引言：易發(fā)表網(wǎng)憑借豐富的文秘實踐，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，可隨時聯(lián)系我們的客服老師。

第1篇

通信運營商早期的政企接入業(yè)務(wù)以少量的集團接入為主，客戶對安全性要求較高，但業(yè)務(wù)接入數(shù)量較少，資源管理簡單；隨著這幾年全業(yè)務(wù)接入的迅速推進，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、管理提出了更高的要求，因此需及時開啟傳輸全業(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）機房選址條件限制，未完全達到非常理想覆蓋和接入效果，造成部分機房覆蓋范圍過大，接入距離過遠等問題，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)點歸屬兩個匯聚機房，近端滿遠端不能用。

（5）部分主配光交下掛多個輔配光交，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)資源需求測算的依據(jù)。微格在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)無縫覆蓋，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、商務(wù)樓宇、政企樓宇、學(xué)校、聚類市場、開發(fā)區(qū)、待建空地。一般每一個業(yè)態(tài)類型區(qū)域劃分為一個微格。

1.2.3 微格業(yè)務(wù)測算

（1）微格纖芯測算：考慮微格內(nèi)用戶數(shù)為σ，補償系數(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享纖芯數(shù)量A。

（2）引入層光交：在各個微格內(nèi)設(shè)置引入層光分配點進行接入光纜收斂：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）匯聚機房：根據(jù)用戶密度、接入覆蓋面積、運營維護成本、機房安全、管道資源等條件限定因素設(shè)定匯聚機房覆蓋范圍及匯聚機房位置。

（5）微格場景類型纖芯計算方式：住宅小區(qū)、農(nóng)居點、綜合市場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1萬人A=24*r；學(xué)校小于1萬人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

對全網(wǎng)的匯聚接入機房、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，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)匯聚接入機房位置、數(shù)量，從而達到全面無縫隙覆蓋。

1.2.5 平衡優(yōu)化

平衡優(yōu)化對全業(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：對光交成端占用率超過70%的光交，采用新設(shè)、擴容光交，釋放主干纖芯的方式優(yōu)化。

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

（3）管道資源：對管孔占用率超80%的管道進行梳理，對同一路由的小芯數(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，由此對這些光纜進行收斂，從而騰出部分管孔資源。

2 總結(jié)

2.1 對全地區(qū)進行微格化劃分

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、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)點內(nèi)，從而減少用戶接入距離。對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，采用端子板擴容或光交擴容等優(yōu)化手段來提高光交節(jié)點的接入能力。對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到提高管孔利用率的效果。

第2篇

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

0引言

近年來，移動通信技術(shù)的發(fā)展異常迅速，移動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)離不開的萬能信息平臺，移動通信已經(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，運營商之間的競爭也越來越激烈。隨著移動通信標準的更新和移動通信網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，提高移動通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和性能成為移動運營商增強競爭力的殺手锏，如何高效且經(jīng)濟地滿足用戶對移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護的需求，已經(jīng)成為三大運營商急需重視的問題，移動通信網(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)邆湟苿油ㄐ艑I(yè)技術(shù)人才的需求。無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是根據(jù)蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的特性以及需求，設(shè)定相應(yīng)的工程參數(shù)和無線資源參數(shù)，并在滿足一定信號覆蓋、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。移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是通過對現(xiàn)已運行的移動通信網(wǎng)絡(luò)進行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析、測試數(shù)據(jù)采集、參數(shù)分析、硬件檢查等手段，找出影響無線網(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)量地運行，使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源獲得最佳效益，以最經(jīng)濟的投入獲得最大的收益。而無線通信網(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，是一門涵蓋知識面廣且相當復(fù)雜的專業(yè)課；并且需要將理論與工程實踐相結(jié)合：首先從移動通信網(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，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)生運用所學(xué)的方法與理論去解決實際網(wǎng)絡(luò)運行中出現(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，并針對這些問題做了一些改進。從學(xué)生的成績、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

在移動通信理論知識的學(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。下面將對這些普遍存在的問題進行歸納，為后續(xù)教學(xué)方法的研究奠定基礎(chǔ)。

1.1課程知識面覆蓋內(nèi)容太廣

無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化課程具有較強的專業(yè)性，涉及到的理論知識多而細，且較為復(fù)雜。學(xué)生首先需要掌握無線通信網(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，然后才能對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的具體步驟進行學(xué)習(xí)。在理論學(xué)習(xí)中學(xué)生會遭遇鋪天蓋地的知識點、縮寫詞、概念、公式等內(nèi)容，對學(xué)生來說難免枯燥，也給教學(xué)帶來了許多困難。對于本課程來說，長篇大論地教授理論知識似乎不可避免，這樣往往會讓學(xué)生產(chǎn)生對立情緒，教學(xué)效果堪憂。理想情況下，先重點講解移動通信網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)，然后一步步介紹實際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化操作，會幫助學(xué)生打好堅實的基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的理論知識之后再進行實踐，可以更順利掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的技術(shù)。然而實際情況下，如此多的內(nèi)容需要在有限的課時內(nèi)完成，比如我校該門課程的學(xué)時數(shù)僅為32學(xué)時，理論知識學(xué)習(xí)時間有限，還要留出足夠的時間來講解案例和實際操作，這樣教師不得不把大量內(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)該課程的興趣和動力。

1．2課程內(nèi)容更新速度太快

移動通信技術(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)當前通信網(wǎng)絡(luò)的實際發(fā)展情況以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化實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，新的無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)生對現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)及未來的發(fā)展方向有較為系統(tǒng)和全面的認識，從而對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化操作的變化能夠從原理上進行理解和掌握，因此我們的教學(xué)內(nèi)容必須及時更新，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，對教師來說是比較沉重的負擔，因為每次更新教材教師都需要花較多的時間去閱讀和掌握，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，也需要我們在教學(xué)中不斷自行修改和補充，這也進一步增加了教學(xué)的內(nèi)容和難度。

