网络规划与优化汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇网络规划与优化范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

0.引言

移动通信网络优化是指通过数据采集与测试手段，大体了解网络的运行状况，监测其存在的网络的问题，并采用相关手段进行调试和调整，使网络处在最佳的运行状态，并提高网络服务质量。而移动通信网络的规划主要是指无线基站的规划，通过数据和资料的收集，并借助以往的工程经验，并参照专家的专业指导性建议，最终形成移动通信网路规划的总方案和总实施路径。随着目前人们生活水平的提高以及信息技术的高速发展，人们对移动通信网络的服务质量提出了较高的要求，在此环境下，网络规划与网络要紧密结合，互相支撑互相补充，共同来解决移动通信网络出现的问题，更好的服务于大众。

1.移动通信网络规划中的优化

1.1网络覆盖优化

网络覆盖一般包括通信信号覆盖的广度和深度。广度一般是指水平方向上的覆盖面积，不管是市区、县城、发达地区、不发达地区、风景点等的全覆盖。网络覆盖广度的实现主要通过增加基站的数量来实现，在单个基站辐射面积一定的情况下，只有通过增加站点数量才能增加广度，另外可以辅助增加直放站的方法。而覆盖的深度主要是指室内以及地下空间的覆盖，例如多层墙体隔绝的室内，以及地下室、地下停车场等。由于现在的墙体基本上都是砖混结构，信号穿透墙体后会信号能量损失严重，容易出现信号覆盖盲区。要想解决这一问题可以在室外设置宏蜂窝，增强信号强度，另一方面在个别建筑内分布系统的直放站或微蜂窝式的基站来进行室内覆盖。

1.2网络容量优化

在移动通信网络故障中，比较常见的就是出现接入失败或者切换失败，其中频率资源紧缺以及硬件信道资源限制是其中最主要的原因之一。因此在网络规划初期，应该对网络的服务范围以及该范围内的用户数量作出较为理想的估算，这是为了防止出现阻塞现象最好方法。因此在移动通信网络规划的优化过程中，确定扇区的服务面积，借助先进的模拟预测软件进行相关路测工作，做出话务密度分布图，对服务区域内的话务容量进行解析与量化。在有些情况下，基站服务区划分并不是很合理，相同区域容易出现重叠覆盖，例如有的服务扇区过忙，而有的服务扇区过闲。针对这样的问题，可以改变基站信号的水平辐射角和方位角，或者改变发送功率以及调整时延参数和导频搜索窗参数等。在调整结束后，要及时进行路测工作，来检测服务区内的信号强度及覆盖情况，若调整结果不理想，根据实测数据再进行针对调整，直至网络服务容量满足要求。

1.3网络质量优化

GSM网络一般都是采用频率复用方式，该种方式的弊端是会出现同邻干扰，特别是网络结构不合理的时候，较为严重的后果是出现接入失败、切入失败以及掉话和高误码率。其实不光是GSM网络，CDMA网络也会存在同种问题。出现这些故障很大一部分原因是外界干扰了信号质量，特别是网络覆盖程度低的地区较易受干扰。另外还要注重内部设备的放置于安装，以免出现内部干扰。网络质量问题主要反映在通话质量，通话声音小，断断续续，突然掉话等现象都是网络质量差的现象，为了优化网络，提高网络质量可以同时协调上下行链路的信令控制通道和业务通道，另外可以加强MSC、BSC、BTS和移动台之间的相互配合作用。出现网络质量差的原因很多，对网络进行优化之前，应该充分对现有网络的覆盖情况，干扰情况，当地环境进行综合分析，最终确定主要限制因子。

2.移动通信网络优化中的规划

移动通信网络优化一般分为四个阶段，分别为：（1）调研与目标制定；（2）设计复核；（3）预优化；（4）开通后再优化。一般在网络优化的结果都会受到规划的限制，因此要想对移动通信网络进行较好的规划，就必须提前确定网络优化目标，便于后续工作的开展以及评定工作的进行。

移动通信网络的规划对最终网络的实际运行将来起到决定性的作用，在调研与目标确定后，要对现有的规划方案进行重新复核，对规划中不合理的情况要即使进行检测，再进行二次规划。在规划设计的后期还应该结合规划设计图纸，对设计的执行情况进行预测，并讨论施工阶段容易出现的设计变更，对网络优化结果产生的影响。如果发现工程施工将会严重影响移动通信网络的额性能时，要及时予以改正，对设备型号不匹配以及安装错误的地方，应该及时予以检查和排除。对于设计图纸出现的问题，应该向设计部门及时反映，进行重新设计与路测分析。在预优化以及开通后优化过程中，主要依靠测试仪器来发现存在的问题，出现问题时主要依靠调整设备运行参数、改变基站方位角与仰俯角或者搬迁基站等手段来解决。

3.小结

网络优化一般体现是在网络建成后进行局部的调整与优化，在整体网络设计方面网络规划还是起到关键性的作用。因此在项目初期，着重移动通信网络的规划，从大的方面把握好网络将来的服务功能、覆盖范围、网络质量以及容量等。在项目后期要着重进行网络后期的优化，针对具体的网络故障与问题提出解决方案。　[科]

篇（2）

0引言

近年来，移动通信技术的发展异常迅速，移动通信在日常生活中的地位显著提高，从20年前大款用来谈生意的大哥大，到10年前城市里开始普及的方便通讯用具，再到现在不论城镇乡村大批中青年甚至老年人都已经离不开的万能信息平台，移动通信已经成为人们工作和生活中不可缺少的重要部分，中国庞大用户群的潜力已经几乎挖掘完毕，而围绕着这些用户，运营商之间的竞争也越来越激烈。随着移动通信标准的更新和移动通信网络的大规模建设，提高移动通信网络质量和性能成为移动运营商增强竞争力的杀手锏，如何高效且经济地满足用户对移动通信网络建设和维护的需求，已经成为三大运营商急需重视的问题，移动通信网络规划与优化的工作变得更加炙手可热。“无线通信网络优化与优化”这门课程的设立，正是为了响应通信领域对具备移动通信专业技术人才的需求。无线通信网络规划是根据蜂窝移动通信网络的特性以及需求，设定相应的工程参数和无线资源参数，并在满足一定信号覆盖、系统容量和业务质量要求的前提下，使网络的工程成本降到最低。移动通信网络优化是通过对现已运行的移动通信网络进行业务数据分析、测试数据采集、参数分析、硬件检查等手段，找出影响无线网络质量的原因，并且通过参数的修改、网络结构的调整、设备配置的调整和采取某些技术手段，确保系统高质量地运行，使现有网络资源获得最佳效益，以最经济的投入获得最大的收益。而无线通信网络规划与优化这门课程主要是为了培训移动通信规划与优化工程人员而设立的，是一门涵盖知识面广且相当复杂的专业课；并且需要将理论与工程实践相结合：首先从移动通信网络的基本原理开始，然后引导学生了解和熟悉网络规划与优化的基本流程，使学生们从理论上掌握网络规划与优化的步骤与目标，在此之外再尽量从工程的角度，结合案例分析，引导学生运用所学的方法与理论去解决实际网络运行中出现的各种故障问题，并提出相应的解决方案。我院从数年前就开始开设此门课程，也与企业进行过一些培养合作，在教学过程中遇到过许多问题，并针对这些问题做了一些改进。从学生的成绩、毕业生及用人单位的反馈来看，取得了一定的成果。

1问题归纳

在移动通信理论知识的学习和网络规划与优化案例的分析过程中，教师和学生会遇到各种各样的问题，其中很多问题存在着普遍性。下面将对这些普遍存在的问题进行归纳，为后续教学方法的研究奠定基础。

1.1课程知识面覆盖内容太广

无线通信网络规划与优化课程具有较强的专业性，涉及到的理论知识多而细，且较为复杂。学生首先需要掌握无线通信网络的架构和组成、天线原理和结构、电波传播模型、频率分配、干扰控制等等，然后才能对网络规划与优化的具体步骤进行学习。在理论学习中学生会遭遇铺天盖地的知识点、缩写词、概念、公式等内容，对学生来说难免枯燥，也给教学带来了许多困难。对于本课程来说，长篇大论地教授理论知识似乎不可避免，这样往往会让学生产生对立情绪，教学效果堪忧。理想情况下，先重点讲解移动通信网络的理论基础，然后一步步介绍实际的网络规划和优化操作，会帮助学生打好坚实的基础，在学习系统的理论知识之后再进行实践，可以更顺利掌握网络规划与优化的技术。然而实际情况下，如此多的内容需要在有限的课时内完成，比如我校该门课程的学时数仅为32学时，理论知识学习时间有限，还要留出足够的时间来讲解案例和实际操作，这样教师不得不把大量内容以“填鸭”的方式灌输给学生，容易使学生失去学习该课程的兴趣和动力。

1．2课程内容更新速度太快

移动通信技术是近年来发展最快的技术之一，不仅仅是3G、4G的技术在飞速发展完善，5G技术也已经提上日程。移动通信技术课程教材的建设往往跟不上技术的发展，这就要求我们根据当前通信网络的实际发展情况以及网络规划与优化实际操作的改变来修改教学内容。旧的通信技术逐渐被淘汰或改进，新的无线传输思想和概念不断出现，并应用到新的系统中。在教学中需要使学生对现有移动通信系统及未来的发展方向有较为系统和全面的认识，从而对网络规划与优化操作的变化能够从原理上进行理解和掌握，因此我们的教学内容必须及时更新，适应技术的发展，否则难以使学生学以致用，也势必影响学生的学习兴趣，从而影响教学质量。但如果不断更新教材，对教师来说是比较沉重的负担，因为每次更新教材教师都需要花较多的时间去阅读和掌握，然后再重新编写教案和讲稿等等。另外，受限于教材的编写和出版周期，即使经常更新教材，也需要我们在教学中不断自行修改和补充，这也进一步增加了教学的内容和难度。

