CN104661236B - 一种无线多跳网络建模方法及仿真平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线多跳网络建模方法及仿真平台，所述建模方法的步骤为，输入网络特性参数、基于网络特性参数生成节点位置矩阵、基于节点物理属性与节点位置矩阵获取节点信息和链路信息、基于链路相关性指数与期望包接收率矩阵实现节点间数据包收发状况参考表。本发明解决了现有的无线多跳网络仿真工具无法将各链路间的相关性考虑到网络仿真过程当中的问题。

Description

一种无线多跳网络建模方法及仿真平台

技术领域

本发明属于网络通信领域，特别涉及了一种无线多跳网络建模方法及仿真平台。

背景技术

在当今信息化水平快速发展的21世纪，无线网络已经成为人类生产、生活各领域中不可或缺的一部分。随着传感器网络应用的发展以及物联网、无线自组网、容迟网络的兴起，无线网络凭借其移动性(不受时间与空间限制)、灵活性(不受线缆的限制)、低成本(不需要大量的工程布线，同时节省线路维护的费用)、易安装(与有线网络相比无线网络的配置、设定和维护更为容易)的特点越来越受到工程应用的青睐以及研究人员的关注，例如，基于无线传感网的各种环境监测网络、车辆自组网、作战协同网络、物联网、4G通信网络等等。

无线多跳网络(wireless multi-hop network)为一种典型的无线网络，传统的无线局域网(WLAN)中，每个客户端均通过一条与接入点(AP)相连的无线链路来访问网络，用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个固定的接入点，像这种源节点与目的节点间相距一跳的网络结构被称为单跳网络。而在无线多跳网络中，源节点到目的节点之间由多跳的无线链路组成，任何无线节点都可以同时作为AP和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收数据包，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。无线adhoc网络、无线传感器网络以及无线mesh网络均可以用无线多跳网络来描述。随着无线通信技术日趋复杂，无线网络尤其是无线多跳网络的性能也变得越来越不可预测，有效评估和研究无线多跳网络技术、协议、性能成了迫切的需求。

一般通信网络研究使用现场实验、数学分析、仿真模拟3种方法。其中，现场实验方法成本高、难操作，用于网络通信研究也有很大的局限性，因为即使实验在特定的网络拓扑结构下表现良好，但当网络拓扑结构改变或实验移植到其他网络时，可能得到完全不同的实验结果。而且现场实验过程中实际网络结构的变动与调整也较为麻烦，不便于实现大量网络结构下的网络通信研究。数学分析方法一般应用于理论研究初级阶段，然而理论分析结果与实际网络中的实际情况还有不少的距离。相比较而言，仿真方法的抽象化程度比数学分析方法低，耗费的时间比现场实验少，其低成本和有效性是其他传统方法不可替代的。因此，无线多跳网络的建模与仿真在无线多跳网络研究中有着重要的实际价值。

网络仿真是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获取特定的网络特性参数的技术。它以系统理论、形式化理论、随机过程和统计学理论、优化理论为基础。在设计阶段，仿真方法可提供一个仿真模型来预测并比较各种方案的性能；运行阶段，通过对不同环境和工作负荷的分析和比较来优化系统的性能。在某些情况下，仿真是唯一可行的方法和技术。网络仿真技术以其独有的方法能够为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性，降低网络建设的投资风险。随着网络新技术的不断出现和数据网络的日趋复杂，对网络仿真技术的需求必将越来越迫切，网络仿真的应用也将越来越广泛，网络仿真技术已成为研究、规划、设计网络不可缺少的工具。

在国外，网络仿真技术研究已经较为成熟，并产生了许多优秀的网络仿真工具。第一次真正意义上的网络仿真，应该是从1983年美国国家高级计划研究局(ARPA)和陆军共同资助SIMNET项目开始的。大量的网络仿真研究在各个领域都得到了很大的发展，并且出现了许多优秀的产品，例如MIL3公司的OPNET、CACI公司的COMNET、UC Berkeley的ns等。这些产品大多是针对某一类问题的通用设计，具体应用可以在其基础上进行扩展，但是也存在一些不足，如：1、这些网络仿真软件的操作相当复杂，使用者不仅要熟悉这些工具，还要掌握一定的网络技术基础并具有熟练的编程技术，仿真结果的可靠性在很大程度上取决操作者的技术素质。2、大部分网络仿真工具来自于美国，技术垄断严重。3、大部分网络仿真工具并不是针对无线多跳网络仿真研究的，无法很好的刻画无线多跳网络的细节。