1．3授課對象對移動通信基礎(chǔ)知識的掌握有所不足

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)常會提到這門課程由于應(yīng)用性極強且涉及大網(wǎng)絡(luò)做背景，需求一定的實驗和實踐操作，才能理論與實踐相結(jié)合，獲得較好的教學(xué)效果。而我們由于與企業(yè)進行合作，課程的對象不僅僅是本科生，也面向企業(yè)員工。過去的文獻指出，對一般高校學(xué)生來說，存在著理論和實踐脫節(jié)的問題：學(xué)校受限于資金和場地等原因難以提供相應(yīng)的實驗和實踐環(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，如果面臨實際的網(wǎng)絡(luò)操作就無從下手。針對這些問題，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。從我們對合作企業(yè)的了解來看，實際從事網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化工作的員工中有相當一部分并沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過移動通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)課程。這些課程對學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識需求較高，要求熟練掌握信號與系統(tǒng)、通信原理的基本知識，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，相對有線傳輸方式，無線信號傳輸需要從時域和頻域的不同方面分析和理解信道、信號的特性。無線信號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，才能達到對移動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，或是對專業(yè)知識掌握不牢，主要是從實踐中學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的步驟、要點等，往往知其然而不知其所以然，導(dǎo)致事倍功半。對于這樣的人員來說，如果從頭開始對移動通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識進行系統(tǒng)的補充，則需要消耗較多的時間和精力進行專門培訓(xùn)，比較難以實現(xiàn)。

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

基于上述歸納的問題，本文針對無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化教學(xué)提出幾點改進意見。

2.1明確授課目的，改變授課重點

本課程的目的有兩個方面：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)員工補充必要的無線通信基礎(chǔ)知識。這兩個方面看似有所區(qū)別，實際上存在著完全相同的核心。作為企業(yè)，必定會對新員工進行實際工作內(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網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的實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線通信基礎(chǔ)知識和網(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，對企業(yè)員工開課的目的是給他們補充移動通信網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，而實際操作對他們來說也早已熟悉。因此，與著重加強實驗、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的常見教學(xué)改革方向相反，我們做出對基礎(chǔ)理論教學(xué)環(huán)節(jié)進行著重加強的決定。但這并不意味著放棄在實驗、實踐方面的教學(xué)，畢竟本課程注重的是實用性，并且單純的理論教學(xué)會讓學(xué)生感覺本課程是一門生澀枯燥毫無用處的課程。為了對這方面進行兼顧，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例進行拆分，把拆分后的適當部分加入到相應(yīng)的理論知識點中作為例題，這樣既可以讓學(xué)生對實際操作有一定的了解，避免理論脫離實際；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)。而這種做法的難點在于對實例的選擇和拆分有比較高的要求，需要花費較多的精力去解決，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例進行同樣的拆分。在此之外，我們也會請企業(yè)教師進行數(shù)個課時的授課，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)生更多實例，這些實例的復(fù)雜程度比理論教學(xué)中遇到的更高。

2．2對教學(xué)內(nèi)容進行精簡和改動

由于本課程覆蓋范圍太大，知識點太多，且授課時間有限，需要對教學(xué)內(nèi)容進行精簡和改動，這樣可以充分利用授課時間，以傳授更多實用信息。首先，盡可能避免把上課時間浪費在教授過時的或者已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識上。例如，在目前的課程內(nèi)容中一般會安排天線原理、電波傳播模型等章節(jié)作為基礎(chǔ)知識進行教授，然而這些章節(jié)的知識點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，授課時要注意避免知識上的重復(fù)，對已經(jīng)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容只需要進行簡單回顧即可，著重強調(diào)各章節(jié)之間的聯(lián)系，把教學(xué)重點放在學(xué)生比較不熟悉的領(lǐng)域，例如覆蓋、容量等等。然后，減少對掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化具體操作來說沒有實際幫助的教學(xué)內(nèi)容。例如公式推導(dǎo)過程，作為本科教材，經(jīng)常會習(xí)慣性地將從已知公式推導(dǎo)得出新公式的過程放進課程中。這樣對學(xué)生來說固然容易加深理解，但對以實際應(yīng)用作為目的的本課程來說其實意義不大。本課程的公式多且復(fù)雜，一一講解其來歷會占用太多時間，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)驗公式推導(dǎo)而來，并沒有太多的理論意義。此外，根據(jù)對企業(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，兼顧不同的移動通信系統(tǒng)

目前運營商所服務(wù)的移動通信網(wǎng)絡(luò)是從2G到4G同時存在的，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)，還需要對它們之間的聯(lián)系進行承前啟后的分析講解。不同世代的移動通信系統(tǒng)之間有著非常多的異同，一一講解需要太多的時間，但因為課時的關(guān)系，我們需要在重點考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的層面上適當選擇相關(guān)的知識點進行詳細講解，對其余內(nèi)容只能一筆帶過。移動通信系統(tǒng)的發(fā)展實質(zhì)是移動通信向更快數(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)細節(jié)存在很多不同，但網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化就是針對構(gòu)成蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的每一個節(jié)點進行的，在這方面可以說是萬變不離其宗。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行講解，然后在講解技術(shù)方案和通信標準這些存在代差的內(nèi)容時，才對各代移動通信系統(tǒng)加以區(qū)分。把重心放在對于經(jīng)典移動通信系統(tǒng)的介紹，通過對不同系統(tǒng)的學(xué)習(xí)去更好地理解它們之間的異同，從而更進一步地體會不同系統(tǒng)對于系統(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