1．3授课对象对移动通信基础知识的掌握有所不足

在过去与网络规划与优化相关的教学论文中，经常会提到这门课程由于应用性极强且涉及大网络做背景，需求一定的实验和实践操作，才能理论与实践相结合，获得较好的教学效果。而我们由于与企业进行合作，课程的对象不仅仅是本科生，也面向企业员工。过去的文献指出，对一般高校学生来说，存在着理论和实践脱节的问题：学校受限于资金和场地等原因难以提供相应的实验和实践环境，多采用传统的课堂讲授的方式，学生能接受的只有与网络优化相关的一些原理性的方法、流程和算法知识，如果面临实际的网络操作就无从下手。针对这些问题，过去的文章中提出了一些有效改革手段，类似的手段我们也有所采用。另一方面，据我们所知，企业员工也存在着理论和实践脱节问题，只不过和高校学生处于完全相反的方向。从我们对合作企业的了解来看，实际从事网络规划与优化工作的员工中有相当一部分并没有系统学习过移动通信网络的基础课程。这些课程对学生的专业基础知识需求较高，要求熟练掌握信号与系统、通信原理的基本知识，还要能用一定的电磁波、微波理论基础来分析电磁波传播特性。此外，相对有线传输方式，无线信号传输需要从时域和频域的不同方面分析和理解信道、信号的特性。无线信号传输过程中存在很多不确定因素，采用的数学模型更加复杂，这样就会有较为繁琐的数学公式推导，要求学生有足够的数学功底。学生必须先打好上述的这些基础，再去学习通信技术的一系列基础知识，才能达到对移动通信完全彻底的掌握。许多员工原本并没有这方面的专业知识，或是对专业知识掌握不牢，主要是从实践中学习网络规划与优化的步骤、要点等，往往知其然而不知其所以然，导致事倍功半。对于这样的人员来说，如果从头开始对移动通信网络的基础知识进行系统的补充，则需要消耗较多的时间和精力进行专门培训，比较难以实现。

2无线通信网络规划与优化课程教学的几点思考

基于上述归纳的问题，本文针对无线通信网络规划与优化教学提出几点改进意见。

2.1明确授课目的，改变授课重点

本课程的目的有两个方面：一是，为企业预培养合格的网络规划与优化人才；二是，为企业员工补充必要的无线通信基础知识。这两个方面看似有所区别，实际上存在着完全相同的核心。作为企业，必定会对新员工进行实际工作内容的培训，以及让老员工带领新员工尽快熟悉操作。因此对高校来说，在教学过程中做到让学生在较大程度上掌握对网络规划与优化的实际操作过程并不是必需的，但如果让学生通过本科课程牢牢掌握无线通信基础知识和网络规划与优化原理，这样的学生能够轻易理解每一个操作步骤的意义，因此可以预见能够在企业顺利完成培训。另一方面，对企业员工开课的目的是给他们补充移动通信网络的专业基础知识，而实际操作对他们来说也早已熟悉。因此，与着重加强实验、实践教学环节的常见教学改革方向相反，我们做出对基础理论教学环节进行着重加强的决定。但这并不意味着放弃在实验、实践方面的教学，毕竟本课程注重的是实用性，并且单纯的理论教学会让学生感觉本课程是一门生涩枯燥毫无用处的课程。为了对这方面进行兼顾，我们选择将日常网络规划与优化工作中遇到的一些的实例进行拆分，把拆分后的适当部分加入到相应的理论知识点中作为例题，这样既可以让学生对实际操作有一定的了解，避免理论脱离实际；又可以为理论教学添加必要的缓冲和总结，避免枯燥的理论教学。而这种做法的难点在于对实例的选择和拆分有比较高的要求，需要花费较多的精力去解决，但好处在一劳永逸：一旦完成这方面的例题准备，哪怕通信技术再更新，也只需要在同一层次和方向上找类似的实例进行同样的拆分。在此之外，我们也会请企业教师进行数个课时的授课，主要是在讲解网络规划与优化的流程之后带给学生更多实例，这些实例的复杂程度比理论教学中遇到的更高。

2．2对教学内容进行精简和改动

由于本课程覆盖范围太大，知识点太多，且授课时间有限，需要对教学内容进行精简和改动，这样可以充分利用授课时间，以传授更多实用信息。首先，尽可能避免把上课时间浪费在教授过时的或者已经学习过的知识上。例如，在目前的课程内容中一般会安排天线原理、电波传播模型等章节作为基础知识进行教授，然而这些章节的知识点在微波与天线以及通信原理等前期课程中都有所涉及。因此，授课时要注意避免知识上的重复，对已经学习过的内容只需要进行简单回顾即可，着重强调各章节之间的联系，把教学重点放在学生比较不熟悉的领域，例如覆盖、容量等等。然后，减少对掌握网络规划与优化具体操作来说没有实际帮助的教学内容。例如公式推导过程，作为本科教材，经常会习惯性地将从已知公式推导得出新公式的过程放进课程中。这样对学生来说固然容易加深理解，但对以实际应用作为目的的本课程来说其实意义不大。本课程的公式多且复杂，一一讲解其来历会占用太多时间，作为学生也很难全程都集中精力听讲，更何况很多公式都是从经验公式推导而来，并没有太多的理论意义。此外，根据对企业员工的调研，大多数此类公式只需要掌握其意义和用法即可，而且一些在本科期间学习过这方面课程的员工早已忘记公式的来历，但并不影响他们的工作。

2．3承前启后，兼顾不同的移动通信系统

目前运营商所服务的移动通信网络是从2G到4G同时存在的，并且已经开始考虑5G网络，因此我们的教学不仅需要兼顾历代通信系统，还需要对它们之间的联系进行承前启后的分析讲解。不同世代的移动通信系统之间有着非常多的异同，一一讲解需要太多的时间，但因为课时的关系，我们需要在重点考虑网络规划与优化的层面上适当选择相关的知识点进行详细讲解，对其余内容只能一笔带过。移动通信系统的发展实质是移动通信向更快数据传输、更好服务的不断发展。历代的移动通信技术都离不开蜂窝网络的基本架构，虽然技术细节存在很多不同，但网络规划和优化就是针对构成蜂窝网络架构的每一个节点进行的，在这方面可以说是万变不离其宗。因此我们把蜂窝网络、天线选择、频率分配、覆盖和干扰分析等学习任一代移动通信技术都不可缺少的基础内容在前半部分的课程中进行讲解，然后在讲解技术方案和通信标准这些存在代差的内容时，才对各代移动通信系统加以区分。把重心放在对于经典移动通信系统的介绍，通过对不同系统的学习去更好地理解它们之间的异同，从而更进一步地体会不同系统对于系统容量，位置更新方式，鉴权方式，越区切换策略，信道的分配和使用等方面的处理，并且，更重要的，网络规划和优化方面的异同。

3结束语

无线通信网络规划与优化的教学不仅需要教师随着通信标准的变化不断更新教学内容，还要求教师能够培养出适应这种变化的网络规划与优化人才。本文总结归纳了无线通信网络规划与优化在教学中出现的一些常见问题，并针对这些问题提出了三点改进建议。这些改进要求任课教师相当程度的投入，因此最好是能够组织编写一部专门的教材，我们已经在这方面做了一些工作，相信能对这门课程的教学起到足够的帮助。

【参考文献】

［1］李汶周.浅议高职无线网络优化课程的教学改革[J].卷宗,2014(8).

［2］余晓玫.移动通信课程教学改革初探[J].黑龙江科技信息,2015(6).

篇（3）

0 引言

 

近年来，移动通信技术的发展异常迅速，移动通信在日常生活中的地位显著提高，从20年前大款用来谈生意的大哥大，到10年前城市里开始普及的方便通讯用具，再到现在不论城镇乡村大批中青年甚至老年人都已经离不开的万能信息平台，移动通信已经成为人们工作和生活中不可缺少的重要部分，中国庞大用户群的潜力已经几乎挖掘完毕，而围绕着这些用户，运营商之间的竞争也越来越激烈。随着移动通信标准的更新和移动通信网络的大规模建设，提高移动通信网络质量和性能成为移动运营商增强竞争力的杀手锏，如何高效且经济地满足用户对移动通信网络建设和维护的需求，已经成为三大运营商急需重视的问题，移动通信网络规划与优化的工作变得更加炙手可热。“无线通信网络优化与优化”这门课程的设立，正是为了响应通信领域对具备移动通信专业技术人才的需求。

 

无线通信网络规划是根据蜂窝移动通信网络的特性以及需求，设定相应的工程参数和无线资源参数，并在满足一定信号覆盖、系统容量和业务质量要求的前提下，使网络的工程成本降到最低。移动通信网络优化是通过对现已运行的移动通信网络进行业务数据分析、测试数据采集、参数分析、硬件检查等手段，找出影响无线网络质量的原因，并且通过参数的修改、网络结构的调整、设备配置的调整和采取某些技术手段，确保系统高质量地运行，使现有网络资源获得最佳效益，以最经济的投入获得最大的收益。

 

而无线通信网络规划与优化这门课程主要是为了培训移动通信规划与优化工程人员而设立的，是一门涵盖知识面广且相当复杂的专业课;并且需要将理论与工程实践相结合：首先从移动通信网络的基本原理开始，然后引导学生了解和熟悉网络规划与优化的基本流程，使学生们从理论上掌握网络规划与优化的步骤与目标，在此之外再尽量从工程的角度，结合案例分析，引导学生运用所学的方法与理论去解决实际网络运行中出现的各种故障问题，并提出相应的解决方案。我院从数年前就开始开设此门课程，也与企业进行过一些培养合作，在教学过程中遇到过许多问题，并针对这些问题做了一些改进。从学生的成绩、毕业生及用人单位的反馈来看，取得了一定的成果。

 

1 问题归纳

 

在移动通信理论知识的学习和网络规划与优化案例的分析过程中，教师和学生会遇到各种各样的问题，其中很多问题存在着普遍性。下面将对这些普遍存在的问题进行归纳，为后续教学方法的研究奠定基础。

 

1.1 课程知识面覆盖内容太广

 

