本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

大規(guī)模認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的性能分析

姓名：賈日恒 學(xué)號(hào)：0150342003 上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院

主要內(nèi)容
?研究背景 ?網(wǎng)絡(luò)模型概述 ?一般認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)性能分析 ?結(jié)論

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主要內(nèi)容

?研究背景 ?網(wǎng)絡(luò)模型概述 ?一般認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)性能分析 ?結(jié)論

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研究背景
? 已知的信道容量（Gaussian Channel）
C ? log2 ?1 ? SNR?
Tx
point-to-point (Shannon 1948)
Shannon 1948

Rx

? 網(wǎng)絡(luò)容量（Network Capacity）

e Sourc natio Desti
Multi-Hop (Kumar 2000)

n

? ? ??

? 1 ? ? n ? ?

Kumar 2000

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研究背景
? 越來越多的用戶數(shù)量和業(yè) 務(wù)種類、更好的服務(wù)質(zhì)量 需求使得無線頻譜資源日 益緊缺

? 認(rèn)知無線電 技術(shù)被認(rèn)為可以大幅度緩解當(dāng)今頻譜 資源稀缺的緊張局面
Mitola III 2000

[1]

[1] J. Mitola III, “Cognitive Radio-An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio,” Dissertation of Doctor of Technology, KTH, 8 May, 2000. Available at：:8730/FULLTEXT01.pdf

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主要內(nèi)容

?研究背景 ?網(wǎng)絡(luò)模型概述 ?一般認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)性能分析 ?結(jié)論

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網(wǎng)絡(luò)模型概述及相關(guān)工作
? 基本隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />?單位面積的二維區(qū)域，n個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布 ?源節(jié)點(diǎn)-目的節(jié)點(diǎn)（源-目節(jié)點(diǎn)）隨機(jī)配對(duì)，多跳方式傳輸 ?源節(jié)點(diǎn)以每秒 ? ? n ?比特的數(shù)據(jù)量向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息
e Sourc na Desti tion

? 混合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />Destination

?單位面積的二維區(qū)域，n個(gè)節(jié)點(diǎn)和m個(gè)基站隨機(jī)分布
?基站只提供中繼服務(wù)，有線連接，帶寬與功率不受限
Source

? 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />?單位面積的二維區(qū)域， ?次用戶通過共享主用戶的頻譜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸
da ry Us er
Prima ry Us er

?n個(gè)主用戶節(jié)點(diǎn)和m個(gè)次用戶節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布

Se co n

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網(wǎng)絡(luò)模型概述及相關(guān)工作
? 親疏度模型（Rank-based Model）
?考慮單一網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i和j，定義j相對(duì)于i的親疏度為：

Ranki ? j ? ? k : X i ? X k ? X i ? X j

?

?

?基于上式并進(jìn)行加權(quán)歸一化，建立j是i的朋友的概率分布為：

Pr ?i ? j? ?

1 G1Rankia ? j ?

?引理1：假設(shè)一個(gè)單位面積的網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)、均勻得分布著n+1個(gè)節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)基于 親疏度的模型選取目的節(jié)點(diǎn)，則網(wǎng)絡(luò)中任意一對(duì)源-目節(jié)點(diǎn)之間的平均距離的分布如 下：

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主要內(nèi)容
?研究背景 ?網(wǎng)絡(luò)模型概述 ?一般認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)性能分析 ?結(jié)論

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一般認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)性能分析
? 自組織認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)模型
? ? ? ? 網(wǎng)絡(luò)中包含n個(gè)主用戶節(jié)點(diǎn)和m個(gè)次用戶節(jié)點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)隨機(jī)均勻的分布（P.P.P.） 單位面積區(qū)域分別被劃分為等面積的主網(wǎng)格 和次網(wǎng)格 網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)按照親疏度模型選取目的節(jié)點(diǎn)， 并組成傳輸對(duì)（S-D Pair）

m ? n?

? 混合認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)模型
? ? ? 主網(wǎng)絡(luò)中包含l個(gè)基站 基站規(guī)則均勻得鋪設(shè)在主網(wǎng)絡(luò)中 只有主用戶節(jié)點(diǎn)能夠使用基站服務(wù)

l ?n

?

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一般認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)性能分析
? 路由方式
? ? ? 拆分任意一對(duì)源-目節(jié)點(diǎn)傳輸路徑 水平傳輸路徑+垂直傳輸路徑 數(shù)據(jù)通過相鄰網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行接力傳輸

? 調(diào)度策略
? ? TDMA 保護(hù)區(qū)域

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一般認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)性能分析
? 主網(wǎng)絡(luò)容量分析
? ? 基于TDMA的調(diào)度策略 單個(gè)主網(wǎng)格的傳輸帶寬為常數(shù)級(jí)
a
p

a

p

( n)

A
E
sd

( n) ?

a

E
( n)

sd

( n) ?

a

p

(n)

p

(n)

?
?

