隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測算法

韓紅章，史培中，王 堯，呂 萍

（江蘇理工學(xué)院計算機(jī)工程學(xué)院，江蘇常州 213001）

0 引言

在隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)中，通過無線傳感通信組網(wǎng)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和鏈路輸出控制，提高其數(shù)據(jù)傳輸及控制能力［1］。由于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點分散在不同信道，使得在單信道下容易實現(xiàn)的廣播問題變得困難，對網(wǎng)絡(luò)通信信道造成干擾，被動測向系統(tǒng)通過天線陣接收來波信號獲得輻射源的角度信息。接收天線在接收輻射源信號的同時還會接收其他物體的反射信號，形成多徑現(xiàn)象，影響多徑特征，導(dǎo)致隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中的鏈路均衡性差，需進(jìn)行隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)化控制設(shè)計，提高其轉(zhuǎn)發(fā)效率。研究隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)能耗均衡控制和鏈路轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，在優(yōu)化隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計方面具有重要意義［2］。

隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議設(shè)計和數(shù)據(jù)輸出預(yù)測是建立在對網(wǎng)絡(luò)信道均衡設(shè)計基礎(chǔ)上，結(jié)合隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)鏈路均衡控制模型，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化輸出控制，提高其鏈路轉(zhuǎn)發(fā)性能。對隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)路由高速轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議設(shè)計技術(shù)研究的傳統(tǒng)方法主要有基于恒模算法調(diào)制的隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)遷移控制方法、基于空間網(wǎng)格均衡的隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)控制方法等［3-4］，結(jié)合對隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)傳輸流量序列的特征提取和大數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)對隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)計。上述方法轉(zhuǎn)發(fā)速率低，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)均衡性差，輸出誤碼率高［5］。針對以上問題，本文提出隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測算法。

1 隱式IPv6 路由轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點定位及均衡控制

1.1 隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)路由轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點定位模型

為實現(xiàn)隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議設(shè)計，需構(gòu)建該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定位模型。通過傳輸信道輸出模型分析鏈路均衡結(jié)構(gòu)，采用隨機(jī)鏈路均衡控制方法，結(jié)合自適應(yīng)隨機(jī)鏈路轉(zhuǎn)發(fā)控制協(xié)議，完成隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定位模型設(shè)計。在路由選擇和定位過程中，采用自適應(yīng)路由轉(zhuǎn)發(fā)控制協(xié)議，其中，隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)移動節(jié)點效用度量是度量節(jié)點的連通性指標(biāo)［6］，能以此為根據(jù)進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)控制和輸出最優(yōu)節(jié)點控制。對隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的路由輸出節(jié)點i構(gòu)建Source 與Sink 節(jié)點自主定位模型，得到輸出時間間隔Tf；在網(wǎng)絡(luò)通信覆蓋區(qū)域，隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的發(fā)射功率帶寬為L，網(wǎng)絡(luò)定位的bit數(shù)Ts＝LTf，考慮隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)相鄰節(jié)點剩余能量，采用傳遞能量均衡控制方法，得到網(wǎng)絡(luò)輸出節(jié)點i在簇頭節(jié)點的功率損耗

式中：Q為鏈路個數(shù)；m為路由節(jié)點數(shù)；bi為隱式IPv6路由高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的全網(wǎng)能量均衡度；Tc為每個簇頭節(jié)點幀所分碼片；αi和τi分別為隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的多路路由轉(zhuǎn)發(fā)的幅值和時延，i∈［1，m－1］，τ1＜τ2＜…＜τm－1。結(jié)合自適應(yīng)鏈路轉(zhuǎn)發(fā)控制方法［7］，得到隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的串行鏈路轉(zhuǎn)發(fā)控制協(xié)議

式中：Ee為隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)鏈路l端節(jié)點能量分布值；εf為自由空間模型放大電路的能量損耗；εm為多徑衰減模型放大電路的能量損耗。

在傳輸距離d小于閾值d0的情況下，隱式IPv6網(wǎng)絡(luò)串行鏈路節(jié)點輸出統(tǒng)計特征量ni的負(fù)載

式中，d（ni，nj）為ni與nj之間的距離。

在傳輸距離d不小于閾值d0的情況下，隱式IPv6網(wǎng)絡(luò)串行鏈路節(jié)點的輸出統(tǒng)計特征量nj的負(fù)載

根據(jù)串行鏈路節(jié)點簇頭和與Sink的距離，實現(xiàn)對隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的優(yōu)化定位，得到節(jié)點定位輸出總能量

根據(jù)上述分析，隱式IPv6 路由轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點定位部署模型圖，如圖1 所示。

圖1 隱式IPv6網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定位部署模型

通過構(gòu)建隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的路由轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點定位模型，實現(xiàn)隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的基本設(shè)計，在此基礎(chǔ)上需對其進(jìn)行鏈路信道均衡控制。