无线通信网络规划与优化课程具有较强的专业性，涉及到的理论知识多而细，且较为复杂。学生首先需要掌握无线通信网络的架构和组成、天线原理和结构、电波传播模型、频率分配、干扰控制等等，然后才能对网络规划与优化的具体步骤进行学习。在理论学习中学生会遭遇铺天盖地的知识点、缩写词、概念、公式等内容，对学生来说难免枯燥，也给教学带来了许多困难。

 

对于本课程来说，长篇大论地教授理论知识似乎不可避免，这样往往会让学生产生对立情绪，教学效果堪忧。理想情况下，先重点讲解移动通信网络的理论基础，然后一步步介绍实际的网络规划和优化操作，会帮助学生打好坚实的基础，在学习系统的理论知识之后再进行实践，可以更顺利掌握网络规划与优化的技术。然而实际情况下，如此多的内容需要在有限的课时内完成，比如我校该门课程的学时数仅为32学时，理论知识学习时间有限，还要留出足够的时间来讲解案例和实际操作，这样教师不得不把大量内容以“填鸭”的方式灌输给学生，容易使学生失去学习该课程的兴趣和动力。

 

1.2 课程内容更新速度太快

 

移动通信技术是近年来发展最快的技术之一，不仅仅是3G、4G的技术在飞速发展完善，5G技术也已经提上日程。移动通信技术课程教材的建设往往跟不上技术的发展，这就要求我们根据当前通信网络的实际发展情况以及网络规划与优化实际操作的改变来修改教学内容。旧的通信技术逐渐被淘汰或改进，新的无线传输思想和概念不断出现，并应用到新的系统中。在教学中需要使学生对现有移动通信系统及未来的发展方向有较为系统和全面的认识，从而对网络规划与优化操作的变化能够从原理上进行理解和掌握，因此我们的教学内容必须及时更新，适应技术的发展，否则难以使学生学以致用，也势必影响学生的学习兴趣，从而影响教学质量。

 

但如果不断更新教材，对教师来说是比较沉重的负担，因为每次更新教材教师都需要花较多的时间去阅读和掌握，然后再重新编写教案和讲稿等等。另外，受限于教材的编写和出版周期，即使经常更新教材，也需要我们在教学中不断自行修改和补充，这也进一步增加了教学的内容和难度。

 

1.3 授课对象对移动通信基础知识的掌握有所不足

 

在过去与网络规划与优化相关的教学论文中，经常会提到这门课程由于应用性极强且涉及大网络做背景，需求一定的实验和实践操作，才能理论与实践相结合，获得较好的教学效果。而我们由于与企业进行合作，课程的对象不仅仅是本科生，也面向企业员工。过去的文献指出，对一般高校学生来说，存在着理论和实践脱节的问题：学校受限于资金和场地等原因难以提供相应的实验和实践环境，多采用传统的课堂讲授的方式，学生能接受的只有与网络优化相关的一些原理性的方法、流程和算法知识，如果面临实际的网络操作就无从下手。针对这些问题，过去的文章中提出了一些有效改革手段，类似的手段我们也有所采用。

 

另一方面，据我们所知，企业员工也存在着理论和实践脱节问题，只不过和高校学生处于完全相反的方向。从我们对合作企业的了解来看，实际从事网络规划与优化工作的员工中有相当一部分并没有系统学习过移动通信网络的基础课程。这些课程对学生的专业基础知识需求较高，要求熟练掌握信号与系统、通信原理的基本知识，还要能用一定的电磁波、微波理论基础来分析电磁波传播特性。此外，相对有线传输方式，无线信号传输需要从时域和频域的不同方面分析和理解信道、信号的特性。无线信号传输过程中存在很多不确定因素，采用的数学模型更加复杂，这样就会有较为繁琐的数学公式推导，要求学生有足够的数学功底。学生必须先打好上述的这些基础，再去学习通信技术的一系列基础知识，才能达到对移动通信完全彻底的掌握。许多员工原本并没有这方面的专业知识，或是对专业知识掌握不牢，主要是从实践中学习网络规划与优化的步骤、要点等，往往知其然而不知其所以然，导致事倍功半。对于这样的人员来说，如果从头开始对移动通信网络的基础知识进行系统的补充，则需要消耗较多的时间和精力进行专门培训，比较难以实现。

 

2 无线通信网络规划与优化课程教学的几点思考

 

基于上述归纳的问题，本文针对无线通信网络规划与优化教学提出几点改进意见。

 

2.1 明确授课目的，改变授课重点

 

本课程的目的有两个方面：一是，为企业预培养合格的网络规划与优化人才;二是，为企业员工补充必要的无线通信基础知识。这两个方面看似有所区别，实际上存在着完全相同的核心。

 

作为企业，必定会对新员工进行实际工作内容的培训，以及让老员工带领新员工尽快熟悉操作。因此对高校来说，在教学过程中做到让学生在较大程度上掌握对网络规划与优化的实际操作过程并不是必需的，但如果让学生通过本科课程牢牢掌握无线通信基础知识和网络规划与优化原理，这样的学生能够轻易理解每一个操作步骤的意义，因此可以预见能够在企业顺利完成培训。另一方面，对企业员工开课的目的是给他们补充移动通信网络的专业基础知识，而实际操作对他们来说也早已熟悉。因此，与着重加强实验、实践教学环节的常见教学改革方向相反，我们做出对基础理论教学环节进行着重加强的决定。

 

但这并不意味着放弃在实验、实践方面的教学，毕竟本课程注重的是实用性，并且单纯的理论教学会让学生感觉本课程是一门生涩枯燥毫无用处的课程。为了对这方面进行兼顾，我们选择将日常网络规划与优化工作中遇到的一些的实例进行拆分，把拆分后的适当部分加入到相应的理论知识点中作为例题，这样既可以让学生对实际操作有一定的了解，避免理论脱离实际;又可以为理论教学添加必要的缓冲和总结，避免枯燥的理论教学。而这种做法的难点在于对实例的选择和拆分有比较高的要求，需要花费较多的精力去解决，但好处在一劳永逸：一旦完成这方面的例题准备，哪怕通信技术再更新，也只需要在同一层次和方向上找类似的实例进行同样的拆分。在此之外，我们也会请企业教师进行数个课时的授课，主要是在讲解网络规划与优化的流程之后带给学生更多实例，这些实例的复杂程度比理论教学中遇到的更高。

 

2.2 对教学内容进行精简和改动

 

由于本课程覆盖范围太大，知识点太多，且授课时间有限，需要对教学内容进行精简和改动，这样可以充分利用授课时间，以传授更多实用信息。

 

首先，尽可能避免把上课时间浪费在教授过时的或者已经学习过的知识上。例如，在目前的课程内容中一般会安排天线原理、电波传播模型等章节作为基础知识进行教授，然而这些章节的知识点在微波与天线以及通信原理等前期课程中都有所涉及。因此，授课时要注意避免知识上的重复，对已经学习过的内容只需要进行简单回顾即可，着重强调各章节之间的联系，把教学重点放在学生比较不熟悉的领域，例如覆盖、容量等等。

 

然后，减少对掌握网络规划与优化具体操作来说没有实际帮助的教学内容。例如公式推导过程，作为本科教材，经常会习惯性地将从已知公式推导得出新公式的过程放进课程中。这样对学生来说固然容易加深理解，但对以实际应用作为目的的本课程来说其实意义不大。本课程的公式多且复杂，一一讲解其来历会占用太多时间，作为学生也很难全程都集中精力听讲，更何况很多公式都是从经验公式推导而来，并没有太多的理论意义。此外，根据对企业员工的调研，大多数此类公式只需要掌握其意义和用法即可，而且一些在本科期间学习过这方面课程的员工早已忘记公式的来历，但并不影响他们的工作。

 

2.3 承前启后，兼顾不同的移动通信系统

 

目前运营商所服务的移动通信网络是从2G到4G同时存在的，并且已经开始考虑5G网络，因此我们的教学不仅需要兼顾历代通信系统，还需要对它们之间的联系进行承前启后的分析讲解。不同世代的移动通信系统之间有着非常多的异同，一一讲解需要太多的时间，但因为课时的关系，我们需要在重点考虑网络规划与优化的层面上适当选择相关的知识点进行详细讲解，对其余内容只能一笔带过。

 

移动通信系统的发展实质是移动通信向更快数据传输、更好服务的不断发展。历代的移动通信技术都离不开蜂窝网络的基本架构，虽然技术细节存在很多不同，但网络规划和优化就是针对构成蜂窝网络架构的每一个节点进行的，在这方面可以说是万变不离其宗。因此我们把蜂窝网络、天线选择、频率分配、覆盖和干扰分析等学习任一代移动通信技术都不可缺少的基础内容在前半部分的课程中进行讲解，然后在讲解技术方案和通信标准这些存在代差的内容时，才对各代移动通信系统加以区分。把重心放在对于经典移动通信系统的介绍，通过对不同系统的学习去更好地理解它们之间的异同，从而更进一步地体会不同系统对于系统容量，位置更新方式，鉴权方式，越区切换策略，信道的分配和使用等方面的处理，并且，更重要的，网络规划和优化方面的异同。

 

3 结束语

 

篇（4）

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0111-03

1 概述

近年来，我国高速铁路建设飞速发展，已经开通了沪宁城际高铁、京津城际高铁、京宁高铁、武广高铁等多条高铁线路，高速铁路的运营时速普遍高于200km/h，部分高铁列车时速已经接近300km/h，未来建设的高速铁路时速有望超过350km/h。

高铁列车的开通和不断提速，方便了人民的出行，但是却对高速铁路移动通信的网络覆盖带来了挑战。由于高速铁路列车为全密封铝合金车体，穿透损耗大，降低了车厢内的覆盖效果，高铁列车运营时速快，接近或超过300km/h，多普勒频移和小区间频繁切换现象严重，影响了列车内的移动通信网络质量。

随着高铁不断建设和开通，国内三大运营商的移动通信网络都受到了严重挑战，都在积极规划和解决高速铁路网络覆盖问题，由于国内三大运营商各自运营的网络制式不同、频段不同，受到的影响程度也不相同，因此其各自制定的高铁移动通信覆盖解决方案也不相同。本文首先分析了高铁的开通对移动通信的影响，并在此基础上，结合各运营商的网络特点，提出了针对性的解决方案。

