跳路由協(xié)議以及單跳路由協(xié)議，LEACH屬于單跳路由協(xié)議，多跳路由協(xié)議則包含很多種，同時(shí)多跳路由協(xié)議也可分為多徑路由和單徑路由。我們通常所接觸的rumor即為單徑路由，Braided和MESH則為所徑路由。我們?cè)谠O(shè)計(jì)傳感器路由的同時(shí)要考慮的關(guān)鍵問題就是傳感器網(wǎng)絡(luò)中能量是否有效，同時(shí)還要考慮它信息的可靠性。最近新提出的ACO（蟻群優(yōu)化算法）是將如何對(duì)復(fù)雜組合進(jìn)行優(yōu)化這一問題作為首要解決問題的一種啟發(fā)式算法。這種算法在實(shí)驗(yàn)中得到了較為滿意的結(jié)果。

2 基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的路由算法

在研究決策的過程中，動(dòng)態(tài)規(guī)劃是最行之有效的一種方法。它的基本原則就是將M階段過程的問題立即轉(zhuǎn)化為M個(gè)單階段的問題，然后運(yùn)用不變嵌入原理進(jìn)行求解，這是最為優(yōu)化的一個(gè)戰(zhàn)略。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這種處理問題的方式是解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由問題的最優(yōu)方法。

2.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)跳數(shù)生成算法和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在實(shí)驗(yàn)中，我們一般用G=G（V，E，w）來表示帶權(quán)重的連通圖，它代表的是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)集—V，邊集—E，w則代表一個(gè)費(fèi)用值。V中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都代表著一個(gè)傳感器，對(duì)于vk，vl∈V，ekl=（vk，vl）∈E僅僅代表vk，vl可以交互纖細(xì)。由于能量有限，并不是任何兩個(gè)傳感器都可以實(shí)現(xiàn)信息交互。

算法1：節(jié)點(diǎn)跳數(shù)生成算法

A：s代表匯點(diǎn)，跳數(shù)表示為h（s）=0，對(duì)于？坌■∈v-{s}，標(biāo)記為h（vi）=∞，并且使之滿足h=0。

B：循環(huán)生產(chǎn)跳數(shù)，如h節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)所傳播信息用hop-num來表示；收到的節(jié)點(diǎn)為vi更新其跳數(shù)，更新法則為h（vi）=min{h（vi），h+1}，則其停留時(shí)間h=h+1。

C：最終停止的條件就是當(dāng)多有的節(jié)點(diǎn)都不改變跳數(shù)，算法結(jié)束。

定理1：設(shè)置節(jié)點(diǎn)vi的跳數(shù)為h（vi）=k，k=1，2，…，H-1，因此，vi的臨界節(jié)點(diǎn)集可以表示為k-1，k，k+1的三個(gè)子集的合并，即N（vi）=Nk-1（vi）∪Nk（vi）∪Nk+1（vi），而且，當(dāng)h（vi）=H時(shí)，N（vi）=NH-1（vi）∪NH（vi）。

2.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)最小跳數(shù)和最小跳數(shù)最大剩余能量路由 借助于傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的有效傳遞，在設(shè)計(jì)路由算法時(shí)要首先考慮的問題就是傳輸延遲。一般情況來講，信息傳輸?shù)奶鴶?shù)與傳輸延遲是成正比的。

算法2：MinHR（s，t）

將源節(jié)點(diǎn)s、t與匯點(diǎn)輸入，記錄h（t）=h

A：初始化：令j=0，vj=t

B：循環(huán)：While（j

在Nh-1-j（vj）中任意選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)，記為t=v0v1…vh-1vh=s。

由此我們可以看出，在每次數(shù)據(jù)交換，傳送的信息到達(dá)匯點(diǎn)的跳數(shù)都會(huì)減1，因此，在跳數(shù)路由算法經(jīng)過n次的迭代，終究會(huì)結(jié)束。

在傳感器路由的設(shè)計(jì)中，能量問題也是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的能量消耗并不均勻，如網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，其剩余的能量通常會(huì)很多，為了保證網(wǎng)絡(luò)的壽命，就要選擇下述算法。

算法3：MinHMaxRER（s，t）

輸入源節(jié)點(diǎn)s、t和匯點(diǎn)，記錄h（t）=h

A：初始化：令j=0，vj=t

B：循環(huán)：While（j

當(dāng)Nh-1-j（vj）中選擇剩余能量最大的節(jié)點(diǎn)當(dāng)做下一跳節(jié)點(diǎn)，所以：vj+1=■{？著r（vi）}

J=j+1

C：結(jié)束條件：當(dāng)j=h時(shí)，本算法結(jié)束。

輸出：從t-s的最小跳數(shù)最大剩余能量路徑t=v0v1…vh-1vh=s

2.3 傳感器網(wǎng)絡(luò)最小跳數(shù)最小費(fèi)用路由 在設(shè)計(jì)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由時(shí)還要考慮一個(gè)關(guān)鍵因素—能量消耗，一般來講，在路由算法的實(shí)驗(yàn)中要求費(fèi)用最小，我們可以設(shè)計(jì)如下算法：