無線通信網(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準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，并針對這些問題提出了三點改進建議。這些改進要求任課教師相當程度的投入，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，相信能對這門課程的教學(xué)起到足夠的幫助。

【參考文獻】

［1］李汶周.淺議高職無線網(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時代的《移動通信系統(tǒng)》課程教學(xué)改革的探討[J].江蘇第二師范學(xué)院學(xué)報(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移動通信系統(tǒng)建設(shè)中一個非常重要的環(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)雜計算和概念抽象，如無線覆蓋預(yù)算、繞碼相關(guān)性計算、碼資源分配、相鄰小區(qū)規(guī)劃、鏈路損耗計算等，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必須借助與工具軟件進行。

3G移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與分析軟件可以將實際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的復(fù)雜規(guī)劃計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行直觀展示，有利于建立完整的對移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的理解。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成

3G移動網(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)、用戶三個層面衡量網(wǎng)絡(luò)，并對關(guān)鍵指標進行分析，結(jié)合功能強大的地理信息系統(tǒng)（GIS），為用戶提供基本運營指標的顯示、定位與分析，不僅可以使運營商有效把握網(wǎng)絡(luò)所提供的業(yè)務(wù)運行質(zhì)量，還可以運用于實際教學(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?shù)氐牡貓D結(jié)合起來，再結(jié)合圖庫轉(zhuǎn)化技術(shù)，實現(xiàn)了電信設(shè)備的地圖化管理。基于GIS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，及時獲取基站的工作信息，從而了解整個網(wǎng)絡(luò)的運行狀況。

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)中所有基站各個時刻的指標信息，如圖1所示。規(guī)劃與優(yōu)化系統(tǒng)并不對網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫進行修改，只是通過網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫提供的接口，實時讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入到后臺本地數(shù)據(jù)庫中。本地數(shù)據(jù)庫基于SQL Server而建，數(shù)據(jù)庫中保存有系統(tǒng)實現(xiàn)各項管理和優(yōu)化功能所需要的數(shù)據(jù)資料。在本地數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)之上，建立起呈現(xiàn)在客戶端的各項管理和優(yōu)化功能模塊，其主要功能是：覆蓋規(guī)劃是對網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有基站的覆蓋狀況進行圖形化顯示，首先，軟件將導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中的基站信息，并結(jié)合詳細地地圖經(jīng)緯度信息，在地圖上顯示出來，然后根據(jù)內(nèi)嵌無線鏈路傳播模型，軟件能夠自動根據(jù)基站的相關(guān)數(shù)據(jù)計算覆蓋半徑，并將覆蓋面積用圖形化的形式在客戶端顯示出來，便于維護管理人員進行查看； 鄰區(qū)規(guī)劃是對每個基站下的相鄰小區(qū)進行規(guī)劃，能夠查看鄰小區(qū)信息，實現(xiàn)自動鄰區(qū)數(shù)據(jù)的輸出； 頻點規(guī)劃是對每個小區(qū)的頻點進行規(guī)劃設(shè)計，方便維護人員的使用； 擾碼規(guī)劃是可以實現(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；性能分析可以實現(xiàn)基站信息的導(dǎo)入分析，根據(jù)實際維護工作的需求，實現(xiàn)添加、刪除、管理與維護各個基站的信息，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)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 基于柵格法的無線信號覆蓋

無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，覆蓋規(guī)劃的主要功能是通過無線信號的傳播模型對規(guī)劃區(qū)域進行覆蓋計算。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?zāi)Ｐ秃痛_定性模型。以往的研究人員和工程師通過對傳播環(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)測接受信號的中值場強。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行覆蓋規(guī)劃計算的Raster數(shù)據(jù)的范圍，即所有基站在東南西北四個方向上最邊緣的位置。這樣做可以有效減少計算空間，加快計算和顯示速度。（2）從第一個扇區(qū)開始，根據(jù)扇區(qū)設(shè)定的參數(shù)確定每個扇區(qū)需要計算的范圍。在數(shù)據(jù)范圍內(nèi)逐格計算信號強度結(jié)果，對于已經(jīng)存在信號的象元取信號強度的最大值為Raster數(shù)據(jù)值。并在Raster數(shù)據(jù)多余波段存儲信號強度最大的扇區(qū)索引，直至所有的扇區(qū)都計算完。（3）根據(jù)計算的信號Raster數(shù)據(jù)，按照設(shè)定的信號強度大小，對符合要求的Raster數(shù)據(jù)部分按指定的顏色和圖層進行顯示。

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多邊形法對小區(qū)的邊界范圍進行圖形化展示。

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，于是每個氣象站周圍的若干垂直平分線便圍成一個多邊形。用這個多邊形內(nèi)所包含的一個唯一氣象站的降雨強度來表示這個多邊形區(qū)域內(nèi)的降雨強度，并稱這個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頂點。泰森多邊形是Delaunay圖的偶圖。

泰森多邊形具有以下特性：（1）每個泰森多邊形內(nèi)僅含有一個離散點數(shù)據(jù)；（2）泰森多邊形內(nèi)的點到相應(yīng)離散點的距離最近；（3）位于泰森多邊形邊上的點到其兩邊的離散點的距離相等。泰森多邊形可用于定性分析、統(tǒng)計分析、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多邊形計算扇區(qū)范圍的步驟如下：（1）將每個基站看做是平面上的一個離散數(shù)據(jù)點，用Bowyer_Watson算法構(gòu)建這些數(shù)據(jù)點的Delaunay三角網(wǎng)。（2）在得到的Delaunay三角網(wǎng)中，對每個頂點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)每個基站上的扇區(qū)之間的相對角度與設(shè)定的扇區(qū)計算半徑，計算扇區(qū)的覆蓋扇形。（4）把得到的覆蓋扇形與基站的Thiessen多邊形求交即計算出每個扇區(qū)的覆蓋區(qū)域。

