CN114389956B - 一种基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法，基于多端口信道模拟器和干扰源，利用网络节点拓扑，统计各个节点的到达路径，将到达路径数从大到小排序，并按照奇偶序号将到达路径数分到两个集合，然后动态调整各个集合的元素，直至各个集合的元素之和不大于单个信号处理模块的总路径数。本发明能够实现干扰节点和待测端机之间互联互通射频组网，有效提高了半实物注入式组网试验中含有干扰节点的拓扑组网的效率，为网络仿真测试提供了网络拓扑的物理实现。

Description

一种基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法

技术领域

本发明涉及到待测端机互联互通组网的连接方法，属于移动网络、数字通信等相关的技术领域。

背景技术

为了在实验室构建包含干扰节点的射频互联互通组网测试环境，多端口信道模拟器在其中起到了互联互通和信号衰落处理的作用，是测试环境的核心仪器。但是信道模拟器的内部的路径资源是有限的，有限的单径个数资源有可能导致无法实现全部端机的全联通，具体面对如下问题：

(1)并非任意端机可以与任意端口接入，信道模拟器内的路径的分配结果决定了端机如何与射频网络信道模拟器的端口连接；

(2)如何将含有干扰节点的网络拓扑有效映射为基于物理通道路径的互联互通状态。

这些问题都是直接影响待测端机在干扰作用下的互联互通组网的有效性，需要提出新的基于物理通道路径的网络拓扑自动连接方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法，基于多端口信道模拟器和干扰源，利用网络节点拓扑，统计各个节点的到达路径，将到达路径数从大到小排序，并按照奇偶序号将到达路径数分到两个集合，然后动态调整各个集合的元素，直至各个集合的元素之和不大于单个信号处理模块的总路径数。本发明能够实现干扰节点和待测端机之间互联互通射频组网，有效提高了半实物注入式组网试验中含有干扰节点的拓扑组网的效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1，对于单个信号处理模块具有L个端口和M条路径的射频网络信道模拟器，根据需要实现互联互通的节点个数N进行判断，所述的节点包括端机节点和干扰节点；若2≤N*(N-1)≤M，则每个端机按照编号分别连接一个端口，依次对接，方法结束；否则进入步骤3；若2M＜N*(N-1)，则需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；若M＜N*(N-1)≤2M，根据节点拓扑统计各个节点的到达路径个数，并按照从大到小排序，分别记为x₁,…,x_i,…x_N；将x₁,…,x_i,…x_N按照编号奇偶分开，分别存入集合Φ₁和Φ₂；

步骤2，分别对集合Φ₁和Φ₂内的元素求和，得到|Φ₁|和|Φ₂|；

1)若|Φ₁|≤M且|Φ₂|≤M，进入步骤3；否则进入步骤2)；

2)若|Φ₁|>M且|Φ₂|≤M，则去除Φ₁中不等于0的最小值x_min，得到并将x_min存入Φ₂，得到Φ′₂；

3)分别对集合和Φ′₂内的元素求和，得到/>和|Φ′₂|；若/>和|Φ′₂|≤M，则得到/>和Φ′₂，进入步骤3；若/>和|Φ′₂|≤M，则令/>和Φ₂:＝Φ′₂，返回步骤2)；若/>和|Φ′₂|＞M，则需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；若/>和|Φ′₂|＞M，则需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

4)若|Φ₁|≤M和|Φ₂|>M，则去除Φ₂中不等于0的最小值x_min，得到并将x_min存入Φ₁，得到Φ′₁；

5)分别对集合和Φ₁内的元素求和，得到|Φ′₁|和/>若|Φ′₁|≤M和/>则得到Φ′₁和/>进入步骤3；若|Φ′₁|≤M和/>则令Φ₁:＝Φ′₁和/>返回步骤4)；若|Φ′₁|＞M和/>则需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；若|Φ′₁|＞M和/>则需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

6)若|Φ₁|>M且|Φ₂|>M，需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

步骤3，根据步骤2的处理结果进行判断；

1)若得到Φ₁和Φ₂，设p和q分别为Φ₁和Φ₂中元素的个数，则将Φ₁集合中第1、2…p个元素对应的节点分别与一个信号处理模块的第1、2、…p个端口依次连接，将Φ₂集合中第1、2…q个元素对应的节点分别与另一个信号处理模块的第1、2、…q个端口依次连接；

2)若得到和Φ′₂，设s和t分别为/>和Φ′₂中元素的个数，则将/>集合中第1、2…s个元素对应的节点分别与一个信号处理模块的第1、2、…s个端口依次连接，将Φ′₂集合中第1、2…t个元素对应的节点分别与另一个信号处理模块的第1、2、…t个端口依次连接；