算法4：MinHMinCR（s，t）

源節(jié)點(diǎn)s、t和匯點(diǎn)，記錄h（t）=h

A：初始化：令v0=v0，0=t，Nh={v0，0}，f 0（v0，0）=0

B：前向循環(huán)：For（j=1，2，…，h）

Nh-j=■Nh-j（vj-1，i）

對(duì)于？坌vj，l∈Nh-j，計(jì)算：

f j（vj，l）=■{f j-1（vj-1，i）+？著（vj-1，i，vj，l）}

C：后向循環(huán)：vh=s

For（j=1，2，…，h-1）

vh-j=■{f h-j+1（vh-j，i）}

D：終止條件：當(dāng)v0=t時(shí)算法結(jié)束。

輸出：從t-s的最小跳數(shù)最小費(fèi)用路徑t=v0v1…vh-1vh=s

3 最小跳數(shù)最小費(fèi)用路由與最小費(fèi)用路由之間的關(guān)系

在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工程中，能量的消耗并不符合“三角不等式“，圖1充分的描繪出了最小跳數(shù)最小費(fèi)用的充要條件。

定理2：從圖1可以看出，最小跳數(shù)最小費(fèi)用路徑的充要條件就是傳感器網(wǎng)絡(luò)一定滿足“三角不等性“。

4 能量消耗分析

本章節(jié)研究算法的能量消耗。如果全部的傳感器都具備同樣的發(fā)射半徑和感知半徑，并且它的發(fā)射數(shù)據(jù)包消耗的能量和數(shù)據(jù)包的包長(zhǎng)成正比，我們可以計(jì)算出，在動(dòng)態(tài)規(guī)劃背景下，三種路由算法都能改進(jìn)能量消耗過快的情況，并且它比數(shù)據(jù)前傳等路由算法所消耗的能量要小很多。

5 結(jié)論

最近幾年，一些專家學(xué)者開始研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，至今為止，路由問題仍然是其最為核心的問題，經(jīng)過研究實(shí)驗(yàn)證明，數(shù)據(jù)傳送多跳特點(diǎn)仍然是路由算法的最佳方式。因?yàn)閭鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是現(xiàn)實(shí)中具體的網(wǎng)絡(luò)，所以想要設(shè)計(jì)一款通用的路由算法可謂是難上加難。我們要根據(jù)不同的具體應(yīng)用，設(shè)計(jì)不同的路由算法。本文通過研究計(jì)算，給出了最小費(fèi)用路徑的一個(gè)充要的條件，但是，如何設(shè)計(jì)求解最小費(fèi)用路徑的具體路由算法，是我們下一步研究的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]裴莉.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用綜述[J].科技信息，2010（33）.

[2]司海飛，楊忠，王琣.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].機(jī)電工程，2011（01）.

[3]肖軍，李科，王建華.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信與路由研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2008（18）.

第7篇

 

1概述

 

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了信息產(chǎn)業(yè)的提升;在巨大的信息產(chǎn)業(yè)面前，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的勢(shì)頭也是急劇增加;作為培育人才的搖籃，校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展，逐漸被人們所重視;目前我國(guó)的校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)尚存在應(yīng)用層次比較差的特點(diǎn);而基于校園網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性、適用性的矛盾也日益突出。如何利用現(xiàn)有資源，保障校園網(wǎng)絡(luò)改造、擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用水平，以實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，是擺在校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者面前重要問題和挑戰(zhàn)。

 

2網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)建設(shè)原則

 

2.1方案設(shè)計(jì)原則

 

校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由軟件、硬件兩個(gè)部分組成。軟件部分包括應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件。Internet應(yīng)用、規(guī)模化教學(xué)管理、辦公管理系統(tǒng)是應(yīng)用軟件部分;系統(tǒng)軟件主要是服務(wù)器操作系統(tǒng)、工作站操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)以及安全系統(tǒng)。硬件部分主要由網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、主機(jī)(服務(wù)器)系統(tǒng)以及各種外設(shè)組成。

 

2.2方案建設(shè)原則

 

2.2.1網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。規(guī)模決定應(yīng)用的大小，校園網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)與相關(guān)橫向的網(wǎng)站互聯(lián)、實(shí)現(xiàn)Internet的互聯(lián)、還要實(shí)現(xiàn)國(guó)際網(wǎng)絡(luò)的通信流暢，能夠快速搜索國(guó)內(nèi)外最新學(xué)術(shù)信息，并在使用功能上能夠輔助課堂和實(shí)踐教學(xué)的作用。為學(xué)院各部門的信息交流和資源共享提供保證;并保證網(wǎng)絡(luò)高性能、可擴(kuò)展。

 

2.2.2網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。電子郵件功能及OA;電子圖書館;討論和交流功能;視頻點(diǎn)播;無(wú)線網(wǎng)絡(luò);寬帶上網(wǎng)。