3.3 帶邊數(shù)約束的無向網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

在無線網(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)邊界的手機能及時切換到信號最佳的鄰小區(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)該遵循適當原則，決定兩個扇區(qū)是否為鄰小區(qū)主要取決于兩個扇區(qū)之間的距離、天線朝向角、扇區(qū)周圍的無線網(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)上可以表達為一個或多個有向圖網(wǎng)絡(luò)，而鄰接鏈表法是存儲有向圖結(jié)構(gòu)最有效的方法之一[8]。仿真系統(tǒng)在進行鄰區(qū)自動規(guī)劃時，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，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。鄰小區(qū)規(guī)劃計算的過程就是帶邊數(shù)約束的無向網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的過程。鄰區(qū)規(guī)劃步驟為：首先對符合要求的節(jié)點進行連接形成無向圖；然后將不符合參數(shù)約束的節(jié)點按照重要性排序刪除超出數(shù)量的邊，此時的無向圖即為鄰區(qū)規(guī)劃的結(jié)果。帶參數(shù)無向網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的過程如圖3所示。

鄰區(qū)規(guī)劃算法有兩個關(guān)鍵問題，一是對扇區(qū)之間可以設(shè)置鄰小區(qū)的條件的確定，二是當扇區(qū)的鄰小區(qū)超過最大數(shù)量時對超出的數(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朝向角決定是否應(yīng)該將兩個扇區(qū)設(shè)置為鄰小區(qū)。為了解決第二個關(guān)鍵問題，算法引入鄰區(qū)優(yōu)先級參數(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，將距離與相對角度統(tǒng)一處理。對每個扇區(qū)的鄰小區(qū)鏈表都按照權(quán)值排序。當某個扇區(qū)的鄰小區(qū)數(shù)超過最大數(shù)量時，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)界面包含標準化的菜單、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)運行界面如圖4所示，圖中顯示為利用Thiessen多邊形法計算所得到小區(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)對基站覆蓋規(guī)劃計算，將計算結(jié)果得到的Raster數(shù)據(jù)按照設(shè)定的信號強度標準分為7種顏色，每種顏色覆蓋的范圍因所設(shè)定的強度標準而異。系統(tǒng)的仿真計算效果展示如圖5所示。

系統(tǒng)對移動網(wǎng)絡(luò)進行自動鄰區(qū)規(guī)劃后，可以對任一一扇區(qū)進行鄰區(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、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。

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

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，基于路測、OMC-R等采集到出的現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，分析網(wǎng)絡(luò)問題，針對頻率、鄰區(qū)、擾碼等問題提出解決方案。對于城市主干道、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，線目標優(yōu)化)工具軟件，可加速線性網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

針對不同通信標準，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、OMCR、Scanner數(shù)據(jù)、CQT、MS測量報告等數(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。

對于頻率優(yōu)化，百林通信提供局部優(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檢測與優(yōu)化等。頻率優(yōu)化時，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)工程師頻點優(yōu)化經(jīng)驗，將工程經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成優(yōu)化工具軟件，快速提升優(yōu)化速度。

第5篇

【摘要】針對綜合運輸網(wǎng)絡(luò)中干線運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。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，實例計算結(jié)果驗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，多種運輸方式被集成在一起共同發(fā)揮作用，綜合運輸體系不斷完善，多式聯(lián)合運輸已經(jīng)成為我國乃至國際物流及運輸業(yè)發(fā)展的趨勢。在整個物流環(huán)節(jié)中，從貨品出發(fā)的源頭開始，干線運輸方式的選擇、運輸線路的優(yōu)化以及末端配送的方案都是聯(lián)合運輸中的主要內(nèi)容。在干線運輸環(huán)節(jié)，公路、鐵路、水運等運輸方式都已發(fā)揮了重要作用，綜合交通體系在國內(nèi)和國際多個層次已經(jīng)逐漸形成。

 

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

 

在配送環(huán)節(jié)，一般定義為車輛問題（Vehicle Routing Problem，簡稱VRP）。蔣忠中等并采用模糊數(shù)表示車輛行駛時間和顧客服務(wù)時間的不確定性，建立了VRP的模糊規(guī)劃模型；賀國先在滿足車輛滿載約束的同時充分考慮貨物的運到期限，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。

 

作為一個整體的物流過程，運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，上述文獻中大多數(shù)只考慮了其中某個環(huán)節(jié)，問題設(shè)定有一定的缺陷性。基于此本文將干線運輸?shù)木C合運輸方式優(yōu)化選擇和車輛路徑問題綜合考慮，建立一個統(tǒng)一的模型研究該問題，將運輸費用、中轉(zhuǎn)費用、運輸時間、配送費用等作為總成本聯(lián)合優(yōu)化。同時考慮到問題的復(fù)雜性，本文引入雙層規(guī)劃問題求解該模型，在優(yōu)化物流成本的同時也充分考慮了用戶配送選擇問題。

 

1.綜合運輸問題

物流過程中綜合運輸方式完成一次運輸任務(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。由于不同運輸方式之間相對獨立，運輸方式的轉(zhuǎn)換僅發(fā)生在樞紐點，不是任意位置。

 