中国的通信产业是国民经济的一个高速增长点，目前中国的固定电话用户和移动电话用户的数量都是世界第一，并且通信产业的固定资产投入基本保持着逐年递增的趋势。这样大规模的网络和投入，无论是在网络的建设期还是运营期，充分掌握它的性能指标都是非常必要的。然而，国内在网络仿真技术这一领域的研究很少，而且又大都针对某一个具体问题，从整个行业的角度来看形成了大量的重复劳动和浪费。一个项目大量的投入在项目终结时没有留下后期的发展基础，这样的投入从利用效率上看是一种浪费，所以一定要注意研究中的可延续性成果的保存。因此，建立一个较通用的无线多跳网络仿真平台可以节省大量的劳动，提高网络仿真在中国的整体发展。

无线多跳网络在移动通信、环境监测、军事、医疗健康、家庭智能监控和其他商业领域有着广泛的应用前景，因此受到了学术界和工业界越来越广泛的关注。现有的仿真工具对无线多跳网络中存在的链路相关性并没有具体的描述与实现，链路相关性是指在无线多跳网络中接收到同一临近节点发送的数据包的多个接收节点，它们的数据包接收是否成功是有相互关联的，其关联程度的大小由链路相关性表示。对于一些无线多跳网络路由协议，链路相关性的存在将大大影响其数据传输能力。此外，大部分网络仿真工具仅仅适用于某些特定的无线多跳网络。因而，实现具有一定通用性且能够刻画出无线多跳网络中存在的链路相关性的网络仿真工具有着巨大的实际意义。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种无线多跳网络建模方法及仿真平台，能够在网络建模过程中描述与实现无线多跳网络中存在的链路相关性，解决了现有的无线多跳网络仿真工具无法将各链路间的相关性考虑到网络仿真过程当中的问题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种无线多跳网络建模方法，包括以下步骤：

(1)输入网络特性参数，所述网络特性参数包括：网络节点数目N、网络分布空间范围SCALE＝{LENGTH WIDTH HEIGHT}、节点间最小间距、网络拓扑结构、节点物理属性NODEPROP＝{RANGE PSE PRE DATARATE MOD FRE POWER}、链路相关性指数；其中，LENGTH、WIDTH、HEIGHT依次表示网络分布空间范围的长、宽、高，RANGE、PSE、PRE、DATARATE、MOD、FRE、POWER依次表示通信节点的最大通信距离、发送功率、接收功率、数据传输速率、信号调制方式、工作频率、节点能量，链路相关性指数的取值范围为[0,1]；

(2)基于网络特性参数，生成节点位置矩阵：根据步骤(1)中的网络节点数目、网络分布空间范围、节点间最小间距、网络拓扑结构以及节点物理属性中的最大通信距离，生成网络初始分布，并将分布好的网络中各节点位置信息存入节点位置矩阵中；

(3)基于节点物理属性与节点位置矩阵，获取节点信息和链路信息：根据步骤(1)中的节点物理属性以及步骤(2)生成的节点位置矩阵仿真，获取节点信息NODEINFO与链路信息LINKINFO；其中，NODEINFO＝{AVAIL ENERGY}，AVAIL、ENERGY依次表示节点效用表、节点能量表，LINKINFO＝{DISTANCE PRR DELAY CONSUMPTION DATARATE}，DISTANCE、PRR、DELAY、CONSUMPTION、DATARATE依次表示距离矩阵、期望包接收率矩阵、期望延迟矩阵、期望能耗矩阵、数据传输速率矩阵；

(4)基于链路相关性指数与期望包接收率矩阵，实现节点间数据包收发状况参考表：根据步骤(1)中的网络特性参数中链路相关性指数和步骤(3)中的链路信息中期望包接收率矩阵，构建数据包收发状况参考表STATE＝{k SE RE STRING}；其中，k、SE、RE、STRING依次表示STATE序号、发送节点序号、接收节点序号、数据包收发状况参考序列。