 

3網(wǎng)絡(luò)方案技術(shù)選擇

 

3.1方案技術(shù)選擇前提

 

校區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)該以應(yīng)用為核心，在設(shè)計(jì)中充分考慮到教育管理、教學(xué)和專業(yè)性質(zhì)的教學(xué)要求，并且網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上應(yīng)該具有一定的先進(jìn)性，同時(shí)還要為以后的擴(kuò)展留有一定的空間。以太網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)在最富有彈性的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一，從校園網(wǎng)的要求來看，使用以太網(wǎng)技術(shù)是最佳選擇。

 

3.2方案技術(shù)選擇要求

 

一是網(wǎng)絡(luò)的可靠性;二是網(wǎng)絡(luò)的速度反應(yīng)性;三是完整維護(hù)性;四是安全性;五是可控管理性;六是符合發(fā)展趨勢(shì)性。

 

4網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)施

 

4.1.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇傮w設(shè)計(jì)

 

石家莊郵電學(xué)院園區(qū)的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)主要分布在辦公大樓(145個(gè)信息點(diǎn))、教學(xué)樓六棟(160個(gè)信息點(diǎn))、圖書館(90個(gè)信息點(diǎn))、實(shí)驗(yàn)樓電腦室(共兩間，分別62個(gè)和64個(gè)點(diǎn))、教師宿舍(70個(gè)信息點(diǎn))，學(xué)生宿舍(六棟樓，共約384個(gè)信息點(diǎn))，飯?zhí)?5個(gè)信息點(diǎn))，體育館(10個(gè)信息點(diǎn))，實(shí)驗(yàn)樓的部分實(shí)驗(yàn)室(15個(gè)信息點(diǎn))。

 

拓?fù)淇傮w設(shè)計(jì)：

 

4.1.2IP及VLAN方案

 

4.1.3Internet接入方案

 

(1)Internet接入規(guī)劃：校區(qū)網(wǎng)絡(luò)出口為雙路千兆光纖接入，在成本允許的情況下，采用雙路固定公網(wǎng)IP的方式接入骨干網(wǎng);設(shè)置權(quán)限同時(shí)采用有線加無(wú)線方式在校區(qū)布置內(nèi)網(wǎng)。

 

(2)Internet接入方式：校園網(wǎng)與骨干網(wǎng)通過固定IP方式，采用光纖接入，在校園網(wǎng)入口處，添加安全防火墻;網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶，在使用校園網(wǎng)的時(shí)候，可以通過多終端進(jìn)行接入。

 

4.1.4網(wǎng)絡(luò)管理及安全

 

(1)網(wǎng)絡(luò)管理模式

 

校園網(wǎng)管理模式主要分為兩個(gè)方面，用戶管理和設(shè)備管理。用戶管理的內(nèi)容：校園網(wǎng)絡(luò)的用戶分為多種，多數(shù)是學(xué)生，剩下部分有教師;用戶管理在大體上可以分為：流量統(tǒng)計(jì)、行為分析、訪問控制三方面。設(shè)備管理內(nèi)容：數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是光纖和雙絞線通過綜合布線的方式把各式各樣的設(shè)備連接起來的，網(wǎng)絡(luò)滲透到校園的各個(gè)角落。

 

(2)網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計(jì)方案

 

網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計(jì)方案，現(xiàn)在慣常做法是使用服務(wù)器和直接使用路由器兩種操作手法;服務(wù)器有日志功能，讀取即可;路由器則可通過采集數(shù)據(jù)和分析手段來實(shí)現(xiàn)。

 

(3)安全方案

 

安全問題最大的防范手段就是安全管理能夠徹底被執(zhí)行，所以安全方案的實(shí)施，必須在技術(shù)上保證安全管理的可實(shí)施性。一是網(wǎng)絡(luò)分段技術(shù);二是交換式集線器到桌面技術(shù);三是虛擬局域網(wǎng)(VLAN)劃分技術(shù)。

 

4.1.5設(shè)備選型及依據(jù)

 

校園網(wǎng)中主要的設(shè)備是路由器和交換機(jī)一是選擇交換機(jī)時(shí)，應(yīng)選擇在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有相當(dāng)?shù)姆蓊~，具有高性能、高可靠性、高安全性、高可擴(kuò)展性、高可維護(hù)性的產(chǎn)品，以及良好的售后服務(wù)。二是選擇路由器時(shí)，采用成熟的、經(jīng)實(shí)踐證明其實(shí)用性技術(shù)的產(chǎn)品。

 

4.2網(wǎng)絡(luò)安裝與維護(hù)

 