一般來講，物流過程都是以公路運輸開始，以公路運輸結(jié)束。但根據(jù)物流業(yè)務(wù)的不同，兩頭的公路運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輸過程，是直送，結(jié)尾的一段公路運輸，是配送過程。配送過程的優(yōu)化，就是VRP問題，直送過程，會涉及到運輸方式和路徑的選擇，同中間環(huán)節(jié)的鐵路運輸、水路運輸一起，構(gòu)成聯(lián)合運輸?shù)膬?yōu)化問題。

 

2.綜合運輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型

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

 

2.1 綜合運輸優(yōu)化模型

圖3構(gòu)建了一個無向圖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；E表示邊集，包括不同方式的運輸線路和運輸方式之間的轉(zhuǎn)換連接。起點出發(fā)都統(tǒng)一用公路運輸。模型假設(shè)在兩個節(jié)點之間貨物不可分割，即2個節(jié)點間只能選擇一種運輸方式，每個節(jié)點有資格和能力進行轉(zhuǎn)變運輸方式的操作，會花費時間和經(jīng)濟成本，但不考慮倉儲費用。

 

聯(lián)合運輸環(huán)節(jié)建立模型如下：

目標函數(shù)由運輸費用、變換運輸方式費用（簡稱換裝費用）構(gòu)成。式（1）中表示從節(jié)點i到i+1之間，運輸方式為k時的運輸費用；，1表示選擇該k種運輸方式，0表示不選k種運輸方式；表示在節(jié)點i由k到l的換裝費用，，1表示節(jié)點i選擇由k到l，0表示節(jié)點i不選擇由k到l。式（2）表示2個節(jié)點之間只能選擇一種運輸方式，式（3）表示在某一個節(jié)點處，至多發(fā)生一次轉(zhuǎn)換，式（4）表示如果在節(jié)點i運輸方式由k轉(zhuǎn)換為l，則從節(jié)點i-1到城市i，運輸方式為k，從節(jié)點i到節(jié)點i+1，運輸方式采用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，確定車輛在各個客戶間的行程路線，使得運輸路線最短或運輸成本最低。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、客戶點位置和道路等已知的情況下，對m輛車，n個客戶點，確定車輛分配（每輛車負責的客戶點）及每輛車的行車路線，使成本最小。

 

其中J為服務(wù)網(wǎng)點的集合，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)的配送費用，dj網(wǎng)點j的需求量，Ujk是顧客被訪問的順序號，N是網(wǎng)點總數(shù)量，，若車輛k從顧客i行駛到j(luò)則為1，否則為0。式（6）為目標函數(shù)，以總的配送費用最小為目的。式（7）為每個顧客只能被服務(wù)一次的約束條件。式（8）為防止同一個地點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：TP393.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）06-0192-02

0 引言

隨著社會通信技術(shù)的發(fā)展與進步，我國在傳感器和計算技術(shù)方面有了突飛猛進的發(fā)展，當世界各國出現(xiàn)計算能力、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，還能實時的監(jiān)測對方的信息，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)勢就在于他能在任何環(huán)境、任何地點、任何時間來獲取大量的可靠信息。所以，其通常被應(yīng)用于國家安全、國防軍事以及交通、衛(wèi)生和家庭等多個領(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，并且在某些特定區(qū)域內(nèi)散播，從而形成無線傳感器網(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，這同時也是對傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個巨大的挑戰(zhàn)，經(jīng)過分析研究，大部分科學(xué)人員認為算法的核心就是傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由問題。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由問題及其研究狀況

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個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，特殊的傳感器還會包含移動器、位置定位系統(tǒng)和能量生成器等等。收集和感知數(shù)據(jù)是任何一個傳感器所具備的基本功能，它通常通過多跳的方式向匯點傳送信息，而后匯點通過網(wǎng)絡(luò)與用戶進行信息傳遞，同時任務(wù)管理中心也是運用這種方法為各個節(jié)點布置任務(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背景下所存在的延遲、容錯性、消耗水平、網(wǎng)絡(luò)的壽命等等情況，要積極有效的改進匯點與源節(jié)點之間的信息疏導(dǎo)，要依據(jù)各個國家實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。我們在設(shè)計傳感器路由的同時要考慮的關(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）是將如何對復(fù)雜組合進行優(yōu)化這一問題作為首要解決問題的一種啟發(fā)式算法。這種算法在實驗中得到了較為滿意的結(jié)果。

2 基于動態(tài)規(guī)劃的路由算法

在研究決策的過程中，動態(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個單階段的問題，然后運用不變嵌入原理進行求解，這是最為優(yōu)化的一個戰(zhàn)略。經(jīng)實驗證明，這種處理問題的方式是解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由問題的最優(yōu)方法。

2.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點跳數(shù)生成算法和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點 在實驗中，我們一般用G=G（V，E，w）來表示帶權(quán)重的連通圖，它代表的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點集—V，邊集—E，w則代表一個費用值。V中的任何一個節(jié)點都代表著一個傳感器，對于vk，vl∈V，ekl=（vk，vl）∈E僅僅代表vk，vl可以交互纖細。由于能量有限，并不是任何兩個傳感器都可以實現(xiàn)信息交互。

算法1：節(jié)點跳數(shù)生成算法

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

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

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

定理1：設(shè)置節(jié)點vi的跳數(shù)為h（vi）=k，k=1，2，…，H-1，因此，vi的臨界節(jié)點集可以表示為k-1，k，k+1的三個子集的合并，即N（vi）=Nk-1（vi）∪Nk（vi）∪Nk+1（vi），而且，當h（vi）=H時，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)，實現(xiàn)點對點的有效傳遞，在設(shè)計路由算法時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s、t與匯點輸入，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）中任意選擇一個節(jié)點，記為t=v0v1…vh-1vh=s。