其中，步骤(1)中网络拓扑结构包括星型、总线型、环型、树型和网状结构。

其中，步骤(2)中节点位置矩阵为N行3列二维矩阵，每一行代表对应行号的节点坐标，3列分别代表该节点的横、纵、竖坐标，所有坐标采用左手坐标系。

其中，步骤(3)中节点信息中的节点效用表与节点能量表均包含N项，节点效用表的每一项代表对应节点序号的节点是否可用，节点能量表的每一项代表当时节点的能量；所述链路信息中的各项均为N行N列二维矩阵，且对角线上元素均设置为0，这些矩阵中任意i行j列的元素分别表征发送节点i到接收节点j的距离、期望包接收率、期望延迟、期望能耗、期望数据传输速率；其中，i≠j；

其中，步骤(4)中数据包收发状况参考表的元素数等于网络中的期望包投递率非零的链路数；数据包收发状况参考序列为位数为STRLEN位的二进制序列，1/0代表数据包传输成功/未成功，通过选定序列中某一位来代表对应链路的数据收发成功与否；数据包收发状况参考序列中为1的位数等于STRLEN与对应链路期望包接收率的乘积取整；使用模型进行仿真时，每一跳数据包传输过程中，首先选择一个位序号，然后选定发送节点序号相同的多个数据包收发状况参考表，将后者的数据包收发状况参考序列中该位的值1或0来代表同发送节点的多个接收节点数据包成功或未成功接收，以此实现对链路间相关性的描述。

其中，所述数据包收发状况参考表的生成方法：

(a)生成初始数据包接收状态参考表：从全网所有N个节点中选取一对节点，节点序号分别为i、j，节点i作为数据包发送节点，节点j作为数据包接收节点，若节点i、j间的包接收率PRR(i,j)大于0，则i、j分别作为发送节点序号和接收节点序号，将数据包收发状况参考序列的前[PRR(i,j)/STRLEN]位赋值为1，其他位赋值为0，遍历所有i、j的取值；其中，[PRR(i,j)/STRLEN]表示PRR(i,j)除以STRLEN后取整；

(b)遍历全网N个节点，选出一节点，由节点序号m表示，遍历所有可能的节点m，以节点m作为发送节点，若节点m到某节点所组成链路的PRR大于0，则该节点为节点m的邻近节点；

(c)从节点m到其邻近节点所组成的多条链路中随机选取至少2条链路，每条链路对应一对发送与接收节点；对所选链路对应的数据包接收状态参考序列进行修正，仿真实现链路间的相关性，其具体步骤：从这些链路的发送节点序号及接收节点序号所对应数据包接收状态参考表元素的数据包接收状态参考序列中选取指定数量的位序号，所选位序号的个数与链路相关性大小成反比；

(d)将所选链路对应的数据包接收状态参考序列中一指定位进行取反运算，同时将另一指定位进行取反运算，实现链路相关性描述的同时保证数据包接收状态参考序列中0、1比例不变。

本发明还包括基于上述一种无线多跳网络建模方法的仿真平台，该平台包含网络特性参数输入与控制模块、传输控制模块、图形显示和仿真数据输出模块，所述网络特性参数输入与控制模块用于输入和修改各项网络特性参数；所述传输控制模块用于控制源节点序号、目的节点序号、传输数据包数目、允许重传次数和路由协议名；网络拓扑、路由协议的具体实现代码放入指定目录，通过输入的网络拓扑结构、路由协议名调用；所述图形显示及仿真数据输出模块用于显示网络拓扑图以及将生成的节点位置矩阵、节点信息、链路信息、数据包收发状况参考表存入指定目录以供调用，并通过设置图形名称、坐标变量名、图形样式、坐标刻度与范围等参数来新增所需实验图形，并将新增图形所对应的二维或三维数据存入以图形名称命名的矩阵中。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本发明提出的无线多跳网络建模方法，通过输入网络特性参数进而得出的节点效用表、节点能量表、节点位置矩阵、距离矩阵、期望包接收率矩阵、期望延迟矩阵、期望能耗矩阵、数据传输速率矩阵、数据包收发状况参考表。上述参数与矩阵即为无线多跳网络模型。在进行网络仿真实验时，链路的数据包传输过程需通过数据包收发状况参考表中的数据包收发状况参考序列指定位的二进制值来代表数据包是否成功接收，链路相关性体现在同一发送节点与多个邻近接收节点所组成的多条链路对应的多个数据包收发状况参考序列的指定位二进制取值上。链路相关性越大，则二进制取值越满足以下要求：包接收率高的节点接收到数据包，则低接收率节点也接收到数据包；包接收率低的节点未接收到数据包，则低接收率节点也未接收到数据包。链路相关性越小，违背上述要求的数据包越多。所述数据包的接收，数据包收发状况参考序列中1/0代表数据包传输成功/未成功，仿真时，针对某一链路的数据包传输，可通过随机产生1在[1,STRLEN]范围内的位序号，来选取指定位，进而以指定位的二进制值(1/0)代表成功/未成功接收到数据包。进而实现了无线多跳网络建模以及其中链路相关性的描述与实现。由此解决了现有的无线多跳网络仿真工具无法将各链路间的相关性考虑到网络仿真过程当中问题。