校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)施完成以后，爾后最大的問題就是網(wǎng)絡(luò)就是網(wǎng)絡(luò)的安裝和維護(hù)問題;安裝維護(hù)有幾個(gè)點(diǎn)必須要把握好，一是系統(tǒng)的集成方案問題，這要在安裝之前徹底進(jìn)行考證和分析;二是基礎(chǔ)建設(shè)是否給予支持，基礎(chǔ)建設(shè)內(nèi)容包括布線、設(shè)備性能以及實(shí)施的平臺(tái)環(huán)境等因素;三是對(duì)應(yīng)用軟件的測(cè)評(píng)工作;四是安裝后的維護(hù)管理功能方面，主要是針對(duì)于校園網(wǎng)的特殊性，而采取的網(wǎng)絡(luò)管理是否能到位問題的糾錯(cuò)工作。

 

結(jié)語(yǔ)

 

校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是大勢(shì)所趨，信息化的硬件設(shè)施是每一個(gè)高校必備的物質(zhì)保證，只有將校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)好，那么，校園網(wǎng)絡(luò)才能發(fā)揮更好的作用，也才能完成為社會(huì)未來發(fā)展培育人才的偉大任務(wù)。

第8篇

文／高清平 吳海虹

危險(xiǎn)物品是一類具有物理、化學(xué)或生物特性的物品，容易在生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸中引起泄漏、燃燒、爆炸和中毒等災(zāi)害事故，往往對(duì)影響范圍內(nèi)的人口、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境造成嚴(yán)重傷害。為了盡量減小危險(xiǎn)物品的運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)踐中常采取強(qiáng)化駕駛員培訓(xùn)、規(guī)定危險(xiǎn)物品容器規(guī)格、規(guī)范危險(xiǎn)物品的運(yùn)輸車輛標(biāo)志和安全技術(shù)條件等措施。

在已有的研究中，考慮了運(yùn)輸管理者和運(yùn)輸者的相互作用和不同決策目標(biāo)。但是，尚未考慮路段風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用參數(shù)的隨機(jī)性，尚未評(píng)價(jià)參數(shù)隨機(jī)性對(duì)運(yùn)輸管理者和運(yùn)輸者決策行為的可能影響，也未研究其對(duì)危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的影響，難以保證危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健性。鑒于此，筆者在已有研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了在隨機(jī)性風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用參數(shù)條件下，運(yùn)輸管理者和運(yùn)輸者相互作用的隨機(jī)雙層規(guī)劃模型，上層模型描述運(yùn)輸管理者規(guī)劃危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)使風(fēng)險(xiǎn)最小，下層模型描述運(yùn)輸者在運(yùn)輸管理者規(guī)定的危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中選擇路徑使運(yùn)輸費(fèi)用最小。設(shè)計(jì)了基于隨機(jī)模擬的遺傳算法求解該隨機(jī)雙層規(guī)劃模型。

為便于研究，本文作如下假設(shè)：假設(shè)在危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中，運(yùn)輸管理者僅考慮使運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)最小，運(yùn)輸者選擇運(yùn)輸路徑僅考慮使運(yùn)輸費(fèi)用最小。采用事故率風(fēng)險(xiǎn)模型測(cè)度危險(xiǎn)物品的運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)，以事故率表示路段的單位運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)值，即每十億車·公里發(fā)生的事故次數(shù)。假設(shè)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中路段運(yùn)輸費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)具有隨機(jī)性，服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，忽略動(dòng)態(tài)性。因此本文模型屬于靜態(tài)模型，適用于中長(zhǎng)期危險(xiǎn)物品交通規(guī)劃和政策評(píng)價(jià)。忽略路段上危險(xiǎn)物品交通量對(duì)路段行程費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)的影響，危險(xiǎn)物品的交通分配服從最短路分配原則。

模型求解

雙層規(guī)劃問題是一個(gè)NP-hard問題。其求解算法主要有極點(diǎn)搜索方法、罰函數(shù)方法、分枝定界法、進(jìn)化逼近方法等。隨機(jī)雙層規(guī)劃問題由于參數(shù)具有隨機(jī)性，增加了問題的復(fù)雜性。對(duì)隨機(jī)變量為連續(xù)型隨機(jī)變量的情形，可以采用以抽樣為基礎(chǔ)的分解和近似策略，用一系列抽樣點(diǎn)的積分值表達(dá)期望值，從而將其轉(zhuǎn)化為確定型規(guī)劃。其中，蒙特卡洛積分策略可以描述為：設(shè)機(jī)模擬的遺傳算法求解隨機(jī)雙層規(guī)劃的思想可以表達(dá)為，在上層規(guī)劃可行集中隨機(jī)產(chǎn)生初始種群，種群中的各個(gè)個(gè)體對(duì)應(yīng)不同的危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案；根據(jù)上層規(guī)劃的隨機(jī)種群，求解下層規(guī)劃對(duì)應(yīng)的隨機(jī)規(guī)劃問題，并將計(jì)算結(jié)果反饋給上層規(guī)劃。上層規(guī)劃根據(jù)反饋結(jié)果計(jì)算上層規(guī)劃種群中個(gè)體的適應(yīng)度，并對(duì)種群進(jìn)行選擇、交叉和變異等操作。循環(huán)迭代上述過程，直至滿足中止條件。