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

在傳感器路由的設(shè)計中，能量問題也是一個非常關(guān)鍵的問題，同時網(wǎng)絡(luò)節(jié)點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s、t和匯點，記錄h（t）=h

A：初始化：令j=0，vj=t

B：循環(huán)：While（j

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

J=j+1

C：結(jié)束條件：當j=h時，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)最小費用路由 在設(shè)計傳感器網(wǎng)絡(luò)路由時還要考慮一個關(guān)鍵因素—能量消耗，一般來講，在路由算法的實驗中要求費用最小，我們可以設(shè)計如下算法：

算法4：MinHMinCR（s，t）

源節(jié)點s、t和匯點，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）

對于？坌vj，l∈Nh-j，計算：

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v0=t時算法結(jié)束。

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

3 最小跳數(shù)最小費用路由與最小費用路由之間的關(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)最小費用的充要條件。

定理2：從圖1可以看出，最小跳數(shù)最小費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)包的包長成正比，我們可以計算出，在動態(tài)規(guī)劃背景下，三種路由算法都能改進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)過研究實驗證明，數(shù)據(jù)傳送多跳特點仍然是路由算法的最佳方式。因為傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是現(xiàn)實中具體的網(wǎng)絡(luò)，所以想要設(shè)計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)計不同的路由算法。本文通過研究計算，給出了最小費用路徑的一個充要的條件，但是，如何設(shè)計求解最小費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：

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

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

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

第7篇

 

1概述

 

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，帶動了信息產(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;目前我國的校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)尚存在應(yīng)用層次比較差的特點;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、擴充網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用水平，以實現(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)計建設(shè)原則

 

2.1方案設(shè)計原則

 

校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由軟件、硬件兩個部分組成。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(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)要實現(xiàn)與相關(guān)橫向的網(wǎng)站互聯(lián)、實現(xiàn)Internet的互聯(lián)、還要實現(xiàn)國際網(wǎng)絡(luò)的通信流暢，能夠快速搜索國內(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;視頻點播;無線網(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)該具有一定的先進性，同時還要為以后的擴展留有一定的空間。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;三是完整維護性;四是安全性;五是可控管理性;六是符合發(fā)展趨勢性。

 

4網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實施

 

4.1.1網(wǎng)絡(luò)拓撲總體設(shè)計

 

石家莊郵電學(xué)院園區(qū)的網(wǎng)絡(luò)點主要分布在辦公大樓(145個信息點)、教學(xué)樓六棟(160個信息點)、圖書館(90個信息點)、實驗樓電腦室(共兩間，分別62個和64個點)、教師宿舍(70個信息點)，學(xué)生宿舍(六棟樓，共約384個信息點)，飯?zhí)?5個信息點)，體育館(10個信息點)，實驗樓的部分實驗室(15個信息點)。

 

拓撲總體設(shè)計：

 

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)限同時采用有線加無線方式在校區(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)的時候，可以通過多終端進行接入。

 

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、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)滲透到校園的各個角落。

 

(2)網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計方案

 

網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計方案，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，所以安全方案的實施，必須在技術(shù)上保證安全管理的可實施性。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一是選擇交換機時，應(yīng)選擇在國內(nèi)市場上有相當?shù)姆蓊~，具有高性能、高可靠性、高安全性、高可擴展性、高可維護性的產(chǎn)品，以及良好的售后服務(wù)。二是選擇路由器時，采用成熟的、經(jīng)實踐證明其實用性技術(shù)的產(chǎn)品。

 

4.2網(wǎng)絡(luò)安裝與維護

 

校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計實施完成以后，爾后最大的問題就是網(wǎng)絡(luò)就是網(wǎng)絡(luò)的安裝和維護問題;安裝維護有幾個點必須要把握好，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)備性能以及實施的平臺環(huán)境等因素;三是對應(yīng)用軟件的測評工作;四是安裝后的維護管理功能方面，主要是針對于校園網(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工作。

 

結(jié)語

 

校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是大勢所趨，信息化的硬件設(shè)施是每一個高校必備的物質(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)、貯存和運輸中引起泄漏、燃燒、爆炸和中毒等災(zāi)害事故，往往對影響范圍內(nèi)的人口、財產(chǎn)和環(huán)境造成嚴重傷害。為了盡量減小危險物品的運輸風(fēng)險，實踐中常采取強化駕駛員培訓(xùn)、規(guī)定危險物品容器規(guī)格、規(guī)范危險物品的運輸車輛標志和安全技術(shù)條件等措施。

在已有的研究中，考慮了運輸管理者和運輸者的相互作用和不同決策目標。但是，尚未考慮路段風(fēng)險和費用參數(shù)的隨機性，尚未評價參數(shù)隨機性對運輸管理者和運輸者決策行為的可能影響，也未研究其對危險物品運輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的影響，難以保證危險物品運輸網(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)建了在隨機性風(fēng)險和費用參數(shù)條件下，運輸管理者和運輸者相互作用的隨機雙層規(guī)劃模型，上層模型描述運輸管理者規(guī)劃危險物品運輸網(wǎng)絡(luò)使風(fēng)險最小，下層模型描述運輸者在運輸管理者規(guī)定的危險物品運輸網(wǎng)絡(luò)中選擇路徑使運輸費用最小。設(shè)計了基于隨機模擬的遺傳算法求解該隨機雙層規(guī)劃模型。