此外，将该多无线多跳网络建模方法运用于无线多跳网络系统仿真平台中，使用者只用输入少量的网络特性参数即可建立无线多跳网络模型。运行路由协议时可通过调用节点信息、链路信息及数据包收发状况参考表实现仿真过程，并将仿真结果于图形显示及仿真数据输出模块显示。本发明的无线多跳网络系统仿真平台能够在网络建模过程中实现链路相关性的描述。

附图说明

图1为本发明的无线多跳网络建模方法步骤图。

图2为本发明的节点间数据收发状况参考表的生成流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示本发明的无线多跳网络建模方法流程图，本方法运行结果为代表所仿真无线多跳网络特性的节点信息、链路信息及数据包收发状况参考表，即为无线多跳网络模型。本发明无线多跳网络建模方法包括以下步骤：

步骤(1)网络特性参数输入。具体包括，1)网络节点数目(记为N)；2)网络分布空间范围(记为SCALE)，SCALE＝{LENGTH WIDTH HEIGHT}，LENGTH、WIDTH、HEIGHT分别表示网络分布空间范围的长、宽、高；3)节点间最小间距(记为DMIN)；4)网络拓扑结构(记为TOPO)，可选项为a.星型、b.总线型、c.环型、d.树型、e.网状；5)节点物理属性(记为NODEPROP)，NODEPROP＝{RANGE PSE PRE DATARATE MOD FRE POWER}，NODEPROP包含的各项分别代表通信节点的最大通信距离、发送功率、接收功率、数据传输速率、信号调制方式、工作频率、节点能量；6)链路相关性指数(记为CORRELATION)，其取值范围为[0,1]闭区间，CORRELATION越大，链路间相关程度越大。

步骤(2)基于网络特性参数生成节点位置矩阵。生成无线多跳网络拓扑从而得出无线多跳网络对象的节点位置矩阵。具体步骤为，在步骤(1)指定网络分布空间范围内生成N个网络节点，且各节点间距离大于节点间最小间距，所述无线多跳网络拓扑依据步骤(1)使用者所选网络拓扑结构分布，具体拓扑模型可选项为，a)星型、b)总线型、c)环型、d)树型、e)网状结构。其中网状拓扑结构在无线多跳网络中最为常用，因而提供多种拓扑实现方式包括e1)Waxman-Salam模型、e2)Inet模型、e3)BA模型、e4)Tiers模型、e5)Transit-stub模型。根据指定模型生成网络拓扑，将各网络节点的位置信息存入节点位置矩阵。

步骤(3)根据步骤(1)提供的节点物理属性以及步骤(2)所得节点位置矩阵来获取节点信息与链路信息。具体步骤为，基于步骤(1)所得节点物理属性仿真实现节点信息，节点信息包括节点效用表、节点能量表；基于节点物理属性以及步骤(2)所得节点位置矩阵实现链路信息，链路信息包括距离矩阵、期望包接收率矩阵、期望延迟矩阵、期望能耗矩阵、数据传输速率矩阵。

步骤(4)基于链路相关性指数与期望包接收率矩阵来实现节点间数据包收发状况参考表。具体步骤为，根据步骤(1)的网络特性参数中链路相关性指数以及步骤(3)获取的链路信息中期望包接收率矩阵构建数据包收发状况参考表(记为STATE)，STATE＝{k SE RESTRING}，分别代表STATE序号、发送节点序号、接收节点序号、数据包收发状况参考序列。

生成数据包收发状况参考表的具体步骤流程如图2所示，具体步骤如下：

步骤(4.1)初始化，加载后续步骤中涉及到的参数及矩阵：包括N、CORRELATION、STRLEN、PRR；为STATE开辟足够大的空间；

步骤(4.2)令STATE序号k初始值为1，发送节点序号i初始值为1；

步骤(4.3)当i≤N时，执行步骤(4.4),否则转到步骤(4.9)；

步骤(4.4)接收节点序号j赋值为1；

步骤(4.5)当j≤N时，执行步骤(4.6)，否则转到步骤(4.8)；

步骤(4.6)如果PRR(i,j)>0，则STATE(k).SE＝i，STATE(k).RE＝j，STATE(k).STRING的前[PRR(i,j)/STRLEN]位赋值为1，其他位赋值为0，k＝k+1；