基于隨機(jī)模擬的遺傳算法的具體步驟如下：

Step1：隨機(jī)抽樣。隨機(jī)產(chǎn)生服從相應(yīng)概率密度函數(shù)的個(gè)樣本。

Step2：輸入?yún)?shù)。輸入種群規(guī)模，交叉概率，變異概率和迭代次數(shù)。

Step3:產(chǎn)生初始種群。在可行集中隨機(jī)產(chǎn)生規(guī)模為pop_size的初始種群。

Step4:適應(yīng)度計(jì)算。根據(jù)蒙特卡洛積分策略，計(jì)算個(gè)體的目標(biāo)函數(shù)值和適應(yīng)度。

Step5:遺傳操作。對(duì)種群進(jìn)行選擇、交叉、變異和重插入等遺傳操作。

Step6:中止條件判斷。如果群體中的最優(yōu)適應(yīng)度在規(guī)定的進(jìn)化代數(shù)內(nèi)沒有改善，或者迭代達(dá)到規(guī)定代數(shù)，停止迭代。此時(shí)具有最優(yōu)適應(yīng)度的個(gè)體作為最優(yōu)解。否則轉(zhuǎn)Step4。

算例分析

設(shè)有如圖1所示的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，共有8個(gè)節(jié)點(diǎn)和15條路段。路段事故率和費(fèi)用值均服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，概率密度函數(shù)的均值和均方差見表1所示。為簡(jiǎn)化計(jì)算且不失一般性，設(shè)路網(wǎng)中危險(xiǎn)物品有2個(gè)OD對(duì)交通量，第1類危險(xiǎn)物品從節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)8的交通量為1，第2類危險(xiǎn)物品從節(jié)點(diǎn)2到節(jié)點(diǎn)8為的交通量為1，其中路段6-7、6-8和7-8上兩類危險(xiǎn)物品的事故率和費(fèi)用概率密度函數(shù)不相同。

為了研究危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題，分析三種情景。第一種情景是忽略運(yùn)輸管理者的管理行為，假設(shè)管理者不規(guī)定危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)輸者可以選擇任意路徑通行危險(xiǎn)物品運(yùn)輸車輛。此時(shí)，危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題，本質(zhì)是運(yùn)輸者選擇運(yùn)輸路徑使運(yùn)輸費(fèi)用最小，對(duì)應(yīng)的規(guī)劃模型是模型式(1)～(6)忽略上層規(guī)劃的情形。第二種情景是忽略運(yùn)輸者的路徑選擇行為，認(rèn)為運(yùn)輸者必須選擇運(yùn)輸管理者指定的風(fēng)險(xiǎn)最小路徑。此時(shí)，危險(xiǎn)物品運(yùn)輸路徑規(guī)劃問題，本質(zhì)是運(yùn)輸管理者規(guī)劃運(yùn)輸路徑使運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)最小，對(duì)應(yīng)的規(guī)劃模型是模型式(1)～(6)忽略下層規(guī)劃的情形。第三種情景是同時(shí)考慮運(yùn)輸管理者和運(yùn)輸者的決策行為，認(rèn)為運(yùn)輸管理者和運(yùn)輸者相互作用。運(yùn)輸管理者的決策影響運(yùn)輸者的決策，運(yùn)輸者是在運(yùn)輸管理者規(guī)定的危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中選擇運(yùn)輸模式和路徑，作出出行決策，從而使運(yùn)輸費(fèi)用最??；同時(shí)，運(yùn)輸者的決策又反過來可以影響運(yùn)輸管理者的決策行為。此時(shí)，危險(xiǎn)物品運(yùn)輸路徑規(guī)劃問題，本質(zhì)是運(yùn)輸管理者和運(yùn)輸者相互作用的雙層規(guī)劃模型，對(duì)應(yīng)的規(guī)劃模型是模型式(1)～(6)的情形。根據(jù)雙層規(guī)劃模型式(1)～(6)，不同情景下的求解結(jié)果見表1。

表1中的數(shù)據(jù)表明，三種情景的求解結(jié)果和目標(biāo)值并不一致。在事故率和費(fèi)用值忽略隨機(jī)性（取點(diǎn)估計(jì)值）情形下，最小費(fèi)用路徑是1-3-8和2-5-6-8，最小風(fēng)險(xiǎn)路徑是1-3-8和2-5-7-8，考慮管理者和運(yùn)輸者相互作用時(shí)的最有路徑是1-3-8-7-5-2，此路徑具有最小的風(fēng)險(xiǎn)值92.1801，但是費(fèi)用值87.5093遠(yuǎn)大于最小費(fèi)用值22.9930。在考慮參數(shù)隨機(jī)性條件下，具有類似的結(jié)論。結(jié)果表明，危險(xiǎn)物品運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，采用不同的規(guī)劃主體和規(guī)劃目標(biāo)，會(huì)產(chǎn)生不同的規(guī)劃方案，為保證網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的科學(xué)性，應(yīng)該考慮運(yùn)輸管理者和運(yùn)輸者決策行為的相互作用。