為便于研究，本文作如下假設(shè)：假設(shè)在危險物品運輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計中，運輸管理者僅考慮使運輸風(fēng)險最小，運輸者選擇運輸路徑僅考慮使運輸費用最小。采用事故率風(fēng)險模型測度危險物品的運輸風(fēng)險，以事故率表示路段的單位運輸風(fēng)險值，即每十億車·公里發(fā)生的事故次數(shù)。假設(shè)運輸網(wǎng)絡(luò)中路段運輸費用和風(fēng)險具有隨機性，服從對數(shù)正態(tài)分布，忽略動態(tài)性。因此本文模型屬于靜態(tài)模型，適用于中長期危險物品交通規(guī)劃和政策評價。忽略路段上危險物品交通量對路段行程費用和風(fēng)險的影響，危險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NP-hard問題。其求解算法主要有極點搜索方法、罰函數(shù)方法、分枝定界法、進化逼近方法等。隨機雙層規(guī)劃問題由于參數(shù)具有隨機性，增加了問題的復(fù)雜性。對隨機變量為連續(xù)型隨機變量的情形，可以采用以抽樣為基礎(chǔ)的分解和近似策略，用一系列抽樣點的積分值表達期望值，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)機模擬的遺傳算法求解隨機雙層規(guī)劃的思想可以表達為，在上層規(guī)劃可行集中隨機產(chǎn)生初始種群，種群中的各個個體對應(yīng)不同的危險物品運輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案；根據(jù)上層規(guī)劃的隨機種群，求解下層規(guī)劃對應(yīng)的隨機規(guī)劃問題，并將計算結(jié)果反饋給上層規(guī)劃。上層規(guī)劃根據(jù)反饋結(jié)果計算上層規(guī)劃種群中個體的適應(yīng)度，并對種群進行選擇、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。

基于隨機模擬的遺傳算法的具體步驟如下：

Step1：隨機抽樣。隨機產(chǎn)生服從相應(yīng)概率密度函數(shù)的個樣本。

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。在可行集中隨機產(chǎn)生規(guī)模為pop_size的初始種群。

Step4:適應(yīng)度計算。根據(jù)蒙特卡洛積分策略，計算個體的目標函數(shù)值和適應(yīng)度。

Step5:遺傳操作。對種群進行選擇、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)定的進化代數(shù)內(nèi)沒有改善，或者迭代達到規(guī)定代數(shù)，停止迭代。此時具有最優(yōu)適應(yīng)度的個體作為最優(yōu)解。否則轉(zhuǎn)Step4。

算例分析

設(shè)有如圖1所示的運輸網(wǎng)絡(luò)，共有8個節(jié)點和15條路段。路段事故率和費用值均服從對數(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。為簡化計算且不失一般性，設(shè)路網(wǎng)中危險物品有2個OD對交通量，第1類危險物品從節(jié)點1到節(jié)點8的交通量為1，第2類危險物品從節(jié)點2到節(jié)點8為的交通量為1，其中路段6-7、6-8和7-8上兩類危險物品的事故率和費用概率密度函數(shù)不相同。

為了研究危險物品運輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題，分析三種情景。第一種情景是忽略運輸管理者的管理行為，假設(shè)管理者不規(guī)定危險物品運輸網(wǎng)絡(luò)，運輸者可以選擇任意路徑通行危險物品運輸車輛。此時，危險物品運輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題，本質(zhì)是運輸者選擇運輸路徑使運輸費用最小，對應(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輸者的路徑選擇行為，認為運輸者必須選擇運輸管理者指定的風(fēng)險最小路徑。此時，危險物品運輸路徑規(guī)劃問題，本質(zhì)是運輸管理者規(guī)劃運輸路徑使運輸風(fēng)險最小，對應(yīng)的規(guī)劃模型是模型式(1)～(6)忽略下層規(guī)劃的情形。第三種情景是同時考慮運輸管理者和運輸者的決策行為，認為運輸管理者和運輸者相互作用。運輸管理者的決策影響運輸者的決策，運輸者是在運輸管理者規(guī)定的危險物品運輸網(wǎng)絡(luò)中選擇運輸模式和路徑，作出出行決策，從而使運輸費用最小；同時，運輸者的決策又反過來可以影響運輸管理者的決策行為。此時，危險物品運輸路徑規(guī)劃問題，本質(zhì)是運輸管理者和運輸者相互作用的雙層規(guī)劃模型，對應(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)果和目標值并不一致。在事故率和費用值忽略隨機性（取點估計值）情形下，最小費用路徑是1-3-8和2-5-6-8，最小風(fēng)險路徑是1-3-8和2-5-7-8，考慮管理者和運輸者相互作用時的最有路徑是1-3-8-7-5-2，此路徑具有最小的風(fēng)險值92.1801，但是費用值87.5093遠大于最小費用值22.9930。在考慮參數(shù)隨機性條件下，具有類似的結(jié)論。結(jié)果表明，危險物品運輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，采用不同的規(guī)劃主體和規(guī)劃目標，會產(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)該考慮運輸管理者和運輸者決策行為的相互作用。

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

第9篇

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

中圖分類號： TN711?34 文獻標識碼： A 文章編號： 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)計過程中難免有各種各樣的錯誤，需要通過測試查找錯誤，以保證軟件的質(zhì)量。軟件測試是由人工或計算機來執(zhí)行或評價軟件的過程，驗證軟件是否滿足規(guī)定的需求或識別期望的結(jié)果和實際結(jié)果之間有無差別。大量統(tǒng)計資料表明，軟件測試工作量往往占軟件開發(fā)總量的40%以上。而回歸測試作為軟件生命周期的一個組成部分，在整個軟件測試過程中占有很大的工作量比重，軟件開發(fā)的各個階段都會進行多次回歸測試。在漸進和快速迭代開發(fā)中，新版本的連續(xù)使回歸測試變得更加頻繁，而在極端編程方法中，更是要求每天都進行若干次回歸測試。因此，研究回歸測試方法，盡可能地將軟件存在的問題找出來，對保證軟件質(zhì)量和提升測試工作效率都是非常有意義的。