步骤(4.7)j＝j+1；转到步骤(4.5)；

步骤(4.8)i＝i+1；转到步骤(4.3)；

步骤(4.9)此时得到的STATE即为链路相关性为100％的数据包收发状况参考表，下述步骤对其进行修正。发送节点序号i重置为1；

步骤(4.10)当i≤N时，转向步骤(4.11)，否则执行步骤(4.23)；

步骤(4.11)H＝{h|STATE(h).SE＝i}，H为STATE中发送节点序号SE为i的元素的STATE序号集合，随机选取H中元素组成H的一个非空子集F；

步骤(4.12)令STR_num＝0；STATE序号k赋值为1；

步骤(4.13)STR_index为一个修正索引号，取值范围为[1,STRLEN]的随机整数，且STR_index取值不重复，对STR_index取一随机值；

步骤(4.14)当k小于等于F中元素数时，执行步骤(4.15)；否则执行步骤(4.22)；

步骤(4.15)令STR_temp＝[PRR(i,j)/STRLEN]，即为取PRR(i,j)/STRLEN的整数部分；STR_temp＝STR_temp+[{1+([PRR(i,j)/STRLEN]-STR_index)/|[PRR(i,j)/STRLEN]-STR_index|}/2]，STR_temp为一个修正索引号；

步骤(4.16)当STR_num<(1-CORRELATION)*STRLEN时，执行步骤(4.17)，否则执行步骤(4.21)；

步骤(4.17)当STR_temp(1,STRLEN)范围时，执行步骤(4.18)，否则转到步骤(4.21)；

步骤(4.18)当STATE(k).STRING中的第STR_temp位与第STR_index位相同时，执行步骤(4.19)，否则执行步骤(4.20)；

步骤(4.19)STATE(k).STRING中第STR_index位取反；STATE(k).STRING中第STR_temp位取反；STR_num＝STR_num+1；转到步骤(4.16)；

步骤(4.20)j＝STATE(k).RE；当[PRR(i,j)/STRLEN]-STR_index<0时，STR_temp＝STR_temp-1，否则无操作；然后转到步骤(4.17)；

步骤(4.21)k＝k+1；转到步骤(4.14)；

步骤(4.22)i＝i+1；转到步骤(4.10)；

步骤(4.23)结束。

上述LOCATION为一N行3列二维矩阵，LOCATION(i,1)与LOCATION(i,2)以及LOCATION(i,3)分别为节点i所在位置的横、纵、竖坐标，若网络在水平范围内分布则对于所有节点LOCATION(i,3)＝0(i＝1,2,…,N代表对应序号的节点)，使用左手坐标系。

上述节点效用表AVAIL、节点能量表ENERGY均包含N个表项，每一项分别代表对应节点序号的节点是否可用以及当时节点的能量；距离矩阵DISTANCE、期望包接收率矩阵PRR、期望延迟矩阵DELAY、期望能耗矩阵CONSUMPTION、期望数据传输速率矩阵DATARATE均为N行N列二维矩阵，且对角线上元素均设置为0。DISTANCE(i,j)代表发送节点i到接收节点j的距离；PRR(i,j)代表发送节点i到接收节点j的期望包接收率；DELAY(i,j)代表发送节点i到接收节点j的期望延迟；CONSUMPTION(i,j)代表发送节点i到接收节点j的期望能耗；DATARATE(i,j)代表发送节点i到接收节点j的期望数据传输速率(i,j＝1,2,…,N代表对应序号的节点)。

上述数据包收发状况参考表STATE包括STATE序号k、发送节点序号SE、接收节点序号RE、数据包收发状况参考序列STRING。数据包收发状况参考序列STRING为位数为STRLEN的二进制序列，若发送节点为i，接收节点为j，序列中0代表发送节点i到接收节点j的数据包传输失败，序列中1代表发送节点i到接收节点j的数据包传输成功(i,j＝1,2,…,N代表对应序号的节点)。