2 高速铁路对移动通信系统影响分析

高铁列车对于移动通信的影响，主要有两方面的

原因：

第一，车厢结构的变化：由于高铁列车车厢为铝合金结构，整体密封性能好，无线信号的穿透损耗增大，降低了车厢内无线信号的强度，从而使高铁列车的车厢内信号场强比普通列车低，网络覆盖质量变差。

第二，运行速度的提升：高铁列车的高速运行，带来的一个最直接的影响就是多普勒频移问题。多普勒频移是一个运动物体普遍存在的现象，由于普通列车一般运行时速为120km/h，速度相对较低，多普勒频移现象不严重。而在高铁环境下，列车运营时速接近300km/h，远高于普通列车，因此多普勒频移对高速铁路移动通信的影响更加严重。另外，移动通信单小区的覆盖范围相对固定，由于高铁列车运行速度的增加，必然会缩短列车在单小区内的停留时间，小区间切换次数增加。而切换时造成网络质量下降，尤其是掉话的重要原因。

2.1 多普勒频移

多普勒效应的产生主要是由于无线电波的波源或观察者相对于传播介质的运动而使观察者接收到波的频率发生变化的现象。由于移动台或者终端相对于基站的移动方向不同，多普勒频移的影响也不相同。

2.1.1 移动台（终端）向着基站的方向运动。假设移动台的移动速度为V，而基站的下行无线信号的发射频率为f1。由于多普勒效应的影响，移动台接收到的无线信号的频率为f2，移动台以f3向基站发射上行无线信号，基站收到的来自移动台的上行无线信号的频率为f4，则可以

得到：

2.1.2 移动台（终端）向远离基站的方向移动。参考上面的分析，同理可以得到如下公式：

国内规划、建设和运营中的高速铁路最高设计时速为350km，而现网运行的移动通信系统的系统芯片在设计的时候，一般都考虑了频偏的影响，采用了频率补偿算法，因此现有移动通信系统都具有一定频率偏移的容错能力。虽然在高速铁路环境下的多普勒频移现象对移动通信系统的影响较普通或者慢速移动环境下的影响严重，但整体影响并不严重，移动通信系统仍可以正常工作。

2.2 快衰落

国内运营开通的高速铁路列车，一般运营时速接近300km/h，最高的时速接近350km/h。对于主要工作在800M～2GHz之间的移动通信系统，其快衰落的衰落深度严重时可能达到20～40dB，这将严重影响网络覆盖。但是我们知道，在高速铁路覆盖的环境下，基站一般沿着铁路线覆盖，周边高大建筑物较少，因此移动台与基站间一般都存在着直射路径，故移动台收到的无线信号的电频主要受路径损耗影响较大，而受到由多径效应产生的快衰落影响较小。

2.3 车体穿透损耗

国内正在运营的高铁列车目前主要有四种类型，表2为不同型号的高铁列车的基本概况：

根据相关测试统计，CRH1型号的高铁列车穿透损耗为20～30dB，其他型号的高铁列车的车厢穿透损耗一般为10～15dB，由上述分析来看，CRH1型的高铁列车的车体穿透损耗最大，因此在制定覆盖方案需要充分考虑CRH1列车的覆盖要求，满足了CRH1列车的覆盖要求，也就满足了其他型号高铁列车的覆盖要求。

2.4 切换与重选

对于国内三大运营商现有的GSM、TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000四张移动通信网络，完成一次切换的时间（工程经验值）一次为3～5秒、1.5～3秒、0.8～3秒、0.3～5秒。故对于上述移动通信系统，移动成一次切换，要求两个基站间的覆盖重叠区域的长度不应该小于2×V×T/3600（km），其中V（km/h）为移动台的移动速度，T为系统完成一次切换所需时间。

根据上面的表格，不同的系统，由于切换所需的时间不同，因此切换带设置的距离也不相同，整体来说，GSM网络需要的切换时间最长，需要的切换带距离也最长，因此在实际高铁网络覆盖方案中GSM网络切换带的设置也是需要重点关注。

3 高速铁路覆盖解决方案

高铁列车高速运行对现有移动通信网络的无线覆盖在技术上提出了一定挑战，根据前面的分析，高速铁路列车的移动通信网络覆盖面临的各种问题主要是由于移动台高速移动，造成在多小区间的频繁切换；车体结构变化，车厢穿透损耗增大；列车快速移动，多普勒效应现象严重。针对上述问题，相关运营商主要采用了两种高铁覆盖解决方案：现网优化和虚拟专网。表4从覆盖指标、切换指标、容量指标、建设难度及优化难度等方面对以上两种建设方案进行了对比。

4 国内主要的高铁覆盖方案对比

4.1 虚拟专网方案

对于中国移动，经过多年的网络建设，其基站较密集，尤其在市区，存在同一覆盖区内多小区重复覆盖的现象，尤其在市区的铁路沿线附近，信号复杂，采用现网优化方案，网络优化难度大，同时对铁路沿线的基站进行大量优化调整，必将影响原有的大网覆盖，带来大网的网络质量下降。因此中国移动在高铁覆盖方案选择时，多选择建设专网方式。对于采用专网建设方式，主要考虑以下四项关键技术。

4.1.1 网络带状覆盖。由于高铁列车在行使过程中频繁跨越不同小区，切换频繁，有可能会造成掉话等网络问题，影响网络质量。一方面，为减少移动台在高铁列车行驶过程中的切换次数，需要在高速铁路沿线建设以专门覆盖铁路为目的的带状虚拟带状网络，通过对带状网络的各个小区的位置、天线方向角等参数的调整，可以使高速铁路上的移动台首选在这个虚拟专网内部小区之间切换，而不在附近的大网内小区间切换，这样可以降低切换的次数，降低了掉话率；另一方面，由于专网内的各个小区的位置和间距是通过链路预算获得，这样可以在保证覆盖和小区间的切换重叠区域要求的前提下，使切换次数达到最小，从而提高网络质量。

另外随着技术和移动通信设备的发展，基站的形态也发生了根本的变化，现在主流的基站形态为BBU+RRU方式。在这种基站形态下，可以采用多RRU共小区技术，从而使几个RRU的覆盖区变成一个小区，移动台在这几个RRU之间移动，不发生切换，这样可以使移动台在十几公里的范围内，不发生切换，从而大大降低了切换次数，带来了网络质量的提升。

4.1.2 多普勒频移的抑制方法。多普勒频移主要与移动速度有关，因此我们可以减小列车相对与基站的移动速度，来降低多普勒频移的影响。降低移动台的相对移动速度，可以通过拉大基站与铁路之间的间距来减小移动台相对于基站的移动速度，但是由于基站和移动台的发射功率有限，其网络覆盖半径也有限，基站与铁路之间的距离越远，网络覆盖效果越差，因此不能简单地通过拉大基站与铁路之间的距离以降低移动台的相对移动速度，以免影响基站对铁路的覆盖效果。基于上述分析，在站点资源允许的情况下，建议高铁覆盖基站与铁路之间的垂直距离在100～300m之间。

4.1.3 高增益天线的采用，增加基站的有效覆盖范围。一方面，在基站的发射功率一定的前提下，采用高增益天线，天线的水平波瓣角变小，使无线信号的能量在某一方向上集中，从而使这一方向的基站有效覆盖范围增加；另一方面，较小的水平波瓣角小，也可以很好地控制专网小区信号外泄，降低对周边大网的影响。

4.1.4 采用功分器，避免基站内部小区间切换。根据上述的分析，影响高铁环境下移动通信网络质量的主要原因是频繁切换问题。在现网，一般一个基站有多个小区，而在同一基站的多个小区间，重叠覆盖区小，无法保证高铁列车快速运行，对切换区域距离的要求。因此在工程建设中，可以引入功分器这一器件，把一个小区的信号利用功分器平均分成两部分，用两幅天线辐射出去，这样一个小区变成两个扇区，而这两个扇区的信号来自一个小区，在它们之间不存在切换问题，从而解决了同一基站不同小区间的切换距离不够可能造成掉话的问题。

4.2 现网优化方案

对于中国电信和中国联通，由于自身的网络特点和投资特点，其在高铁网络覆盖方案选择上，多采用现网优化方案。

现网优化建设方案，考虑重点考虑以下五个关键技术：天线调整、波束宽度调整、功率调整、主覆盖小区梳理、切换/重选参数优化。

4.2.1 天线调整。天线调整是覆盖优化最优先考虑的方法，同时也是最有效的方法。在高铁沿线基站进行天线调整时，主要进行天线的方向角和下倾角调整，调整方向角的目的是为了使高铁覆盖基站小区的主瓣方向沿着铁路覆盖，提高铁路覆盖效果。在高铁沿线的基站覆盖中，应尽量减小下倾角的设置度数，以提高单站的覆盖范围。

4.2.2 波束宽度调整。结合基站的位置，小区天线覆盖方向，针对个别路段信号覆盖仍较弱，但又无法通过天线调整来解决的，可以通过调整天线波束宽度来加强信号覆盖。天线的波束宽度一般有四种取值：30、65、90、120。从取值我们可以看出来，波束宽度取值越小，能量可以更集中在铁路覆盖沿线，可以有效提高铁路沿线的覆盖效果。

4.2.3 功率调整。覆盖的优化除了调整天线和波束宽度调整之外，还可以调整小区的发射功率。功率设置过高，虽然可以提高小区的覆盖范围，但是可能会造成邻近的小区的干扰；设置过小，虽然可以降低干扰，但是影响覆盖，会造成部分区域存在弱覆盖的问题，所以在进行功率调整时，需结合现场详细的测试，进行综合考虑。

4.2.4 主覆盖小区梳理。切换是造成网络质量下降的一个重要因素，所以在满足覆盖的前提下，可以通过手天线调整、降功率、切换参数设置，甚至是删除邻区关系等手段，尽量将高铁沿线的某些非必要的小区剔除出高铁覆盖区，从而达到高铁沿线有明确的主覆盖小区，减少乒乓效应的发生次数。