1 相關(guān)工作

1.1 回歸測試

回歸測試是指修改了舊代碼后，重新進行測試以確認修改沒有引入新的錯誤或?qū)е缕渌a產(chǎn)生錯誤。對于一個軟件開發(fā)項目來說，項目的測試組在實施測試的過程中會將所開發(fā)的測試用例保存到“測試用例庫”中，并對其進行維護和管理。當?shù)玫揭粋€軟件的基線版本時，用于基線版本測試的所有測試用例就形成了基線測試用例庫。在需要進行回歸測試時，就可以根據(jù)所選擇的回歸測試策略，從基線測試用例庫中提取合適的測試用例組成回歸測試包，通過運行回歸測試包實現(xiàn)回歸測試。

在軟件生命周期中，即使一個得到良好維護的測試用例庫也可能變得相當大，這使每次回歸測試都重新運行完整的測試包變得不切實際。一個完全的回歸測試包括每個基線測試用例，時間和成本約束可能阻礙運行這樣一個測試，有時測試工作不得不選擇一個縮減的回歸測試包來完成回歸測試。

1.2 相關(guān)技術(shù)的研究

測試用例的優(yōu)化技術(shù)旨在以小的運行代價盡可能多地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)Bug。假設(shè)測試用例是能發(fā)現(xiàn)缺陷的；測試用例的運行效率是一樣的。測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，也需要考慮測試覆蓋能力，即缺陷發(fā)現(xiàn)能力。在測試用例選擇優(yōu)化的問題上，已有很多文獻對此進行了研究，如配對測試法[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)是一個過程，在其所處環(huán)境的激勵下，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，并具有很強的容錯能力和聯(lián)想能力，因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有模式識別能力。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別中，根據(jù)標準的輸入輸出模式對，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，以標準的模式作為學(xué)習(xí)樣本進行訓(xùn)練，通過學(xué)習(xí)調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)值。當訓(xùn)練滿足要求后，得到知識庫，如圖2所示。

BP算法的具體步驟如下：

（1） 用小的隨機數(shù)對每一層的權(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） 計算網(wǎng)絡(luò)各層輸出矢量以及網(wǎng)絡(luò)誤差[E；]

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

（4） 再次計算權(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[Xi]通過中間節(jié)點（隱藏層節(jié)點）作用于輸出節(jié)點，經(jīng)過非線性變換，產(chǎn)生輸出信號[Yk，]網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的每個樣本包括輸入向量[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)點與隱藏層節(jié)點的連接強度取值和隱藏層節(jié)點與輸出節(jié)點之間的連接強度以及閾值，使誤差沿梯度的方向下降，經(jīng)過反復(fù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，確定與最小誤差項對應(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BP網(wǎng)絡(luò)，需要計算網(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。當所訓(xùn)練矢量的誤差平方和小于誤差目標，訓(xùn)練則停止；否則在輸出層計算誤差變化，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。當網(wǎng)絡(luò)完成訓(xùn)練后，對網(wǎng)絡(luò)輸入一個不是訓(xùn)練集合中的矢量，網(wǎng)絡(luò)將給出輸出結(jié)果。

2.3 回歸測試用例包選取

基于全量的測試用例庫，回歸測試包的選擇策略可遵循下述基本算法進行：

（1） 識別出軟件中被修改的部分。

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

（3） 依據(jù)一定的策略從[T0]中選擇測試用例測試被修改的軟件。

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

（5） 用[T1]執(zhí)行修改后的軟件。

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

其主要思想為：對于[q]個輸入學(xué)習(xí)樣本：[P1，P2，…，Pq，]已知與其對應(yīng)的輸出樣本為：[T1，T2，…，Tq。]通過網(wǎng)絡(luò)的實際輸出[A1，A2，…，Aq]與目標矢量[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到最小。

3 回歸測試實踐的優(yōu)化

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

（1） 對所有已修復(fù)Bug進行驗證；

（2） 對新增功能進行全量重點測試；

（3） 對原有功能，按優(yōu)先級進行測試。基于一定的風(fēng)險標準從基線測試用例庫中選擇回歸測試包。首先運行最重要、關(guān)鍵和可疑的測試，而跳過那些非關(guān)鍵、優(yōu)先級別低或者高穩(wěn)定的測試用例，這些用例即便可能測試到缺陷，這些缺陷的嚴重性也較低，不影響系統(tǒng)的功能。一般而言，測試從主要特征到次要特征。

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

（5） 如果情況允許，測試全部用例的策略是最安全的策略。但已經(jīng)運行過許多次的回歸測試不太可能揭示新的錯誤，而且很多時候，由于時間、人員、設(shè)備和經(jīng)費的原因，不允許選擇再測試全部用例的回歸測試策略，此時，可以選擇適當?shù)牟呗赃M行縮減的回歸測試。

4 結(jié) 語

將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識引入到測試領(lǐng)域是一個比較新的研究，本文就此方向進行了研究，并給出了實例說明。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)練和測試，當樣本數(shù)量不夠時，預(yù)測的誤偏差可能會較大，回歸測試開始時，由于數(shù)據(jù)樣本不足，可能會存在預(yù)測的偏差，所以下一步的研究方向?qū)⑹侨绾慰朔@一問題。

參考文獻

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[2] 鈕鑫濤，聶長海，CHAN Alvin.組合測試故障定位的關(guān)系樹模型[J].計算機學(xué)報，2014，37（12）：2505?2518.

[3] 聶長海，徐寶文，史亮.一種基于組合測試的軟件故障診斷方法[J].東南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2003，33（6）：681?684.

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