1.2 隱式IPv6 路由轉(zhuǎn)發(fā)的鏈路信道均衡控制

在構(gòu)建隱式IPv6 路由轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點定位部署模型基礎(chǔ)上，結(jié)合波特間隔均衡方法進(jìn)行隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)流量傳輸?shù)逆溌肪饪刂啤８鶕?jù)流量動態(tài)遷移特性，得到隱式IPv6 的節(jié)點分布圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點終端，采用聯(lián)合功耗測試方法［8］，構(gòu)建隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)鏈路轉(zhuǎn)發(fā)模型，得到隱式IPv6網(wǎng)絡(luò)的模糊控制目標(biāo)函數(shù)：

式中：Eres為收發(fā)器的能量消耗；Einit為隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點剩余能量；ru為簇頭節(jié)點度；G為常數(shù)。

當(dāng)隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的碼元定時采樣的簇頭節(jié)點的度置ru為0，發(fā)送節(jié)點與接收節(jié)點的模糊功耗特征分布滿足d0時，所有隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)簇內(nèi)節(jié)點模糊均衡控制的特征矩陣

在模糊聚類中心，將隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點輸出鏈路矩陣SN×L與節(jié)點接收bit數(shù)據(jù)的能量消耗矩陣TN×L相融合，由此得到隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的高速路由轉(zhuǎn)發(fā)的均衡控制學(xué)習(xí)函數(shù)

式中：K（i）為簇內(nèi)剩余節(jié)點剩余能量；F為節(jié)點的成功發(fā)送率。

隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)相干性關(guān)聯(lián)檢測的輸出碼元序列

構(gòu)建隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)流量的空間采樣模型，結(jié)合負(fù)載均衡控制方法，得到隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的鏈路信道均衡控制模型

式中：o為隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)存儲介質(zhì)OD對w間路徑k上傳播損失；δ為鏈路信道關(guān)聯(lián)度；ET為鏈路信道控制周期T內(nèi)的能量值。結(jié)合自適應(yīng)的空間網(wǎng)格控制協(xié)議，進(jìn)行信道控制和自適應(yīng)調(diào)度［9］。

2 網(wǎng)絡(luò)高速轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)化設(shè)計

2.1 隱式IPv6 路由轉(zhuǎn)發(fā)的調(diào)度

在構(gòu)建隱式IPv6 路由轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點定位部署模型，并采用波特間隔均衡控制方法進(jìn)行隱式IPv6 路由轉(zhuǎn)發(fā)鏈路信道均衡設(shè)計的基礎(chǔ)上，進(jìn)行隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測的優(yōu)化設(shè)計。本文提出隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測算法。采用波特間隔均衡控制方法進(jìn)行鏈路信道均衡設(shè)計［10］，提取隱式IPv6 路由高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的統(tǒng)計特征量

式中，CT′為隱式IPv6 路由高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)最小代價值。

在隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的鏈路層中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)輸出流量的負(fù)載相干關(guān)聯(lián)檢測，給出隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)負(fù)載分配

式中：Fk為統(tǒng)計特征值；k為某個網(wǎng)絡(luò)端口標(biāo)記號；Rw為網(wǎng)絡(luò)端口總數(shù)量。

隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)高速轉(zhuǎn)控法控制的互信息

式中，rm為所有輸出端口的測度距離。

采用負(fù)載均衡調(diào)度方法進(jìn)行隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的輸出信道傳輸過程的穩(wěn)態(tài)控制，得到隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)路由高速轉(zhuǎn)發(fā)的迭代方程

式中：fij（n）為隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)路由中節(jié)點n高速轉(zhuǎn)發(fā)鏈路負(fù)載；μM為鏈路隨機(jī)分配的初始負(fù)載。根據(jù)上述算法和模型設(shè)計，實現(xiàn)了隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的路由高速轉(zhuǎn)發(fā)的自適應(yīng)調(diào)度。

2.2 隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測

采用鏈路隨機(jī)分配方法進(jìn)行隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的流量動態(tài)遷移控制和高速轉(zhuǎn)發(fā)的路由探測協(xié)議設(shè)計。在全網(wǎng)負(fù)載均衡調(diào)度模型下，結(jié)合碼元分布式傳輸調(diào)度和自適應(yīng)均衡方法進(jìn)行碼元隨機(jī)擴(kuò)頻處理［12］，得到隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)頻輸出的負(fù)載

構(gòu)建貫序自適應(yīng)預(yù)測方法進(jìn)行隱式IPv6 路由的探測，根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則融合性調(diào)度方法實現(xiàn)對隱式IPv6路由轉(zhuǎn)發(fā)的能耗均衡控制和鏈路轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議優(yōu)化設(shè)計［13］，得到能耗均衡控制的迭代式

對各支路的輸出流量進(jìn)行優(yōu)化控制，利用節(jié)點魯棒系數(shù)和能耗均衡控制的迭代獲取能耗整體控制函數(shù)