4.2.5 切换/重选参数优化。切换、重选慢导致小区边界信号强度偏弱问题，可进行小区合并、调整切换迟滞、切换时延、加大小区偏置、迟滞、重选延迟等参数来解决。

乒乓切换问题，在车速很快的情况下，信号强度变化也快，乒乓切换往往会造成切换不及时而导致弱信号掉话。优化的手段有FR优化和切换参数优化两种，FR优化是优先考虑的方法，但天线调整往往比较费时，所以有时也可考虑通过参数优化来达到抑制乒乓切换的效果。

5 结语

随着中国高速铁路的不断提速，为移动通信的高铁覆盖带来了新的挑战，造成了网络质量的下降，严重影响了用户的感知，因此为了应对高铁的开通运营对移动通信网络质量的影响，需要研究和制动高速环境下的通信网络建设方案，改善高速列车上的通信质量，满足人们通信的需求，树立移动运营商的良好形象。

篇（5）

 

【关键词】综合运输；网络优化；车辆路径问题；双层规划；遗传算法

随着物流行业的不断飞速发展，多种运输方式被集成在一起共同发挥作用，综合运输体系不断完善，多式联合运输已经成为我国乃至国际物流及运输业发展的趋势。在整个物流环节中，从货品出发的源头开始，干线运输方式的选择、运输线路的优化以及末端配送的方案都是联合运输中的主要内容。在干线运输环节，公路、铁路、水运等运输方式都已发挥了重要作用，综合交通体系在国内和国际多个层次已经逐渐形成。

 

在干线运输环节的优化问题，包括两个方面，运输方式的选择和运输路径的优化，而两个问题又是相互影响的，因此本文合并为多种运输方式的联合运输优化问题。在这一方面已经有所研究。已有的文献大多是以运输时间长度、运输成本费用或者服务水平中的一个或多个作为研究目标进行最小化求解，建立联合运输路径的选择与优化的模型。魏际刚等对多式联运中系统协调问题进行了研究，提出了布局、结构、信息等5个方面的问题。刘舰等建立了基于综合运输成本最小和运输风险最小的多目标综合优化模型，孙华灿等建立了一个含路径合理性约束的联合运输路径优化模型。

 

在配送环节，一般定义为车辆问题（Vehicle Routing Problem，简称VRP）。蒋忠中等并采用模糊数表示车辆行驶时间和顾客服务时间的不确定性，建立了VRP的模糊规划模型；贺国先在满足车辆满载约束的同时充分考虑货物的运到期限，继而建立配送方案模型。求解配送路径优化问题的方法很多，常用的有旅行商法、动态规划法、节约法、扫描法以及蚁群算法、遗传算法和禁忌搜索等人工智能方法。

 

作为一个整体的物流过程，运输和配送都是不可缺少的，而且两者之间也是相互影响和作用的，上述文献中大多数只考虑了其中某个环节，问题设定有一定的缺陷性。基于此本文将干线运输的综合运输方式优化选择和车辆路径问题综合考虑，建立一个统一的模型研究该问题，将运输费用、中转费用、运输时间、配送费用等作为总成本联合优化。同时考虑到问题的复杂性，本文引入双层规划问题求解该模型，在优化物流成本的同时也充分考虑了用户配送选择问题。

 

1.综合运输问题

物流过程中综合运输方式完成一次运输任务的过程中，可包括任何两种方式之间的转换，即公-铁、公-水、水-铁、水-公、铁-水、铁-公。由于不同运输方式之间相对独立，运输方式的转换仅发生在枢纽点，不是任意位置。

 

一般来讲，物流过程都是以公路运输开始，以公路运输结束。但根据物流业务的不同，两头的公路运输过程可能有所差异，可能是直送，也可能是配送。为不失一般性，本文假定开头的一段公路运输过程，是直送，结尾的一段公路运输，是配送过程。配送过程的优化，就是VRP问题，直送过程，会涉及到运输方式和路径的选择，同中间环节的铁路运输、水路运输一起，构成联合运输的优化问题。

 

2.综合运输网络优化模型

综合运输虽然理论上从起点到终点中途可以多次变换运输方式，但在实际中，这样处理不但会大大加大运输成本，降低经济效益，而且考虑到物理设施建设的有限性，实际运作也不具有可行性，因此，根据当前运输领域运作实际，我们假定直接连接起点和终点都是公路运输方式，后续可根据需要变换方式和路径，并且整个物流过程中，变换运输方式最多2次，否则视为不合理路径。根据上述描述，可构建联合运输网络图如图1所示。但需要注意的是，终点位置并不是唯一的，终点位置会直接影响到配送总费用，终点位置的确定也就是设施选址问题。配送过程从图1终点出发，配送到附近的多个网点，完成整个物流过程。

 

2.1 综合运输优化模型

图3构建了一个无向图G=（V，E），V表示网络中的所有物流中转或起止节点；E表示边集，包括不同方式的运输线路和运输方式之间的转换连接。起点出发都统一用公路运输。模型假设在两个节点之间货物不可分割，即2个节点间只能选择一种运输方式，每个节点有资格和能力进行转变运输方式的操作，会花费时间和经济成本，但不考虑仓储费用。

 

联合运输环节建立模型如下：

目标函数由运输费用、变换运输方式费用（简称换装费用）构成。式（1）中表示从节点i到i+1之间，运输方式为k时的运输费用；，1表示选择该k种运输方式，0表示不选k种运输方式；表示在节点i由k到l的换装费用，，1表示节点i选择由k到l，0表示节点i不选择由k到l。式（2）表示2个节点之间只能选择一种运输方式，式（3）表示在某一个节点处，至多发生一次转换，式（4）表示如果在节点i运输方式由k转换为l，则从节点i-1到城市i，运输方式为k，从节点i到节点i+1，运输方式采用l。

 

2.2 车辆路径问题

车辆路径问题是指在客户需求位置已知的情况下，确定车辆在各个客户间的行程路线，使得运输路线最短或运输成本最低。配送中心配送的车辆调度及路线安排问题可描述为：在配送中心位置、客户点位置和道路等已知的情况下，对m辆车，n个客户点，确定车辆分配（每辆车负责的客户点）及每辆车的行车路线，使成本最小。

 

其中J为服务网点的集合，K为配送车辆的集合，QK是车辆的最大容量，Cij是从i到j的配送费用，dj网点j的需求量，Ujk是顾客被访问的顺序号，N是网点总数量，，若车辆k从顾客i行驶到j则为1，否则为0。式（6）为目标函数，以总的配送费用最小为目的。式（7）为每个顾客只能被服务一次的约束条件。式（8）为防止同一个地点之间巡回的约束条件。式（9）是车辆容量限制约束条件。式（10）是保证巡回路为封闭回路的约束条件，即车辆从物流中心出发，最后一定要再回到物流中心。

3.双层规划模型

篇（6）

分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)03-10695-02

1 引言

宽带城域网作为数据、语音、视频及其它新兴增值业务的承载平台，要求能提供99.999%的电信级可靠性。而传统的IP协议只能提供尽力而为的服务、传统的路由协议收敛也比较慢，只能提供99.9%的可靠性，已经不能满足承载实时业务的需求。

2 MPLS基本原理

MPLS（Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换）是一种将具有相同转发处理方式的分组归为一类（Forwarding Equivalent Class，转发等价类FEC）的分类转发技术。[1]在MPLS网络中，通过LDP（Label Distribution Protocol，标签分配协议）可以动态地建立一系列由源到目的LSR（Label Switching Router，标签交换路由器）的LSP（Label Switching Path，标签交换路径），形成逻辑的全网状拓扑结构。[2]进入MPLS网络的IP分组被封装成标签分组后基于标签高速网转发，而不需要进行复杂的路由查找和转发。MPLS结合了IP与ATM技术的优点，路由功能强大灵活，能满足各种新应用对网络的要求。

3 基于IP城域网的MPLS规划

3.1 规划基于IP城域网的MPLS域

使用华为Quidway S8016交换机组建基于IP城域网（Area 0）的MPLS域（MPLS Domain），其中核心层包括LSR1和LSR2两个节点，向上连接城域网出口LSR0，负责各种宽带业务的汇接。汇聚层节点与核心层使用主备线路互联，汇聚接入层业务，拓扑结构如图1所示：

图1 拓扑结构图

3.2 流量分担和网络备份

为了提高网络的可靠性，MPLS域中的流量一组主用到LSR1的链路上行，另一组主用到LSR2的链路上行，主用链路的cost（10）值小于备用链路的cost（30）值。在正常工作情况下，LSR1和LSR2共同分担整个网络流量，当其中一个节点失效后，另一个节点能够承担起所有的流量，保证业务的正常运行。[3]可以同时使用以下两种方式：

静态路由协议：静态路由是由管理员手工配置而成，优点是配置简单、易于维护、不消耗路由器和链路资源并可以为重要的应用保证带宽。因此，为保证骨干网核心层链路带宽和可靠性，在LSR1上配置两条静态默认路由，高优先级指向LSR0，低优先级指向LSR2。而且一定要使LSR1与LSR0互联的VLAN仅包含其和LSR0互联的物理接口，这样，在上行物理接口down掉后，VLANif接口也是down掉了。保证了高优先级的静态路由失效，而低优先的静态默认路由生效。LSR2也做同样配置。但是当网络故障发生后，静态路由不会发生自动变化，必须有管理员的介入。

动态路由协议：IP动态路由协议是最基本的网络层可靠性保障机制，负责进行网络层IP转发路径计算，当主用路由或者节点发生故障导致原数据转发路径中断时，对数据转发路径进行动态重新计算，自动使用备份链路。由于整个系统运行在一个区域AREA 0中，所以城域网的IGP选择OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先协议）协议。其优点是提供路由分级管理，在减少网络振荡的同时路由变化收敛速度快（平均水平在秒一级）。通过加快链路之间Hello消息的发送频率，加快SPF计算速度和为路由更新消息设定高优先级等优化措施，OSPF可以快速发现、处理故障，并且准确快速地进行路由更新，加快路由协议的收敛，通过优化IGP路由协议可以实现小于1s的收敛。对于传统IP业务这个恢复时间可以接受，但是对于承载实时业务等多业务的电信级IP网来说要求毫秒级恢复响应时间，传统IP动态路由技术和这一要求有很大差距。