通过上述方法得出的AVAIL、ENERGY、LOCATION、DISTANCE、PRR、DELAY、CONSUMPTION、DATARATE、数据包收发状况参考表STATE即为无线多跳网络模型。使用者进行网络仿真实验时，链路的数据包传输过程，需通过STATE表的STRING中指定位的二进制值来代表数据包是否成功接收，链路相关性体现在同一发送节点与多个邻近接收节点所组成的多条链路对应的多个STRING的指定位二进制取值上，链路相关性越大，则二进制取值越满足以下要求：包接收率高的节点接收到数据包，则低接收率节点也接收到数据包；包接收率低的节点未接收到数据包，则低接收率节点也未接收到数据包。链路相关性越小，违背上述要求的数据包越多。关于数据包的接收，STRING序列某位为1表示接收到数据包；STRING序列某位为0表示未接收到数据包。仿真时，针对某一链路的数据包传输，可通过随机产生1在[1,STRLEN]范围内的位序号，来选取指定位，进而以指定位的二进制值(1/0)代表成功/未成功接收到数据包。在此基础上，本发明还提出了一种无线多跳网络系统仿真平台，运用无线多跳网络机会建模方法描述无线多跳网络的节点及链路，并且通过利用STATE来描述链路间的相关性。

本发明的无线多跳网络系统仿真平台包括：网络特性参数输入与控制模块、传输控制模块、图形显示及仿真数据输出模块。其中，网络特性参数输入与控制模块所包含的控制项为，1)网络节点数目；2)网络分布空间范围；3)节点间最小间距；4)拓扑建模方式；5)节点物理属性，包括最大通信距离、发送功率、接收功率、数据传输速率、信号调制方式、工作频率、节点能量；6)链路相关性指数。此外，使用者可以通过图中的修改按钮对图中的网络拓扑结构、节点物理特性、路由协议名下拉菜单进行添加、删除、编辑操作。通过点击“开始建模”按钮开始运行无线多跳网络建模方法。传输控制模块包括源节点序号、目的节点序号、传输数据包数目、允许重传次数、路由协议名。其中，拓扑建模、路由协议的具体实现代码放入指定目录，通过选择的网络拓扑结构、路由协议名调用。通过点击“运行”按钮实现无线多跳网络中路由协议的仿真运行。图形显示及仿真数据输出模块需显示网络拓扑图，此外可根据使用者需要新增所需图形，点击界面“+”按钮新增界面，并在弹出的界面中输入图形名称、坐标变量名(与网络参数输入与控制模块中的参数名一致，坐标变量名可包含多条，对应图形中的多项数据，每一条对应一个横纵束坐标变量名)、图形样式(折线、散点、条形、柱状、扇形)、坐标刻度与范围等参数，即可新增一幅所需实验图形到新建的界面中。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无线多跳网络建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)输入网络特性参数，所述网络特性参数包括：网络节点数目N、网络分布空间范围SCALE＝{LENGTH WIDTH HEIGHT}、节点间最小间距、网络拓扑结构、节点物理属性NODEPROP＝{RANGE PSE PRE DATARATE MOD FRE POWER}、链路相关性指数；其中，LENGTH、WIDTH、HEIGHT依次表示网络分布空间范围的长、宽、高，RANGE、PSE、PRE、DATARATE、MOD、FRE、POWER依次表示通信节点的最大通信距离、发送功率、接收功率、数据传输速率、信号调制方式、工作频率、节点能量，链路相关性指数的取值范围为[0,1]

(2)基于网络特性参数，生成节点位置矩阵：根据步骤(1)中的网络节点数目、网络分布空间范围、节点间最小间距、网络拓扑结构以及节点物理属性中的最大通信距离，生成网络初始分布，并将分布好的网络中各节点位置信息存入节点位置矩阵中；

(3)基于节点物理属性与节点位置矩阵，获取节点信息和链路信息：根据步骤(1)中的节点物理属性以及步骤(2)生成的节点位置矩阵，仿真获取节点信息NODEINFO与链路信息LINKINFO；其中，NODEINFO＝{AVAIL ENERGY}，AVAIL、ENERGY依次表示节点效用表、节点能量表，LINKINFO＝{DISTANCE PRR DELAY CONSUMPTION DATARATE}，DISTANCE、PRR、DELAY、CONSUMPTION、DATARATE依次表示距离矩阵、期望包接收率矩阵、期望延迟矩阵、期望能耗矩阵、数据传输速率矩阵；