3)若得到Φ′₁和设u和v分别为Φ′₁和/>中元素的个数，则将Φ′₁集合中第1、2…u个元素对应的节点分别与一个信号处理模块的第1、2、…u个端口依次连接，将/>集合中第1、2…v个元素对应的节点分别与另一个信号处理模块的第1、2、…v个端口依次连接。

所述的节点个数N<2L，端口个数L<M。

所述的N为奇数时Φ₁＝{x₁,x₃,…x_N}，Φ₂＝{x₂,x₄,…x_N-1}；所述的N为偶数时Φ₁＝{x₁,x₃,…x_N-1}，Φ₂＝{x₂,x₄,…x_N}。

所述的端口是指节点接入信道模拟器的接口，所述的端口采用双工模式。

所述的信号处理模块对从某一端口输入的射频信号进行解调处理，转化为基带信号，并对该基带信号调制，从另外一个或多个端口发射出去。

所述的信道模拟器具有2个信号处理模块。

所述的互联互通是指N个节点通过接入信道模拟器，某一个节点能够与其余某些节点通过上下行路径或单一路径交互。

本发明的有益效果是：基于多端口信道模拟器和干扰源，利用网络节点拓扑，统计各个节点的到达路径，将到达路径数从大到小排序，并按照奇偶序号将到达路径数分到两个集合，然后动态调整各个集合的元素，直至各个集合的元素之和不大于单个信号处理模块的总路径数。本发明能够实现干扰节点和待测端机之间互联互通射频组网，有效提高了半实物注入式组网试验中含有干扰节点的拓扑组网的效率，为网络仿真测试提供了网络拓扑的物理实现。

附图说明

图1是多端口信道模拟器中的元素关系示意图；

图2是节点拓扑示意图；

图3是本发明一种基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法过程示意图；

图4是7节点拓扑示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本方法中涉及多端口信道模拟器中的元素名称：

端口：端机节点利用射频线缆接入信道模拟器的接口，双工模式。

路径：信道模拟器内部为任意两个端口之间分配信号处理通道，信号在此通道中被衰落处理，路径有方向性，例如：图1中，信号处理模块1中的端口1到端口2的路径3与端口2到端口1的路径4是不同的，前者信号从端口1到端口2，方向指向端口2，后者信号从端口2到端口1，方向指向端口1。

信号处理模块：对从某一端口输入的射频信号进行解调处理，转化为基带信号，并对该基带信号调制，从另外一个或多个端口发射出去；信道模拟器具有2个信号处理模块，每个信号处理模块有L个端口。

单个信号处理模块的路径数：每个信号处理模块的路径数是有限的，到达该信号处理模块端口的路径才属于该信号处理模块的路径，例如，在图1中，路径2、3、4、5、6均是属于信号处理模块1的路径，而路径1属于信号处理模块2，不属于信号处理模块1；所以路径数就是到达该信号处理模块所有端口的路径的总数。

节点的到达路径个数：拓扑图中所有节点到达某一节点的所有的路径的个数，例如，如图1所示，节点1的到达路径数为2，节点2的到达路径数为2，节点3的到达路径数为0，节点4的到达路径数为1。

互联互通：N个端机通过接入信道模拟器，实现某一个节点可与其余某些节点之间射频信号的交互，节点之间并非一定存在上下行路径，也可存在单一路径。

上述元素的关系如图2所示。

本发明所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1：初始化，射频网络信道模拟器单个信号处理模块共有L个端口和M条路径，N个节点(包括端机节点和干扰节点)需要实现互联互通，且N<2L，L<M；

步骤2：若2≤N*(N-1)≤M，则节点1、2…N按照端口编号1、2…N，依次对接，方法结束；否则进入步骤3；

步骤3：若M＜N*(N-1)≤2M，根据节点拓扑，统计各个节点的到达路径个数，并按照从大到小排序，分别记为x₁,…,x_i,…x_N，其中x₁代表最大的到达路径数，并非指第一个节点的到达路径数，x_N代表最小的到达路径数，并非指第N个节点的到达路径数，且0<x_i<M，i＝1,…N，转入步骤4；否则，转入步骤7；

步骤4：设两个空集Φ₁和Φ₂，将x₁,…,x_i,…x_N的编号按照奇偶分开，分别存入Φ₁和Φ₂，当N为奇数，则Φ₁＝{x₁,x₃,…x_N}和Φ₂＝{x₂,x₄,…x_N-1}；当N为偶数，则Φ₁＝{x₁,x₃,…x_N-1}和Φ₂＝{x₂,x₄,…x_N}；