考慮參數(shù)隨機(jī)性與忽略隨機(jī)性兩種情景在三種規(guī)劃目標(biāo)下的結(jié)果均不相同。客觀上運(yùn)輸費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)具有隨機(jī)性的情況下，規(guī)劃中忽略其隨機(jī)性可能導(dǎo)致規(guī)劃方案的重大錯(cuò)誤。同時(shí)，在考慮參數(shù)隨機(jī)性條件下，不僅管理者的決策影響運(yùn)輸者，而且運(yùn)輸者的出行決策也會(huì)反過來影響管理者的決策。例如，如果將最小風(fēng)險(xiǎn)路徑1-3-6-8和2-5-6-7-8確定為允許危險(xiǎn)物品通行的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，那么運(yùn)輸者根據(jù)費(fèi)用最小選擇的路徑將是1-3-6-7-8和25-6-8，此時(shí)風(fēng)險(xiǎn)值急劇增加到6.71 x107，并非風(fēng)險(xiǎn)最小，遠(yuǎn)大于5.1182 x102。因此，在規(guī)劃中不僅應(yīng)該考慮風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用參數(shù)的隨機(jī)性，而且應(yīng)該同時(shí)考慮運(yùn)輸者和管理者決策行為的相互作用。

第9篇

關(guān)鍵詞： 回歸測(cè)試； 測(cè)試用例； 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)； BP網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)： TN711?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）19?0114?03

Abstract： Regression testing means after modifying the source code， re?testing to confirm whether the discovered defect is repaired， and whether detection and modification have brought in a new bug or caused the errors in other codes which possesses a large proportion of the workload during testing procedure. The fundamental principle of neural network is analyzed， and the thought of BP algorithm is introduced into the case set selection of regression testing. The algorithm to select regression testing case package is presented. The functions which may be influenced by code modification are screened out by samples training， and the higher priority use case can be screened out. A set of regression testing strategy with high efficient and easy operation was summed up through the accumulation of testing practice.

Keywords： regression testing； testing case； neural network； BP network

0 引 言

軟件分析，設(shè)計(jì)過程中難免有各種各樣的錯(cuò)誤，需要通過測(cè)試查找錯(cuò)誤，以保證軟件的質(zhì)量。軟件測(cè)試是由人工或計(jì)算機(jī)來執(zhí)行或評(píng)價(jià)軟件的過程，驗(yàn)證軟件是否滿足規(guī)定的需求或識(shí)別期望的結(jié)果和實(shí)際結(jié)果之間有無(wú)差別。大量統(tǒng)計(jì)資料表明，軟件測(cè)試工作量往往占軟件開發(fā)總量的40%以上。而回歸測(cè)試作為軟件生命周期的一個(gè)組成部分，在整個(gè)軟件測(cè)試過程中占有很大的工作量比重，軟件開發(fā)的各個(gè)階段都會(huì)進(jìn)行多次回歸測(cè)試。在漸進(jìn)和快速迭代開發(fā)中，新版本的連續(xù)使回歸測(cè)試變得更加頻繁，而在極端編程方法中，更是要求每天都進(jìn)行若干次回歸測(cè)試。因此，研究回歸測(cè)試方法，盡可能地將軟件存在的問題找出來，對(duì)保證軟件質(zhì)量和提升測(cè)試工作效率都是非常有意義的。

1 相關(guān)工作

1.1 回歸測(cè)試

回歸測(cè)試是指修改了舊代碼后，重新進(jìn)行測(cè)試以確認(rèn)修改沒有引入新的錯(cuò)誤或?qū)е缕渌a產(chǎn)生錯(cuò)誤。對(duì)于一個(gè)軟件開發(fā)項(xiàng)目來說，項(xiàng)目的測(cè)試組在實(shí)施測(cè)試的過程中會(huì)將所開發(fā)的測(cè)試用例保存到“測(cè)試用例庫(kù)”中，并對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和管理。當(dāng)?shù)玫揭粋€(gè)軟件的基線版本時(shí)，用于基線版本測(cè)試的所有測(cè)試用例就形成了基線測(cè)試用例庫(kù)。在需要進(jìn)行回歸測(cè)試時(shí)，就可以根據(jù)所選擇的回歸測(cè)試策略，從基線測(cè)試用例庫(kù)中提取合適的測(cè)試用例組成回歸測(cè)試包，通過運(yùn)行回歸測(cè)試包實(shí)現(xiàn)回歸測(cè)試。

在軟件生命周期中，即使一個(gè)得到良好維護(hù)的測(cè)試用例庫(kù)也可能變得相當(dāng)大，這使每次回歸測(cè)試都重新運(yùn)行完整的測(cè)試包變得不切實(shí)際。一個(gè)完全的回歸測(cè)試包括每個(gè)基線測(cè)試用例，時(shí)間和成本約束可能阻礙運(yùn)行這樣一個(gè)測(cè)試，有時(shí)測(cè)試工作不得不選擇一個(gè)縮減的回歸測(cè)試包來完成回歸測(cè)試。