式中，φk為節(jié)點魯棒系數(shù)。采用分集判決反饋均衡技術(shù)，得到隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)傳輸信道的動態(tài)遷移控制調(diào)度模型

式中：ω0為隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的輸出流量貫序采樣權(quán)重；θ為帶寬利用率；Tp為時間窗口函數(shù)。

分別對r1（n）和r2（n）進(jìn)行（N－1）／2 點進(jìn)行多維尺度分解，隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的路由傳遞概率模型

式中：Ak為隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信負(fù)載魯棒性感知系數(shù)；為隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)中流量負(fù)載特征分量。

根據(jù)隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的路由傳遞概率模型，進(jìn)行隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的模糊控制和自適應(yīng)鏈路轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)路由協(xié)議的優(yōu)化

結(jié)合簇頭節(jié)點與Sink 通信的網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點的線性組合特征分布，采用能耗均衡控制和鏈路轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議優(yōu)化設(shè)計方法，實現(xiàn)隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測［15］。改進(jìn)模型的實現(xiàn)流程如圖2 所示。

圖2 模型實現(xiàn)流程

通過上述步驟完成隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測算法。為證明該方法的可行性及有效性，需對其進(jìn)行仿真。

3 仿真分析

為驗證本文方法在實現(xiàn)隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)中的應(yīng)用性能，采用Matlab 設(shè)計，隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)模型建立在OMNet ＋＋環(huán)境中。采用C 語言進(jìn)行隱式IPv6網(wǎng)絡(luò)的路由探測算法設(shè)計，設(shè)定網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)帶寬為Nf，初始路由節(jié)點的規(guī)模集m＝32，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的采樣時間間隔為200 ns，路由能耗周期性分布間隔為Tb＝3 ns，隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率為12 Mb／s，其他仿真參數(shù)設(shè)定構(gòu)建見表1。

表1 仿真參數(shù)設(shè)定

根據(jù)上述仿真環(huán)境和參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測設(shè)計，得到隱式IPv6 路由傳輸?shù)某跏紨?shù)據(jù)、均衡輸出數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)發(fā)的碼元誤差仿真結(jié)果如圖3 所示。

圖3 隱式IPv6路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)仿真結(jié)果

分析圖3 結(jié)果得知，本文方法以隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由轉(zhuǎn)發(fā)碼元誤差作為測量精度的衡量指標(biāo)。在實驗中，每探測到一個路由節(jié)點，采用能耗均衡控制和鏈路轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議優(yōu)化設(shè)計方法，對其進(jìn)行以此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)均衡調(diào)整，相比未均衡的輸出數(shù)據(jù)，采用本文方法進(jìn)行隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測的輸出均衡性好，誤碼低，鏈路均衡性好。

測試不同方法進(jìn)行隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)的輸出誤碼率，得到對比結(jié)果如圖4 所示。

圖4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的誤碼率對比

分析圖4 得知，在隱式IPv6 信道延遲展寬保持不變時，每次提升信道信噪比約2 dB。在實驗期間，文獻(xiàn)［5-6］方法數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的誤碼率均高于本文方法的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)誤碼率，且本文方法的誤碼率始終低于25%。因此可以得出：隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測算法在路由轉(zhuǎn)發(fā)上更具優(yōu)勢。

4 結(jié)語

在隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)中，受到網(wǎng)絡(luò)通信信道的干擾以及多徑特征的影響，導(dǎo)致隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中的鏈路均衡性差，為此本文提出隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測算法，提高IPv6 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)能力。

該算法通過構(gòu)建隱式IPv6 路由轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點定位模型，采用波特間隔均衡控制方法進(jìn)行鏈路信道均衡設(shè)計，根據(jù)融合性調(diào)度方法控制其能耗，對鏈路轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)隱式IPv6 路由高速轉(zhuǎn)發(fā)路由探測。仿真分析表明，本文方法進(jìn)行隱式IPv6 網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)控制的均衡性較好，誤碼率較低，鏈路均衡性好。未來階段，為得到更適合隱式IPv6 的通信信道模型，以便為路由高速轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)計提供依據(jù)，進(jìn)行隱式IPv6 信道傳播特性的測量分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計更為合適的模型參數(shù)，進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)發(fā)率。

把教育擺在優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略地位。教育優(yōu)先發(fā)展是黨和國家提出并長期堅持的一項重大方針。各級黨委和政府要把優(yōu)先發(fā)展教育作為貫徹科學(xué)發(fā)展觀的基本要求，切實保證經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)劃優(yōu)先安排教育發(fā)展，財政資金優(yōu)先保障教育投入，公共資源優(yōu)先滿足教育和人力資源開發(fā)需要。充分調(diào)動全社會力量關(guān)心和支持教育，完善社會力量出資興辦教育的體制和政策，不斷提高社會資源對教育的投入。

摘自《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》