步骤5：

1)若|Φ₁|≤M和|Φ₂|≤M同时成立(|·|代表对集合内的元素求和，即例如，当N为奇数时，|Φ₁|＝x₁+x₃+…+x_N，|Φ₂|＝x₂+x₄+…+x_N-1)，则得到Φ₁和Φ₂，进入步骤6；否则进入步骤2)；

2)若|Φ₁|>M和|Φ₂|≤M，则在Φ₁中选出最小值x_min，且x_min≠0，在Φ₁中去掉x_min，即并将x_min存入Φ₂，即Φ′₂＝Φ₂+x_min；否则进入步骤3)；

a)若和|Φ′₂|≤M，则得到/>和Φ′₂，进入步骤6；

b)若和|Φ′₂|≤M，则令/>和Φ₂:＝Φ′₂，返回步骤2)；

c)若和|Φ′₂|＞M，则需接入节点过多，超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

d)若和|Φ′₂|＞M，则需接入节点过多，超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

3)若|Φ₁|≤M和|Φ₂|>M，则在Φ₂中选出最小值x_min，且x_min≠0，在Φ₂中去掉x_min，即并将x_min存入Φ₁，即Φ₁′＝Φ₁+x_min；否则进入步骤4)；

a)若|Φ′₁|≤M和则得到Φ₁′和/>进入步骤6；

b)若|Φ′₁|≤M和则令Φ₁:＝Φ′₁和/>返回步骤3)；

c)若|Φ′₁|＞M和则需接入节点过多，超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

d)若|Φ′₁|＞M和则需接入节点过多，超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

4)需接入节点过多，超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

步骤6：

1)若得到Φ₁和Φ₂，设p和q分别为Φ₁和Φ₂中元素的个数，则将Φ₁集合中第1,2…p个元素对应的节点分别与第一排端口的第1,2,…p个端口依次连接，将Φ₂集合中第1,2…q个元素对应的节点分别与第二排端口的第1,2,…q个端口依次连接；否则，进入2)；

2)若得到和Φ′₂，设s和t分别为/>和Φ′₂中元素的个数，则将/>集合中第1,2…s个元素对应的节点分别与第一排端口的第1,2,…s个端口依次连接，将Φ′₂集合中第1,2…t个元素对应的节点分别与第二排端口的第1,2,…t个端口依次连接；否则，进入3)；

3)若得到Φ′₁和设u和v分别为Φ′₁和/>中元素的个数，则将Φ′₁集合中第1,2…u个元素对应的节点分别与第一排端口的第1,2,…u个端口依次连接，将/>集合中第1,2…v个元素对应的节点分别与第二排端口的第1,2,…v个端口依次连接；

步骤7：若2M＜N*(N-1)，则需接入节点过多，超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束。

本发明的实施例如图3所示，描述了基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法的总体流程。首先利用网络节点拓扑，统计各个节点的到达路径，将到达路径数从大到小排序，并按照奇偶序号将到达路径数分到两个集合，然后动态调整各个集合的元素，直至各个集合的元素和不大于单个信号处理模块的总路径数，有效提高了半实物注入式组网试验中含有干扰节点的拓扑组网的效率。

为简化分析，本实例系统中所使用的信道模拟器有2个信号处理模块，每个信号处理模块具有8个端口和M＝24条路径，端口为双工模式，接入信道模拟的节点数为N＝7个，分为6个端机节点、1个干扰节点接收节点，拓扑如图4所示，具体操作时：

步骤1：初始化，射频网络信道模拟器单个信号处理模块共有8个端口和24条路径，6个端机节点和1个干扰节点实现互联互通；

步骤2：由于24＜N(N-1)＝42≤48，根据节点拓扑，统计各个节点的到达路径个数，并按照从大到小排序，分别为6,5,5,5,5,5,0，对应节点编号6,1,2,3,4,5,7，对于具有相等的到达路径的节点，排序不分先后；

步骤3：设两个空集Φ₁和Φ₂，将6,5,5,5,5,5,0的编号按照奇偶分开，分别存入Φ₁和Φ₂，则Φ₁＝{6,5,5,0}和Φ₂＝{5,5,5}；

步骤4：|Φ₁|＝21≤24和|15|≤24同时成立，则得到Φ₁和Φ₂，进入步骤6；

步骤5：得到Φ₁和Φ₂，则将Φ₁集合中第1,2,3,4个元素对应的节点6,2,4,7分别与第一排端口的第1,2,3,4个端口依次连接，将Φ₂集合中第1,2,3个元素对应的节点1,3,5分别与第二排端口的第1,2,3个端口依次连接。