基于源-目節(jié)點(diǎn)之間平均距離
B

分析穿過任意一個(gè)主網(wǎng)格的傳輸 路徑數(shù)量上限

Source node Destination node HDP VDP

Cell Z

?

單節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)容量

? ? 1 ? ? ? ? n? ? ? ? nEsd ? n ? a p ? n ? ? ? ?

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一般認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)性能分析
? 次網(wǎng)絡(luò)容量分析
? ? 假設(shè)不考慮干擾 非激活主網(wǎng)格區(qū)域頻譜接入 概率為100%

Worst Chance Best Chance

?

由于保障主用戶的傳輸質(zhì)量 而設(shè)置的保護(hù)區(qū)域
使得次用戶的頻譜接入概率 降低
Worst：9/25 Best：16/25
并不會(huì)從數(shù)量階上 影響次網(wǎng)絡(luò)性能

?

? ? 1 ? ? ? m? ? ? ? ? mEsd ? m ? as ? m ? ? ? ?

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一般認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)性能分析
? 主網(wǎng)絡(luò)時(shí)延分析
? ? 基于主網(wǎng)絡(luò)中源-目節(jié)點(diǎn)之間平均距離
Dp ? n ? ? Esd ? n ? ap ?n?

主網(wǎng)格的邊長

? 次網(wǎng)絡(luò)時(shí)延分析
? ? ? 基于次網(wǎng)絡(luò)中源-目節(jié)點(diǎn)之間平均距離 主網(wǎng)格的邊長 假設(shè)主用戶的傳輸間隔時(shí)隙為 TP，則 次用戶的傳輸間隔時(shí)隙為 25 Tp ? Ts ? 25 Tp
16 9

Ds ? m ? ?

Esd ? m ? as ? m ?

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一般認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)性能分析
? 主網(wǎng)絡(luò)時(shí)延分析
? ? 基于主網(wǎng)絡(luò)中源-目節(jié)點(diǎn)之間平均距離
Dp ? n ? ? Esd ? n ? ap ?n?

主網(wǎng)格的邊長

? 次網(wǎng)絡(luò)時(shí)延分析
? ? ? 基于次網(wǎng)絡(luò)中源-目節(jié)點(diǎn)之間平均距離 主網(wǎng)格的邊長 假設(shè)主用戶的傳輸間隔時(shí)隙為 TP，則 次用戶的傳輸間隔時(shí)隙為 25 Tp ? Ts ? 25 Tp
16 9

Ds ? m ? ?

Esd ? m ? as ? m ?

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一般認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)性能分析
? 混合認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的容量分析
? 主網(wǎng)絡(luò)概率路由策略
? 主用戶節(jié)點(diǎn)以概率P選擇自 組織傳輸模式；以概率1-P 選擇基站傳輸模式
? ? 1 ? ?a ? n, l , p ? ? ? ? ? npEsd ? np ? a p ? n ? ? ? ?

?i ? n, l , p ? ? ? ? ?

?

? 次網(wǎng)絡(luò)頻譜接入概率
Worst：2/25

? 1 ? ? 1 ? p n ? ? ? ?

Worst Chance Best Chance

? ? 1 ? ? ? m? ? ? ? ? mEsd ? m ? as ? m ? ? ? ?
Best：8/25

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一般認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)性能分析
? 節(jié)點(diǎn)社會(huì)屬性對(duì)于基站數(shù)目的影響
? ? 1 ? ?a ? n, l , p ? ? ? ? ? npEsd ? np ? a p ? n ? ? ? ?
自組織模式 單節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)容量

?i ? n, l , p ? ? ? ? ?

?

? 1 ? ? 1 ? p n ? ? ? ?

基站模式 單節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)容量

平均 單節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)容量

自組織模式 單節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)容量

基站的數(shù)目必須 大于一定閾值

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一般認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)性能分析

節(jié)點(diǎn)社會(huì)屬性使得基站數(shù)目的閾值提高
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主要內(nèi)容
?研究背景 ?網(wǎng)絡(luò)模型概述及相關(guān)工作 ?一般認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)性能分析 ?結(jié)論

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結(jié)論
? 針對(duì)自組織認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)，，本文分別推導(dǎo)出主 網(wǎng)絡(luò)和次網(wǎng)絡(luò)單播容量和時(shí)延的漸近表達(dá)式， 證明了節(jié)點(diǎn)社會(huì)屬性對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響。 ? 針對(duì)混合認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)，推導(dǎo)出了主網(wǎng)絡(luò)單播 容量的漸進(jìn)表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)并證明了節(jié)點(diǎn)社會(huì)屬 性與所需基站數(shù)目之間的定性和定量關(guān)系。

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  本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模認(rèn)知社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。