3.3 MPLS快速重路由

MPLS快速重路由（Fast Reroute，FRR）技术优势是：可以提高保护恢复的速度；通过有选择的在网络薄弱环节配置保护能力，避免了在可靠网络重复保护、无谓消耗核心网络资源；可以实现在没有信令介入情况下，由故障检测点直接对故障链路流量根据预先设定的保护路径进行重定向。启动FRR的方法是在LSP的入口LSR使用“ip-reroute”命令，入口LSR会向LSP上的所有LSR发送信令，每个LSR都计算出一条旁路下一跳LSR的备份LSP，当LSP上的LSR检测到下游故障时，由该LSR将本地将流量切换到备份LSP内。

FRR切换时间由两部分组成：一部分是链路/节点失效的检测时间，可以通过双向失效检测协议（BFD协议）或RSVP Hello（Resource reSerVation Protocol，资源预留协议）实现。BFD是一种不依赖于任何其他协议或应用、不影响设备性能的硬件实现办法。BFD协议通过定期发送基于UDP的故障检测数据包，检测和判断传输链路、光接口和设备端口的中断故障以及链路层以上存在的误码、丢包等软故障。缺省检测间隔是10ms，连续3次检测到故障（即30ms）就判断链路故障。另一部分是切换流量的时间，主要由CPU及系统的负载程度决定。S8016的高可靠性设计（主控板和网板的主备倒换和路由表一致性检查）配合MPLS流量工程技术完全可以使切换在20ms内完成。因此MPLS FRR可以提供50ms内的保护切换，完全满足城域网承载实时多业务的可靠性需要。

4 结束语

对城域网MPLS域内链路进行系统地规划，使用FRR并结合BFP、流量工程等技术，完全能够满足骨干网络对电信级的高可靠性要求。

参考文献：

[1][美]Eric Osborne,Ajay Simha.基于MPLS的流量工程[M].张辉,卢炜.北京:人民邮电出版社,2003.18.

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中图分类号: TN91文献标识码: A文章编号: 1007-3973 (2010) 04-047-02

1 前言

随着农村经济的不断发展,广大农民朋友在物质生活水平不断提高的同时也对精神生活产生更高的需求,为适应这一需求,也为增加公司效益,各网络公司也都加大了农村网络的扩建和投资。在此,根据我个人的工作经验,从机房的建设、干线路由的建设和分配网络的建设三方面来具体谈谈农村有线电视网络的规划与设计。

2 机房的建设

2.1 机房的选址

机房的位置应位于所要覆盖自然村的中心位置,机房距离最远自然村最大距离不能超过10KM(图1),这样不仅方便网络的施工和维护,还有利于将来双向网络改造和增容。通常出于安全和用电等各方面的因素的考虑,机房都设立在乡(镇)政府内,这样的话不但安全,而且用电也比较正常。如果条件不允许的话也可以将机房设在学校或民房内。将机房设在乡(镇)政府所在地的还有一个好处是:这些地方一般情况下人口都比较集中,而且经济状况相对于其它地方来说也更为发达,入户率相应就比较高,这样的话不仅便于前期用户的发展和资金回收,同时也能起到很好的宣传作用。

图1机房位置选定示意图

2.2机房的建设

首先:机房的大小要根据实际需要来定,并不是说越大越好,太大的话,会增加很多没必要的投入;太小的话,影响将来其他业务的开展;因此,必须有个科学合理的规划才行。其次:机房在建设过程中,要根据实际需要敷设用电线路,要有独立的接地系统,对门窗该加固的一定要加固,必须做到防火、防盗、防雷同时还要防鼠。最后:要对周边的供电情况进行调查,如有必要可在机房增加UPS电源。

2.3 注意事项

机房是整个网络的核心,因此必须做好“防火、防盗和防雷”工作,因为无论哪一样对机房造成的破坏都是很严重的。我们必须定期对各无人值守的机房进行检查,在条件允许的情况下,可以在机房安置远程监控系统,从而将各种安全隐患消灭在萌芽状态,以确保各项工作都万无一失。

3 干线路由的建设

3.1 杆路的选择

干线路由一般都采用自建杆路,虽说这样前期投资较大,但是避免了借用其它杆路而带来各种纠纷与安全隐患。由于电信的杆路已经基本实现村村通,并且规划也比较科学;因此,在我们的杆路建设过程中可以以电信杆路为参考,这样可以节省大量的勘测费用和时间;当然,我们还要根据自身的实际情况而定,不能一概照搬。

3.2 干线光缆的确定

首先要对整个乡镇进行整体规划,这是一个比较重要的过程,因为它直接决定了将来网络的规模和投入资金的多少。因此,必须对各村的整体情况要有比较全面地了解,在规划的过程当中确定好各村的光节点位置与数量。通常每个光节点预留2芯光缆,将沿路各光节点集中起来统一起来从而确定的主缆芯数(详见图2)。

图2 干线光缆分布示意图

3.3 注意事项

新建杆路在规划的过程中尽量规划在视野开阔地带,这样不仅方便施工和维护,而且对盗窃光电缆的犯罪分子有一定的威慑作用;同时还要做好宣传工作,并且在光缆上悬挂明显的警示标志,这样可以在很大程度上保证光缆干线的安全。

4 分配网络的建设

4.1 杆路的选择

由于农村地广户稀,如果都采用自建杆路的话,往往投资成本都很高,与相对较低的入户率相比,这将会是一个很大的包袱,有时甚至会出现新建杆总数比接入用户数还多现象;因此,对于农村网络的敷设而言,杆路的选择至关重要。我个人的经验是:与村上和供电局协商,给对方一定的优惠条件,从而利用已有的电力杆路架设村内的分配网络。

4.2 分配网的设计

由于现在城区已经开始实施双向网络建设,因此分配网采用860MHZ系统设计,先只满足单向的有线电视模拟信号,兼顾以后传输单向的有线电视数字信号和将来的双向传输。分配网通常采用星型拓扑结构,但是由于受到地理环境等各方面的影响,要想完全采用星型结构通常是很难实现的,所以大部分的农村网络都采用星树结合的拓扑结构,但要坚持以星型拓扑结构为主。考虑到农村用户比较分散的特点,根据用户的分散程度,通常采用300-500户为一光节点,有条件的话可以将每个光节点的覆盖范围控制在300户以内(见图3)。如此一来,干线距离就不会很长,一般情况下放大器的级联不会超过三级,干线部分我们就可以采用价格相对便宜的75-9电缆,同时干线部分只占用较少的性能指标,从而可以将节省下来的指标留给用户放大部分(这部分我们可以用价钱比较低廉的国产模块放大器件),下线部分采用75-7电缆,并且只在有用户的地方作下线,这样不仅能够节省材料而且可以有效的防止用户私拉乱接;如果整条街道都没有用户的话,可以暂时考虑不布网,这样不仅可以节省资源(材料和用电),而且可以避免因盗窃和损坏而造成的损失。

图3 分配网施工图

4.3 供电系统

供电方面我们采用60V集中供电形式,这样的好处有2点,首先:供电器的安装位置比较灵活,我们可以为供电器选择一个安全、可靠的接入点;其次:在设备的安装,调试过程中更加方便、安全,并且便于维护和管理;最后:末级放大器之后的电缆和分支器都不需要过电,因此,分支器建议采用普通室内型分支器,分支器与电缆连接建议采用普通F头,再加防水盒保护,这样很大程度上减少布网成本(见表1)。由于电流在主干电缆中传输,这就要求我们在施工过程中每一个接头都必须科学规范并做好防水处理,这样才能保证网络安全运行。

表1两种连接方式成本对比表

注:分支器型号为4分支,价格参照咸阳广电网络采购价。

3.4 注意事项

当村内网络敷设在电力杆路上时,一点要做好安全防范工作,在与电力线交叉或距离过近的位置增加防电护套,同时做好接地工作,并且在电力杆末端位置增加拉锚;当村子在公路两侧,尤其是在省干、市干线路两侧时,应尽量减少跨路线缆的次数,以减少可能存在的安全隐患;在分支分配器的空余口应增加75欧姆的终端负载,以免出现信号泄露和形成干扰。

5 总结

以上几点,是本人在实际工作中的经验之谈,限于本人能力有限,难免出现不足之处。规划设计工作有其自身的多样性及地域性特点,必须因地制宜、科学规划设计,才能建设出适合自身发展需要的有线电视网络。

篇（8）

危险物品是一类具有物理、化学或生物特性的物品，容易在生产、贮存和运输中引起泄漏、燃烧、爆炸和中毒等灾害事故，往往对影响范围内的人口、财产和环境造成严重伤害。为了尽量减小危险物品的运输风险，实践中常采取强化驾驶员培训、规定危险物品容器规格、规范危险物品的运输车辆标志和安全技术条件等措施。

在已有的研究中，考虑了运输管理者和运输者的相互作用和不同决策目标。但是，尚未考虑路段风险和费用参数的随机性，尚未评价参数随机性对运输管理者和运输者决策行为的可能影响，也未研究其对危险物品运输网络设计的影响，难以保证危险物品运输网络的稳健性。鉴于此，笔者在已有研究的基础上，构建了在随机性风险和费用参数条件下，运输管理者和运输者相互作用的随机双层规划模型，上层模型描述运输管理者规划危险物品运输网络使风险最小，下层模型描述运输者在运输管理者规定的危险物品运输网络中选择路径使运输费用最小。设计了基于随机模拟的遗传算法求解该随机双层规划模型。