以上所述仅为本发明的具体实例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求记载的技术方案及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内，这些基于本发明思想的修改和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对于单个信号处理模块具有L个端口和M条路径的射频网络信道模拟器，根据需要实现互联互通的节点个数N进行判断，所述的节点包括端机节点和干扰节点；若2≤N*(N-1)≤M，则每个端机按照编号分别连接一个端口，依次对接，方法结束；否则进入步骤3；若2M＜N*(N-1)，则需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；若M＜N*(N-1)≤2M，根据节点拓扑统计各个节点的到达路径个数，并按照从大到小排序，分别记为x₁,…,x_i,…x_N；将x₁,…,x_i,…x_N按照编号奇偶分开，分别存入集合Φ₁和Φ₂；

步骤2，分别对集合Φ₁和Φ₂内的元素求和，得到|Φ₁|和|Φ₂|；

1)若|Φ₁|≤M且|Φ₂|≤M，进入步骤3；否则进入步骤2)；

2)若|Φ₁|>M且|Φ₂|≤M，则去除Φ₁中不等于0的最小值x_min，得到并将x_min存入Φ₂，得到Φ′₂；

3)分别对集合和Φ′₂内的元素求和，得到/>和|Φ′₂|；若/>和|Φ′₂|≤M，则得到/>和Φ′₂，进入步骤3；若/>和|Φ′₂|≤M，则令/>和Φ₂:＝Φ′₂，返回步骤2)；若/>和|Φ′₂|＞M，则需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；若/>和|Φ′₂|＞M，则需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

4)若|Φ₁|≤M和|Φ₂|>M，则去除Φ₂中不等于0的最小值x_min，得到并将x_min存入Φ₁，得到Φ′₁；

5)分别对集合和Φ₁内的元素求和，得到|Φ′₁|和/>若|Φ′₁|≤M和/>则得到Φ₁′和/>进入步骤3；若|Φ′₁|≤M和/>则令Φ₁:＝Φ₁′和/>返回步骤4)；若|Φ′₁|＞M和/>则需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；若|Φ′₁|＞M和/>则需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

6)若|Φ₁|>M且|Φ₂|>M，需接入节点超出多端口信道模拟器实现互联互通的能力，方法结束；

步骤3，根据步骤2的处理结果进行判断；

1)若得到Φ₁和Φ₂，设p和q分别为Φ₁和Φ₂中元素的个数，则将Φ₁集合中第1、2…p个元素对应的节点分别与一个信号处理模块的第1、2、…p个端口依次连接，将Φ₂集合中第1、2…q个元素对应的节点分别与另一个信号处理模块的第1、2、…q个端口依次连接；

2)若得到和Φ′₂，设s和t分别为/>和Φ′₂中元素的个数，则将/>集合中第1、2…s个元素对应的节点分别与一个信号处理模块的第1、2、…s个端口依次连接，将Φ′₂集合中第1、2…t个元素对应的节点分别与另一个信号处理模块的第1、2、…t个端口依次连接；

3)若得到Φ′₁和设u和v分别为Φ₁′和/>中元素的个数，则将Φ′₁集合中第1、2…u个元素对应的节点分别与一个信号处理模块的第1、2、…u个端口依次连接，将/>集合中第1、2…v个元素对应的节点分别与另一个信号处理模块的第1、2、…v个端口依次连接。

2.根据权利要求1所述的基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法，其特征在于，所述的节点个数N<2L，端口个数L<M。

3.根据权利要求1所述的基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法，其特征在于，所述的N为奇数时Φ₁＝{x₁,x₃,…x_N}，Φ₂＝{x₂,x₄,…x_N-1}；所述的N为偶数时Φ₁＝{x₁,x₃,…x_N-1}，Φ₂＝{x₂,x₄,…x_N}。

4.根据权利要求1所述的基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法，其特征在于，所述的端口是指节点接入信道模拟器的接口，所述的端口采用双工模式。

5.根据权利要求1所述的基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法，其特征在于，所述的信号处理模块对从某一端口输入的射频信号进行解调处理，转化为基带信号，并对该基带信号调制，从另外一个或多个端口发射出去。

6.根据权利要求1所述的基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法，其特征在于，所述的信道模拟器具有2个信号处理模块。

7.根据权利要求1所述的基于干扰节点的网络拓扑自动连接方法，其特征在于，所述的互联互通是指N个节点通过接入信道模拟器，某一个节点能够与其余某些节点通过上下行路径或单一路径交互。