通信网络的设计问题

合集下载

通信工程建设存在的问题及对策

通信工程建设存在的问题及对策

通信工程建设存在的问题及对策通信工程建设是现代社会信息化时代发展的核心产业之一,对于国民经济的发展和社会进步起着至关重要的作用。

然而,当前在通信工程建设中还存在着许多问题和挑战,这些问题不仅对通信行业本身的健康发展产生影响,也对其他行业的发展产生着重要的影响。

本文将探讨通信工程建设存在的问题及对策。

一、问题描述1. 网络建设不合理:在某些地区,网络建设过于集中,而在其他地区缺乏网络覆盖,导致了“包容”和“不包容”现象的出现。

2. 基础设施建设滞后:在某些地区,由于历史原因和地理条件,通信基础设施建设滞后,并存在显著的生产和生活影响。

3. 稳定性不足:网络稳定性不足,尤其是在应对灾难和突发事件时,网络的应急响应和服务支持能力不足。

4. 业务水平不及时:竞争激烈的市场需求,内部业务的复杂性和多样性增加,需要使用更加协作、更加智能的技术平台。

人力资源和管理水平等因素,限制了业务升级的速度和效果,长期存在的问题更加突出。

二、对策1. 优化网络建设布局:从国家战略和城市规划出发,对网络建设进行优化调整,实现地区网络覆盖均衡。

同时,还应加快网络升级改造,引入新技术和新业务,促进网络产业向智能化和人性化方向发展。

2. 加快基础设施建设:政府加大基础设施投入,加快移动、宽带和互联网骨干网建设,扩大通信基础设施覆盖范围和提高基础设施建设标准。

同时,应推广新型无线网络技术和应用,提高基础设施网络的带宽和容量,提高网络稳定性和可靠性。

3. 提高网络稳定性:加强稳定性维护和运营管理,提升网络的应急响应和支持能力。

在建设和运营过程中,应加强安全风险管理和信息化技术水平,提高网络抗干扰能力和防攻击能力。

4. 加强业务创新:加强有关产业的技术创新,加强管理创新和服务模式创新。

通过互联网平台、大数据、物联网等新技术的应用,推动业务升级和创新,为用户提供更加贴心和高质量的服务。

同时,加强人才培养和科技创新,提高业务水平和服务水平。

电力通信网络存在的问题及优化技术

电力通信网络存在的问题及优化技术

电力通信网络存在的问题及优化技术电力通信网络是电力系统的重要组成部分,它承担着电力系统的监测、控制和故障诊断等重要功能。

随着电力系统的规模不断扩大和通信技术的不断更新,电力通信网络也面临着一系列的问题,如通信质量低、网络安全性差、通信能耗高等。

针对这些问题,各国的电力通信网络优化技术也在不断发展和完善。

本文将就电力通信网络存在的问题以及优化技术进行探讨。

一、电力通信网络存在的问题1. 通信质量低电力通信网络与一般的通信网络相比,要求更高的通信可靠性和实时性。

由于电力系统的特殊环境和通信网络的特点,电力通信网络往往面临着通信质量低的问题,如信号弱、丢包率高、传输延时大等。

这些问题对电力系统的监测、控制和故障诊断等功能产生了不利影响。

2. 网络安全性差电力通信网络作为电力系统的重要支撑,其安全性一直是一个备受关注的问题。

由于网络设备和通信协议的漏洞、网络攻击和恶意程序等因素,电力通信网络面临着来自内部和外部的安全威胁,如数据泄露、网络瘫痪等。

3. 通信能耗高随着电力系统的规模不断扩大和通信技术的不断更新,电力通信网络的设备数量和数据量也在不断增加。

这就导致了电力通信网络的通信能耗不断上升,给电力系统的运行成本带来了不小的压力。

二、电力通信网络优化技术针对电力通信网络存在的通信质量低的问题,可以采取一系列的优化技术来提升通信质量。

采用多径传输技术来提高信号的覆盖范围和抗干扰能力;采用信号增强技术来提高信号的传输强度和稳定性;采用数据压缩技术来减小数据传输量,降低传输延时等。

为了提高电力通信网络的安全性,可以采取一系列的网络安全技术来加固网络的安全性。

加强网络设备和通信协议的安全防护措施;加强网络监测和入侵检测技术,及时发现并阻止网络安全事件的发生;加强网络故障恢复和应急响应技术,减小网络安全事件的影响等。

为了降低电力通信网络的通信能耗,可以采取一系列的节能技术来降低通信设备的能耗。

采用低功耗设计的通信设备和芯片,减小设备的功耗;采用智能休眠技术来降低设备的待机功耗;采用能量回收技术来利用通信设备产生的废热等。

5G通信网络的设计与性能优化

5G通信网络的设计与性能优化

5G通信网络的设计与性能优化章节一:引言(约200字)5G通信网络的发展已经变得日益重要。

本文将探讨5G通信网络的设计与性能优化。

随着互联网的迅速发展和无线通信技术的不断突破,人们对于更快、更可靠的通信网络的需求也日益增长。

因此,设计和性能优化成为共同关注的焦点。

本文将结合现有的研究成果和实践经验,介绍5G通信网络的设计原则和性能优化策略。

章节二:5G通信网络的设计原则(约300字)5G通信网络的设计需要考虑多个因素。

首先,网络的可靠性和稳定性是最基本的要求。

通过合理的网络拓扑结构设计和冗余保护机制,可以降低通信中断的可能性。

其次,网络的容量和带宽需求也是重要的设计考虑因素。

随着大量智能终端设备的普及,对网络传输速率的需求也越来越高。

因此,在5G通信网络的设计中,需要采用高速传输技术,如多输入多输出(MIMO)和大规模天线阵列(Massive MIMO)等。

最后,网络的安全性是不可忽视的因素,需要采取有效的安全措施,以防止信息泄露和网络攻击。

章节三:5G通信网络的性能优化策略(约400字)为了提高5G通信网络的性能,可以采取一系列优化策略。

首先,通过合理的资源分配和调度算法,实现网络资源的高效利用。

例如,可以采用动态信道分配技术,根据不同用户的需求动态分配信道资源。

其次,通过智能天线和波束成形技术,提高无线信号的传输效果。

