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超短波无线网络在灾难救援等紧急通信方面具有重要的作用。然而,目前国内外还鲜有公开文献对超短波无线网络规划展开研究。在不同的应用场景下,超短波无线网络需要采用不同的规划方法。本文主要研究在给定若干必要网络节点的条件下,增加机动节点作为中继节点构成最优网络的方法,其最优化目标是以最低建设成本,构建具有最高可靠性和最佳通信质量的超短波网络。
针对这种多目标无线网络规划问题,本文首先研究了线性规划、启发式算法和分解算法这三类经典算法,并分析了它们应用于山区超短波无线网络规划的可行性。其次,为了平衡网络建设成本、可靠性和通信质量的关系,设计了一个分层优化模型。在该模型下,实现了超短波无线网络规划的贪心算法、GLiD算法和穷举算法这三种经典算法。接着,结合贪心算法、有限枚举方法和动态规划算法的优点,提出了一种新颖的分层多目标优化近似算法。该算法整体上采用贪心策略逐步连通必要网络节点,在连通每个必要网络节点时,根据需要添加的中继节点个数不同,分别采用有限枚举方法和动态规划算法优选机动节点。最后,仿真验证了分层多目标优化近似算法的有效性,并将该算法与贪心算法、GLiD算法和穷举算法进行了仿真对比。
仿真结果显示,分层多目标优化近似算法规划的网络在成本、可靠性和通信质量方面都明显优于贪心算法和GLiD算法规划的网络,与穷举算法得到的最优网络相近甚至相同。