1.2 相關(guān)技術(shù)的研究

測(cè)試用例的優(yōu)化技術(shù)旨在以小的運(yùn)行代價(jià)盡可能多地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)Bug。假設(shè)測(cè)試用例是能發(fā)現(xiàn)缺陷的；測(cè)試用例的運(yùn)行效率是一樣的。測(cè)試用例的集合的選取不僅是減少用例的數(shù)目，降低用例的執(zhí)行代價(jià)，也需要考慮測(cè)試覆蓋能力，即缺陷發(fā)現(xiàn)能力。在測(cè)試用例選擇優(yōu)化的問題上，已有很多文獻(xiàn)對(duì)此進(jìn)行了研究，如配對(duì)測(cè)試法[1]、關(guān)系樹模型[2]、蟻群模擬退火算法[3]及一些其他新的理論和方法[4?7]。

2 回歸測(cè)試用例集生成方法

2.1 基本原理

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是通過對(duì)人腦的基本單元――神經(jīng)元的建模和聯(lián)接，探索模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)功能的模型，并研制一種具有學(xué)習(xí)、聯(lián)想、記憶和模式識(shí)別等智能信息處理功能的人工系統(tǒng)。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要特性是它能夠從環(huán)境中學(xué)習(xí)，并把學(xué)習(xí)的結(jié)果分布存儲(chǔ)于網(wǎng)絡(luò)的突觸連接中。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)是一個(gè)過程，在其所處環(huán)境的激勵(lì)下，相繼給網(wǎng)絡(luò)輸入一些樣本模式，并按照一定的規(guī)則（學(xué)習(xí)算法）調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各層的權(quán)值矩陣，待網(wǎng)絡(luò)各層權(quán)值都收斂到一定值，學(xué)習(xí)過程結(jié)束，從而以新的方式響應(yīng)環(huán)境。

2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

Back?Propagation Network，由于其權(quán)值的調(diào)整采用反向傳播（Back Propagation）的學(xué)習(xí)算法，因此被稱為BP網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中心思想是梯度下降法，通過梯度搜索技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)實(shí)際輸出值與期望輸出值的誤差均方值最小。網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程是一種誤差邊向后傳播邊修正權(quán)系數(shù)的過程。一般分三層：輸入層（Input Layer），隱層（Hide Layer），輸出層（Out Layer），也可以有2層或更多個(gè)隱層。層與層之間采用全互聯(lián)方式，同一層單元之間不存在相互連接，如圖1所示。

由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)、自組織和并行處理等特征，并具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力和聯(lián)想能力，因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有模式識(shí)別能力。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出模式對(duì)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，以標(biāo)準(zhǔn)的模式作為學(xué)習(xí)樣本進(jìn)行訓(xùn)練，通過學(xué)習(xí)調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)值。當(dāng)訓(xùn)練滿足要求后，得到知識(shí)庫(kù)，如圖2所示。

BP算法的具體步驟如下：

（1） 用小的隨機(jī)數(shù)對(duì)每一層的權(quán)值[W]初始化，以保證網(wǎng)絡(luò)不被大的加權(quán)輸入飽和；

（2） 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各層輸出矢量以及網(wǎng)絡(luò)誤差[E；]

（3） 計(jì)算各層反傳的誤差變化并計(jì)算各層權(quán)值的修正值以及新權(quán)值；

（4） 再次計(jì)算權(quán)值修正后誤差的平方和；

（5） 檢查誤差是否小于給定誤差，若是，訓(xùn)練結(jié)束；否則繼續(xù)。

輸入信號(hào)[Xi]通過中間節(jié)點(diǎn)（隱藏層節(jié)點(diǎn)）作用于輸出節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過非線性變換，產(chǎn)生輸出信號(hào)[Yk，]網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的每個(gè)樣本包括輸入向量[X]和期望輸出量[t]（類別），網(wǎng)絡(luò)輸出值[Y]和期望輸出值（真值）[t]之間的偏差，通過調(diào)整輸入節(jié)點(diǎn)與隱藏層節(jié)點(diǎn)的連接強(qiáng)度取值和隱藏層節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)之間的連接強(qiáng)度以及閾值，使誤差沿梯度的方向下降，經(jīng)過反復(fù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，確定與最小誤差項(xiàng)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（權(quán)值和閾值），訓(xùn)練即告停止。學(xué)習(xí)樣本的數(shù)量和質(zhì)量影響學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)速度。

為了訓(xùn)練一個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)，需要計(jì)算網(wǎng)絡(luò)加權(quán)輸入矢量以及網(wǎng)絡(luò)輸出和誤差矢量，然后求得誤差平方和。當(dāng)所訓(xùn)練矢量的誤差平方和小于誤差目標(biāo)，訓(xùn)練則停止；否則在輸出層計(jì)算誤差變化，且采用反向傳播學(xué)習(xí)規(guī)則調(diào)整權(quán)值，并重復(fù)此過程。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)完成訓(xùn)練后，對(duì)網(wǎng)絡(luò)輸入一個(gè)不是訓(xùn)練集合中的矢量，網(wǎng)絡(luò)將給出輸出結(jié)果。