为便于研究，本文作如下假设：假设在危险物品运输网络的设计中，运输管理者仅考虑使运输风险最小，运输者选择运输路径仅考虑使运输费用最小。采用事故率风险模型测度危险物品的运输风险，以事故率表示路段的单位运输风险值，即每十亿车·公里发生的事故次数。假设运输网络中路段运输费用和风险具有随机性，服从对数正态分布，忽略动态性。因此本文模型属于静态模型，适用于中长期危险物品交通规划和政策评价。忽略路段上危险物品交通量对路段行程费用和风险的影响，危险物品的交通分配服从最短路分配原则。

模型求解

双层规划问题是一个NP-hard问题。其求解算法主要有极点搜索方法、罚函数方法、分枝定界法、进化逼近方法等。随机双层规划问题由于参数具有随机性，增加了问题的复杂性。对随机变量为连续型随机变量的情形，可以采用以抽样为基础的分解和近似策略，用一系列抽样点的积分值表达期望值，从而将其转化为确定型规划。其中，蒙特卡洛积分策略可以描述为：设机模拟的遗传算法求解随机双层规划的思想可以表达为，在上层规划可行集中随机产生初始种群，种群中的各个个体对应不同的危险物品运输网络设计方案；根据上层规划的随机种群，求解下层规划对应的随机规划问题，并将计算结果反馈给上层规划。上层规划根据反馈结果计算上层规划种群中个体的适应度，并对种群进行选择、交叉和变异等操作。循环迭代上述过程，直至满足中止条件。

基于随机模拟的遗传算法的具体步骤如下：

Step1：随机抽样。随机产生服从相应概率密度函数的个样本。

Step2：输入参数。输入种群规模，交叉概率，变异概率和迭代次数。

Step3:产生初始种群。在可行集中随机产生规模为pop_size的初始种群。

Step4:适应度计算。根据蒙特卡洛积分策略，计算个体的目标函数值和适应度。

Step5:遗传操作。对种群进行选择、交叉、变异和重插入等遗传操作。

Step6:中止条件判断。如果群体中的最优适应度在规定的进化代数内没有改善，或者迭代达到规定代数，停止迭代。此时具有最优适应度的个体作为最优解。否则转Step4。

算例分析

设有如图1所示的运输网络，共有8个节点和15条路段。路段事故率和费用值均服从对数正态分布，概率密度函数的均值和均方差见表1所示。为简化计算且不失一般性，设路网中危险物品有2个OD对交通量，第1类危险物品从节点1到节点8的交通量为1，第2类危险物品从节点2到节点8为的交通量为1，其中路段6-7、6-8和7-8上两类危险物品的事故率和费用概率密度函数不相同。

为了研究危险物品运输网络规划问题，分析三种情景。第一种情景是忽略运输管理者的管理行为，假设管理者不规定危险物品运输网络，运输者可以选择任意路径通行危险物品运输车辆。此时，危险物品运输网络规划问题，本质是运输者选择运输路径使运输费用最小，对应的规划模型是模型式(1)～(6)忽略上层规划的情形。第二种情景是忽略运输者的路径选择行为，认为运输者必须选择运输管理者指定的风险最小路径。此时，危险物品运输路径规划问题，本质是运输管理者规划运输路径使运输风险最小，对应的规划模型是模型式(1)～(6)忽略下层规划的情形。第三种情景是同时考虑运输管理者和运输者的决策行为，认为运输管理者和运输者相互作用。运输管理者的决策影响运输者的决策，运输者是在运输管理者规定的危险物品运输网络中选择运输模式和路径，作出出行决策，从而使运输费用最小；同时，运输者的决策又反过来可以影响运输管理者的决策行为。此时，危险物品运输路径规划问题，本质是运输管理者和运输者相互作用的双层规划模型，对应的规划模型是模型式(1)～(6)的情形。根据双层规划模型式(1)～(6)，不同情景下的求解结果见表1。

表1中的数据表明，三种情景的求解结果和目标值并不一致。在事故率和费用值忽略随机性（取点估计值）情形下，最小费用路径是1-3-8和2-5-6-8，最小风险路径是1-3-8和2-5-7-8，考虑管理者和运输者相互作用时的最有路径是1-3-8-7-5-2，此路径具有最小的风险值92.1801，但是费用值87.5093远大于最小费用值22.9930。在考虑参数随机性条件下，具有类似的结论。结果表明，危险物品运输网络规划中，采用不同的规划主体和规划目标，会产生不同的规划方案，为保证网络规划的科学性，应该考虑运输管理者和运输者决策行为的相互作用。

篇（9）

近年来，随着经济发展和新农村建设的推进，有线电视已经逐渐进入千家万户，并且网络方式逐渐从模拟过渡到数字化，由单向管理变为双向管理，增强了有线电视用户的自主选择性。这是新农村建设中的一项重要举措，也是规范有线电视网络的必要途径之一。但是在新形势下，对有线电视网络的管理面临新的机遇和挑战，电视网络不仅要方便统一管理，提高经营效率和效益，更要适应广大用户的实际需求。长期以来农村电视网络的管理方式并不理想，以致电视网络常年滞后，难以得到更新。本文针对我国一些农村的有线电视管理经验，初步总结了规范有线电视网络的一些有效举措。

一、规范服务制度

一般而言，广电网络公司在农村电视网络管理中居于垄断地位，竞争机制的缺失使得运营商的服务态度和服务制度都不尽人意。规范的管理往往取决于细节，所以服务制度有必要得到改善。建立规范合理、人性化的管理制度，不仅有利于了解到用户需求和意见，还能从根本上提升自身的经济效益。

（一）服务程序标准化

在统一规范的管理制度的基础上引导服务程序，力求服务程序规范化。在标准化的服务制度的指引下，确定规范的服务程序和环节。对所有用户一视同仁，提升工作人员的服务态度和效率。通过为服务环节制定统一的标准，不仅能提高职工的业务素质，明确职责所在，在有效的服务过程中提升自身技能，进而提高网络公司的整体运营效率和质量。

（二）服务态度主动化

作为企业，就应本着“顾客是上帝”的原则来对待所有客户，全心全意为民谋利，维护用户的合法权益，将服务态度由被动变为主动。为了更好地满足有线电视用户的实际需求，广电网络公司应做到以下几点：首先，应对电视网络发生的突发状况，要有系统的维修程序和规定。比如信号中断、网络不稳定等情况，应及时予以检查和维修，在规定时间内完成维修任务。其次，完善服务体系，各乡镇设立专门的网络服务点，负责处理有线电视网络的业务受理、收费缴费、安装、系统维护、用户咨询等工作，确保有求必应，处理及时。再次，网络管理工作人员在与有线电视用户的沟通过程中，态度尽量热情友善，变被动为主动。沟通方式除了电话和网络以外，还可以通过实地调查等方式进行，切实了解客户需求并及时予以解决。

二、规范成本管理

广电网络公司作为以营利为目的的企业，只有规范成本管理，才能实现成本的最小化和利益的最大化，从而提高企业的整体经济效益。规范成本管理应从财务管理、资产管理等方面进行。

（一）合理分布服务点

为了避免企业内部出现人多事少或人少事多的现象，应该合理安排服务部门和分布点。当前体制下，很多乡镇没有网络服务点，县级网络公司闲置部门人多，实际外出维修人员相对较少，应把县级闲置人员下派到乡镇，设立网络管理服务站，根据乡镇人口分布状况和地形分布等因素确立乡镇网络服务站的位置和规模，以免浪费不必要的人力和财力。

（二）财务管理

作为成本管理的核心内容，财务管理在企业内部的管理占有举足轻重的地位。部分乡镇由于没有网络管理站点，在财务管理上存在各种不力，比如发票不正规、用户消费档案管理不到位，收支情况缺乏必要的监管，乱收费等等。为了杜绝这些现象，要从以下几点进行完善：首先，建立规范的财务系统，保证财务正常运营。其次，让员工积极参与到财务管理中来，为如何理财出谋划策，使用最小的支出谋求最大利益。最后，建立合理的收费制度，定期缴费，提前催费，收费后建立真实全面的档案。严格监管收费程序和费用。

（三）资产管理

企业资产以档案形式进行管理，将责任明确到位。对有线网络的收费情况定期进行审计和总结，分季度或者分年进行。在科学发展观的指引下积极引进节能环保的硬件材料，以提高网络设备的使用寿命和周期，减少不必要的维修和更换费用。此外，提高能源的利用率，特别是偏远地带，根据实际情况将废弃设备回收利用，节约开支。

三、规范人事管理制度

优秀的企业领导是决定企业成败的关键，所以网络公司应该慎重选择和聘任领导。电视网络公司的负责人除了应具备必要的专业知识和技能以外，还要具备良好的个人素质和管理能力，并经过重重选拔之后上任，在试用期合格后方可正式上任。而乡镇网络服务站应该是在技术上占优势的管理人员，具备良好的网络安装和维修技能，直接服务地方电视网络。同时，以合理的奖励制度来促进企业的发展的电视网络的优化，根据每个乡镇的运营情况优劣，予以适当的奖惩。

四、结束语

如今，作为人们日常生活必不可少的有点电视，只有在规范的管理下方能保证电视网络的正常运行。所以，广电网络公司应该本着服务优良化、成本最小化和人事管理规范化的原则，对当地有线电视网络进行有效管理。

参考文献：

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中图分类号： TP393

文献标志码：A

0引言

近年来，物联网因其巨大的应用前景已成为各国政府、学术界和工业界极度重视的研究热点。无线传感器网络（Wireless Sensor Network， WSN）是由部署在监测区域内大量传感器节点相互通信形成的多跳自组织网络，是物联网底层网络的重要技术形式。目前大规模无线感知网络在军事、智能交通、环境监测、地震冰灾和现代农业等领域的应用需求非常迫切[1]，而如何有效解决能耗问题[2]，提高网络生命周期一直是其核心研究问题[3]。

现有的物联网中无线感知网络的规模一般都较小，节点数目大多在几十到几百个。而在大规模的监测系统应用背景下，为获取精准的监测数据，通常需在监测范围内布置大量的传感器节点来采集数据，呈现出分布范围广、规模大、数量多且密度不均匀等特征。另外，若大量传感器节点将感知到的数据经过多跳传输到汇聚中心会加快汇聚点周围节点的能量消耗，即产生能量空洞问题[4]，从而缩短了网络生命周期。