(4)基于链路相关性指数与期望包接收率矩阵，实现节点间数据包收发状况参考表：根据步骤(1)中的网络特性参数中链路相关性指数和步骤(3)中的链路信息中期望包接收率矩阵，构建数据包收发状况参考表STATE＝{k SE RE STRING}；其中，k、SE、RE、STRING依次表示STATE序号、发送节点序号、接收节点序号、数据包收发状况参考序列；

数据包收发状况参考表的元素数等于网络中的期望包投递率非零的链路数；数据包收发状况参考序列是位数为STRLEN位的二进制序列，1/0代表数据包传输成功/未成功，通过选定序列中某一位来代表对应链路的数据收发成功与否；数据包收发状况参考序列中为1的位数等于STRLEN与对应链路期望包接收率的乘积取整；使用模型进行仿真时，每一跳数据包传输过程中，首先选择一个位序号，然后选定发送节点序号相同的多个数据包收发状况参考表，将后者的数据包收发状况参考序列中该位的值1或0来代表同发送节点的多个接收节点数据包成功或未成功接收，以此实现对链路间相关性的描述；

所述数据包收发状况参考表的生成方法：

(a)生成初始数据包接收状态参考表：从全网所有N个节点中选取一对节点，节点序号分别为i、j，节点i作为数据包发送节点，节点j作为数据包接收节点，若节点i、j间的包接收率PRR(i,j)大于0，则i、j分别作为发送节点序号和接收节点序号，将数据包收发状况参考序列的前[PRR(i,j)/STRLEN]位赋值为1，其他位赋值为0，遍历所有i、j的取值；其中，[PRR(i,j)/STRLEN]表示PRR(i,j)除以STRLEN后取整；

(b)全网N个节点中选出一节点，由节点序号m表示，遍历所有可能的节点m，以节点m作为发送节点，若节点m到某节点所组成链路的PRR大于0，则该节点为节点m的邻近节点；

(c)从节点m到其邻近节点所组成的多条链路中随机选取至少2条链路，每条链路对应一对发送与接收节点；对所选链路对应的数据包接收状态参考序列进行修正，仿真实现链路间的相关性，其具体步骤：从这些链路的发送节点序号及接收节点序号所对应数据包接收状态参考表元素的数据包接收状态参考序列中选取指定数量的位序号，所选位序号的个数与链路相关性大小成反比；

(d)将所选链路对应的数据包接收状态参考序列中一指定位进行取反运算，同时将另一指定位进行取反运算，实现链路相关性描述的同时保证数据包接收状态参考序列中0、1比例不变。

2.根据权利要求1所述一种无线多跳网络建模方法，其特征在于：步骤(1)中网络拓扑结构包括星型、总线型、环型、树型和网状结构。

3.根据权利要求1所述一种无线多跳网络建模方法，其特征在于：步骤(2)中节点位置矩阵为N行3列二维矩阵，每一行代表对应行号的节点坐标，3列分别代表该节点的横、纵、竖坐标，所有坐标采用左手坐标系。

4.根据权利要求1所述一种无线多跳网络建模方法，其特征在于：步骤(3)中节点信息中的节点效用表与节点能量表均包含N项，节点效用表的每一项代表对应节点序号的节点是否可用，节点能量表的每一项代表当时节点的能量；所述链路信息中的各项均为N行N列二维矩阵，且对角线上元素均设置为0，这些矩阵中任意i行j列的元素分别表征发送节点i到接收节点j的距离、期望包接收率、期望延迟、期望能耗、期望数据传输速率；其中，i≠j。

5.基于权利要求1至4任一项所述一种无线多跳网络建模方法的仿真平台，其特征在于：该平台包含网络特性参数输入与控制模块、传输控制模块、图形显示和仿真数据输出模块，所述网络特性参数输入与控制模块用于输入和修改各项网络特性参数；所述传输控制模块用于控制源节点序号、目的节点序号、传输数据包数目、允许重传次数和路由协议名；网络拓扑、路由协议的具体实现代码放入指定目录，通过输入的网络拓扑结构、路由协议名调用；所述图形显示及仿真数据输出模块用于显示网络拓扑图以及将生成的节点位置矩阵、节点信息、链路信息、数据包收发状况参考表存入指定目录以供调用，并通过设置图形名称、坐标变量名、图形样式、坐标刻度与范围等参数来新增所需实验图形，并将新增图形所对应的二维或三维数据存入以图形名称命名的矩阵中。