2.3 回歸測(cè)試用例包選取

基于全量的測(cè)試用例庫(kù)，回歸測(cè)試包的選擇策略可遵循下述基本算法進(jìn)行：

（1） 識(shí)別出軟件中被修改的部分。

（2） 從原基線測(cè)試用例庫(kù)[T]中，排除所有不再適用的測(cè)試用例，確定那些對(duì)新的軟件版本依然有效的測(cè)試用例，其結(jié)果是建立一個(gè)新的基線測(cè)試用例庫(kù)[T0。]

（3） 依據(jù)一定的策略從[T0]中選擇測(cè)試用例測(cè)試被修改的軟件。

（4） 如果必要，生成新的測(cè)試用例集[T1，]用于測(cè)試[T0]無(wú)法充分測(cè)試的軟件部分。

（5） 用[T1]執(zhí)行修改后的軟件。

在上述步驟中，第（2）和第（3）步測(cè)試驗(yàn)證修改是否破壞了現(xiàn)有的功能，第（4）和第（5）步測(cè)試驗(yàn)證修改工作本身。第（3）步中，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)結(jié)合到測(cè)試領(lǐng)域，通過對(duì)樣本的學(xué)習(xí)，確認(rèn)修改沒有引入新的錯(cuò)誤或?qū)е缕渌a產(chǎn)生錯(cuò)誤。

其主要思想為：對(duì)于[q]個(gè)輸入學(xué)習(xí)樣本：[P1，P2，…，Pq，]已知與其對(duì)應(yīng)的輸出樣本為：[T1，T2，…，Tq。]通過網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出[A1，A2，…，Aq]與目標(biāo)矢量[T1，T2，…，Tq]之間的誤差來修改其權(quán)值，使[Al （l=1，2，…，q）]與期望的[Tl]盡可能地接近，使網(wǎng)絡(luò)輸出層的誤差平方和達(dá)到最小。

3 回歸測(cè)試實(shí)踐的優(yōu)化

在項(xiàng)目測(cè)試過程中，不僅需要應(yīng)用高新的測(cè)試技術(shù)，也要從宏觀上制定可行的測(cè)試策略，解決在有限的時(shí)間中使測(cè)試覆蓋率最優(yōu)化。本文從項(xiàng)目實(shí)踐角度出發(fā)，提出以下的回歸測(cè)試策略：

（1） 對(duì)所有已修復(fù)Bug進(jìn)行驗(yàn)證；

（2） 對(duì)新增功能進(jìn)行全量重點(diǎn)測(cè)試；

（3） 對(duì)原有功能，按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行測(cè)試?；谝欢ǖ娘L(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)從基線測(cè)試用例庫(kù)中選擇回歸測(cè)試包。首先運(yùn)行最重要、關(guān)鍵和可疑的測(cè)試，而跳過那些非關(guān)鍵、優(yōu)先級(jí)別低或者高穩(wěn)定的測(cè)試用例，這些用例即便可能測(cè)試到缺陷，這些缺陷的嚴(yán)重性也較低，不影響系統(tǒng)的功能。一般而言，測(cè)試從主要特征到次要特征。

（4） 對(duì)修復(fù)的Bug可能會(huì)引入新的Bug的功能模塊重點(diǎn)測(cè)試，可采用本文介紹的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行樣本訓(xùn)練和用例篩選。將回歸測(cè)試局限于被改變的模塊和它的接口上。通常，一個(gè)回歸錯(cuò)誤一定涉及一個(gè)新的、修改的或刪除的代碼段。在允許的條件下，回歸測(cè)試盡可能覆蓋受到影響的部分。

（5） 如果情況允許，測(cè)試全部用例的策略是最安全的策略。但已經(jīng)運(yùn)行過許多次的回歸測(cè)試不太可能揭示新的錯(cuò)誤，而且很多時(shí)候，由于時(shí)間、人員、設(shè)備和經(jīng)費(fèi)的原因，不允許選擇再測(cè)試全部用例的回歸測(cè)試策略，此時(shí)，可以選擇適當(dāng)?shù)牟呗赃M(jìn)行縮減的回歸測(cè)試。

4 結(jié) 語(yǔ)

將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)引入到測(cè)試領(lǐng)域是一個(gè)比較新的研究，本文就此方向進(jìn)行了研究，并給出了實(shí)例說明。然而，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要大量的樣本數(shù)據(jù)用來訓(xùn)練和測(cè)試，當(dāng)樣本數(shù)量不夠時(shí)，預(yù)測(cè)的誤偏差可能會(huì)較大，回歸測(cè)試開始時(shí)，由于數(shù)據(jù)樣本不足，可能會(huì)存在預(yù)測(cè)的偏差，所以下一步的研究方向?qū)⑹侨绾慰朔@一問題。

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