基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )通信能力評估

　　(3) 定義網(wǎng)絡(luò )誤差

　　在訓練的過(guò)程中，必須度量網(wǎng)絡(luò )收斂到期望值的程度即為網(wǎng)絡(luò )誤差。對于給定的訓練集合來(lái)說(shuō)，期望值是已知的。本文選取式(4)作為度量函數，當Ep<0.000 1時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )滿(mǎn)足精度要求。此時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )具備了識別能力。

　　式中，Ep是網(wǎng)絡(luò )誤差，tpi是第i個(gè)輸出神經(jīng)元的期望值，Opi是第i個(gè)輸出神經(jīng)元的實(shí)際值。

　　(4) 進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )訓練

　　利用已有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )應用程序，把學(xué)習樣本歸一化后輸入到模型，讓網(wǎng)絡(luò )模型對學(xué)習樣本反復地學(xué)習，直到網(wǎng)絡(luò )的識別精度滿(mǎn)足要求，這時(shí)網(wǎng)絡(luò )模型已基本建立，即可進(jìn)行效能評估。樣本的錄用和訓練過(guò)程如圖3和圖4所示。

　　3 不同分簇網(wǎng)絡(luò )通信能力的評估

　　當前用于A(yíng)d H0c網(wǎng)絡(luò )模擬軟件有NS-2、OPNET和GloMoSim等，但這幾種軟件都沒(méi)有集成的分簇算法。為了便于實(shí)現，這里利用VC++語(yǔ)言編制簡(jiǎn)單的程序來(lái)對不同分簇算法構建的網(wǎng)絡(luò )的通信能力進(jìn)行效能評估。在模擬環(huán)境中，不考慮背景噪聲、分組傳輸差錯和分組沖突對分簇以及效能評估的影響。在效能評估的過(guò)程中，假定各節點(diǎn)傳輸的功率相等，建立仿真場(chǎng)景的大小為150×150單位距離的仿真區域。在此仿真區域內設置30個(gè)節點(diǎn)，仿真時(shí)間為1 000個(gè)時(shí)間單位。在30個(gè)節點(diǎn)選擇10個(gè)節點(diǎn)作為移動(dòng)節點(diǎn)，節點(diǎn)的移動(dòng)方向在[0，2π]內隨機分布，節點(diǎn)的移動(dòng)速度在[0，5]之間隨機選擇，其單位是單位距離／時(shí)間。

　　節點(diǎn)的運動(dòng)方式選用隨機點(diǎn)運動(dòng)模型，每個(gè)移動(dòng)節點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò )初始化時(shí)被分配一個(gè)運動(dòng)和方向，每隔一定單位時(shí)間，隨機改變節點(diǎn)的移動(dòng)速度和方向，這樣節點(diǎn)的運動(dòng)將更加隨機，如果移動(dòng)節點(diǎn)碰到區域的邊界時(shí)按照一定的規則(反射)向區域內運動(dòng)。通信能力仿真的流程如下：①加載網(wǎng)絡(luò )數據；②對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行分簇；③模擬通信過(guò)程，計算不同分簇算法下各底層指標。④利用訓練好的：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型進(jìn)行通信能力評估；⑤增大節點(diǎn)的傳輸范圍，重復上述模擬過(guò)程。網(wǎng)絡(luò )通信能力評估仿真的流程圖如圖5所示，網(wǎng)絡(luò )通信能力隨節點(diǎn)傳輸范圍的變化如圖6所示。

　　仿真結果表明：WCA分簇算法構建的網(wǎng)絡(luò )，在傳輸范圍變化的過(guò)程中，都有一定的優(yōu)勢。在傳輸范圍小于60之前，MOBIC和LOWID分簇算法構建的網(wǎng)絡(luò )其通信能力強于HIGHD。但隨著(zhù)傳輸范圍的增大，HIGHD分簇算法構建的網(wǎng)絡(luò )優(yōu)于其他分簇算法。原因在于WCA分簇算法負載平衡度高，減少了網(wǎng)絡(luò )阻塞和瓶頸出現的概率，提高了網(wǎng)絡(luò )的通信能力。HIGHD分簇算法簇頭承擔的業(yè)務(wù)量較高，因此容易出現阻塞的現象，而當傳輸范圍增大到一定程度，其簇頭數較少，控制和通信開(kāi)銷(xiāo)小，通信能力增強。

　　4 結束語(yǔ)

　　針對Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)?？紤]到?jīng)Q定通信能力的底層指標與網(wǎng)絡(luò )通信能力是非線(xiàn)性映射關(guān)系，本文把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的方法用于網(wǎng)絡(luò )通信能力評估，該方法能夠比較準確地評估網(wǎng)絡(luò )的通信能力，但在通信能力的評估中，考慮的底層指標可能不夠全面，仿真結果有一定局限性。