针对大规模传感器网络中节点数量多且分布不均匀的情况，提出一种基于区域分簇的大规模无线传感器网络生命周期优化策略（Regional Clusterbased lifetime optimization Strategy， RCS），该策略将大规模网络划分成区以均衡簇首分布，各区彼此独立，区内并行采用不均匀分簇以缓解能量空洞问题；簇间通信时构建基于网络能量代价的最小生成树，合理有效地进行多跳路由。实验结果表明，该算法能有效提高网络运行效率，均衡网络能量消耗，延长网络生存周期。

1相关工作

在无线传感器网络体系结构中，基于分簇的层次式路由具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等优点[5]。经典的低功耗自适应集簇分层协议（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy， LEACH）[6]随机选举簇首，并以单跳方式让簇首与汇聚点直接通信。基于簇首距汇聚点距离较远，又传感器节点通常由电池供电而受能量约束，研究表明，簇首与汇聚点通信时采用多跳路由更有利于节约能量[7]。Younis等[8]提出的混合式分簇（Hybrid EnergyEfficient Distributed clustering， HEED）协议先根据节点的剩余能量选取簇首，然后以簇内部通信代价的高低竞争选出最终簇首，由于需要在簇半径内进行多次消息迭代，其通信开销也比较显著。文献[9]首次提出利用非均匀分簇解决能量空洞，但其考虑的是一个异构网络，簇首为超级节点，且事先计算好节点部署位置，无动态构造簇的操作。文献[10]提出的聚类方案（EnergyEfficient Clustering Scheme， EECS）中，通过考虑候选簇首到汇聚点的距离远近构造不均匀的簇来均衡簇首负载，但其只是在局部比较节点剩余能量，没有从整体协调节点能耗，并且簇间通信同样采用单跳通信，限制了算法的扩展性，不适合在大规模网络中使用。

Li等在文献[11]中提出了一种将非均匀分簇与簇间多跳路由有机结合的路由协议（EnergyEfficient Uneven Clustering， EEUC），利用非均匀竞争半径使得靠近基站的簇的成员数目相对较小，从而簇首能节约能量以供簇间数据转发使用，均衡网络中所有节点的能量消耗。文献[12]中继承非均匀分簇结构，并在此基础上结合蚁群算法进行路由优化，引入链路可靠性和实时性参数进行多路径搜索，更新信息素并设计下一跳概率公式，但是这样的策略易陷入局部最优。文献[13]则针对网络中耗能不均问题提出一种基于马尔可夫博弈的能量均衡路由算法，定义了能量和信誉值的二元收益函数，给出节点转发的状态转移概率，并根据收益函数进行能量调节，求解出能量和收益之间的均衡系数，促进节点间的合作，实现节点能量的均衡消耗。另外，随着传感器网络应用的拓展，网络服务质量（Quality of Service， QoS）路由算法也成为研究的热点之一[14]。

上述优化无线传感器网络生命周期的方法主要可以归纳为：1）现有的算法在感知节点庞大的情况下，因网络内每个节点需参与簇首竞争进行比较，整个网络消息量会因此骤增，效率不高。2）节点竞选簇首时考虑其剩余能量虽有利于均衡网络能耗，但在节点分布密集程度不同时可能当选的簇首不理想，不能均衡节点能耗。

因此，本文提出的基于区域分簇的大规模无线传感器网络生命周期优化策略RCS是在传感器节点数量庞大、分布不均的情况下先划分网络进行局部并行分簇，不仅减少通信量，提高运行效率，也能均衡簇首分布。采用不均匀分簇，并设置时间阈值控制簇首竞争的比例，提高竞争效率。在簇间通信时综合考虑簇首节点之间的通信能耗、剩余能量和与Sink的距离来构建基于网络能量代价的最小生成树进行多跳路由，均衡簇首能耗，从而有效延长网络生命周期。

2大规模传感器网络的区域划分策略

2.1网络模型及假设

考虑在一个矩形监测区域内随机部署n个传感器，周期性监测周围环境进行数据采集，汇聚点Sink位于区域中心。假设此时网络能覆盖全部监测区域。si表示第i个传感器节点，则节点集合为S={si1≤i≤n}。有以下假设：

1）所有节点都是同构的，且都有唯一的ID；

2）节点部署后均不会发生位置移动，可通过某种定位算法获知自身的地理位置；

3）链路对称，若已知对方发射功率，可根据接收信号强度指示（Received Signal Strength Indication， RSSI）计算其到发送者的近似距离；

4）根据接收者的距离远近，节点可以自由调整其发射功率以节约能量消耗。

2.2能耗模型

无线传感器网络中节点的能耗来源主要有数据的采集、融合与传输，其中数据传输所消耗的能量远远大于其他部分的能耗[16]。因此，本文主要考虑网络中数据传输能耗，采用典型的无线通信能量耗费模型，见式（1）。节点发送l比特的数据到距离为d的位置，其能耗为：

ETx（l，d）=

lEelec+lεfsd2，d

lEelec+lεmpd4，d≥d0 （1）

其中，Eelec表示发射电路损耗的能量。若传输距离小于阈值d0，功率放大损耗采用自由空间模型；若传输距离大于等于阈值d0时，采用多路径衰减模型。εfs、εmp分别为这两种模型中功率放大所需的能量。同样，节点接收l比特的数据消耗的能量为：

ERx（l）=lEelec（2

此外，用EDA表示融合单位比特数据消耗的能量，即簇首节点进行簇内数据融合的时候，每处理1b的数据需要的能量损耗为EDA。

2.3网络分区

在已有算法的初始阶段，网络中所有节点都要在全局内进行判断是否成为簇首节点，并在簇首选定后以自组织的方式形成簇，这就需要一系列的广播和设置工作。在节点数目庞大且分布不均匀的情况下，由于所有节点都要参与比较，从总体上看，整个系统发送的广播数量非常多。图1给出本文网络分区拓扑示意图，感知节点随机分布在监测区域内，有密集程度区分，Sink节点位于区域中心。

本文采用层次聚类算法先将大规模网络划分为若干子区，各区独立选举簇首和分簇以提高并行效率，减少所有节点的能耗。在网络分区阶段，节点首先将自己的位置信息发送给汇聚点，由汇聚点根据节点间的距离将整个网络划分为多个子区域，规定每个节点只隶属于一个区。划分结束后，由汇聚点向节点广播子区划分的相关信息，最后由各个节点根据这些信息及其位置确定所属的子区。划分好的子区在整个网络生命周期内固定不变，以减少频繁分簇的能量消耗。

由式（1）可知，节点之间数据传输的能耗与距离密切相关，所以分区时采用凝聚的层次聚类方法――AGNES（Agglomerative Nesting）[17]，基于节点间距离对各节点进行聚类划分网络，划分后的各子区内节点分布相对均匀。需要注意的是，这里只考虑距离因素，而对其他可能对网络生命周期也有影响的因素如剩余能量不作考虑，因为节点的剩余能量是实时变化的，这样会导致分区也要动态变化。为防止过度拟合，减少离群点对聚类结果的影响，需设定阈值M（M∈（0，1）），即当被聚类的节点数占总数的比值为M时，聚类停止。这样，将分布相对均匀的节点划分到一个区域里，各区节点只需进行局部通信来竞选簇首，既改善簇首分布不均匀问题，又减少了通信代价。

如图2所示，经过聚类后，图1的整个网络会被划分成3个密集程度不同的子区。在数据传输过程中，子区内的感知节点将数据传给竞选出的簇首再传给汇聚点Sink；而对于子区之外的感知节点，称为离群点，在数据传输过程中，选择距其最近的簇并将数据传输给区内与其最近的节点或是直接传给汇聚节点Sink。

3分布式的区域内分簇策略

从图2中可以看出，监测区域内感知数据需以多跳的方式传送到汇聚点，易导致在汇聚点周围形成能量空洞，进而无法将感知数据送达到汇聚点，严重影响网络寿命[2]。实验结果[18]表明，一个传感器网络生命结束后，总的节点剩余能量超过90%。本文经过上述网络分区后将网络划分为若干个子区，各区彼此独立，而区内依据局部竞争，采用分布式的不均匀分簇策略以缓解能量空洞问题，有助于提高竞选效率，延长网络生命周期。

3.1分簇策略

本文分布式的区域内分簇策略按周期性进行数据采集，每轮包括设置和稳定两个阶段，在设置阶段完成簇首竞选和组簇的工作，数据的收集和融合处理、簇间通信则在稳定阶段进行。在设置阶段开始时，汇聚点Sink广播一条用于网络初始化的消息，节点根据接收到的消息强度计算与 Sink的距离。

3.1.1 竞选簇首

同EEUC[10]中，参与竞选的候选节点都维护一个邻居节点表，见表1，并按一定规则竞争出最终簇首。

表1中，id字段为节点的唯一标识；state字段表示节点状态，为“Candidate”；Eres是邻居节点的剩余能量；dtosk是邻居节点到汇聚点Sink的距离长度。

规则1在竞选过程中，若候选簇首si宣布其竞选获胜，则在si的竞争半径内的所有候选簇首均不能成为最终簇首，需要退出竞选过程。

而候选簇首si的邻居节点集合包括与si具有规则1所约束的竞争关系的所有候选簇首节点，其定义如下：

定义1在RCS簇首竞选算法中，候选簇首si的邻居节点集合si.Neb为：

si.Neb=

{sj|sj是候选簇首，d（si，sj）

每个候选簇首的竞争范围为Rcomp[9]，见式（3）：

[12]MIAO C， CHEN Q， CAO J， et al. Energy balanced uneven clustering algorithm based on ant colony for wireless sensor network[J]. Journal of Computer Applications， 2013， 33（12）： 3410-3414. （缪聪聪 陈庆奎 曹剑炜，等. 基于蚁群的无线传感器网络能量均衡非均匀分簇路由算法[J]. 计算机应用， 2013， 33（12）： 3410-3414.）

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