智能天线可以根据用户位置和信号强度自动调整天线指向,以获得更好的信号覆盖和传输质量。

此外,波束成形技术可以通过调整波束方向和形状,减少信号的衰减和干扰,提高信号传输的可靠性和速率。

最后,可以通过网络协议的优化和创新,提高网络的响应速度和可扩展性。

例如,引入新的协议机制,如网络编码和多路径传输等,可以提高网络的容错性和抗干扰能力。

章节四:5G通信网络的挑战与未来展望(约300字)虽然5G通信网络在技术上有了很大的突破,但仍然面临着一些挑战。

首先,由于网络规模的扩大和设备的增多,网络管理和维护的难度也相应增加。

网络通信系统设计中要解决的几个基本问题

网络通信系统设计中要解决的几个基本问题
❖ This type of transmission is called asynchronous because successive characters can be transmitted at arbitrary times,other than for the minimum separation.
❖ 现代的电话系统及大部分的计算机网络系 统
Data transmission
parallel transmission serial transmission
asynchronous link
synchronous link
parallel transmission
❖ 通过一组传输线多位同时传输数字数据 ❖ 并行传输方式要求并行的各条线路同步,因此需要传输定时和
❖ 当接收端检测到一个起始位后,它启动时钟 以定时接收后续的字符。在接收完n个比特后, 接收方就等e待nd b停it 止位dat到a 达。当star检t bi测t 到停止位 s时 的end,所er 接有收信方号在下1一|11个11起101始1|0位到达前忽略接r收eceiver
11011|0 1|11111011|0
❖ 同步的含义:数据在传输线上传输时,为保证 发送端发送的信息能够被接收端正确无误地 接收,要求发送端和接收端动作的起始时间和 频率保持一致的技术称为“同步技术”
Asynchronous Transmission
❖ ….sent and received character by character.One character is sent at a time, and two character must be separated by a minimum time interval.A character is represented by a group of 7 or 8 bits,depending on the code being used.

通信工程建设存在的问题及对策

通信工程建设存在的问题及对策

通信工程建设存在的问题及对策通信工程建设作为基础设施建设的重要组成部分,对社会经济发展起着关键作用。

在实际的建设过程中,我们不可避免地会面临一些问题。

本文将探讨通信工程建设存在的问题,并提出相应的对策。

一、技术问题1. 技术选型不合理:通信工程建设需要选择适合的技术手段和设备。

在实际选择中,可能会因为缺乏技术储备或者受到某些厂商的影响,导致选型不合理。

对策是加强技术研究和调研,制定科学的选型标准,避免盲目跟风和过度依赖某些厂商。

2. 工程质量问题:通信工程建设需要保证工程质量,但是由于人为疏忽、施工不规范等原因,可能导致工程质量问题。

对策是加强对施工单位的监督和管理,建立健全的质量控制体系,加强工程验收工作,并留下一定的追溯和责任追究机制。

二、投资问题1. 投资规模不合理:通信工程建设需要合理的投资规模,但是有时可能会因为政府的政绩考虑或者其他利益因素,导致投资规模过大或者过小,影响后期的经济效益。

对策是加强投资管理,制定科学的投资评估标准,确保投资规模的合理性。

2. 资金来源不稳定:通信工程建设需要大量的资金支持,但是有时可能会因为资金来源不稳定,导致建设进度延缓或者资金断档。

对策是加强预算管理,确保资金到位;探索多元化的融资渠道,减少对单一资金来源的依赖。

三、政策问题1. 政策不明确:通信工程建设需要依靠政策的支持,但是有时政策可能不明确或者变化频繁,给建设工作带来不确定性。

对策是加强政策研究和制定,建立长效稳定的政策体系,为通信工程建设提供明确的法律和政策支持。

2. 行政审批繁琐:通信工程建设需要进行各种行政审批,但是有时行政审批流程繁琐,耗时长,影响工程进展。

对策是简化行政审批流程,推行“一站式”审批服务,提高审批效率。

四、人才问题1. 人才匮乏:通信工程建设需要技术人才的支持,但是有时由于人才培养不足或者人才流失等原因,导致人才匮乏。

对策是加强人才培养,优化人才引进政策,加大对通信工程建设领域的科研和技术创新支持,提高人才的专业水平和综合能力。

通信工程的主要问题与困难点

通信工程的主要问题与困难点

通信工程的主要问题与困难点通信工程是现代社会不可或缺的基础设施之一,它涉及到广泛的领域,包括无线通信、网络技术、数据传输等。

然而,随着技术的发展和应用的扩大,通信工程也面临着许多问题和困难。

本文将探讨通信工程中的一些主要问题与困难点。

1. 技术问题通信工程中的技术问题是最常见的问题之一。

随着通信技术的不断更新和发展,工程师需要不断学习和掌握新的技术。

此外,新技术的引入也带来了新的挑战,例如兼容性问题、稳定性问题等。

2. 网络覆盖问题网络覆盖是通信工程中的一个重要问题。

在实际应用中,由于地形、建筑物等因素的遮挡,会导致网络信号覆盖不足。

为了解决这个问题,工程师需要进行详细的现场调研,并根据实际情况采取相应的措施,如增加基站、使用中继器等。

3. 信号干扰问题信号干扰是通信工程中的另一个常见问题。

通信信号容易受到外部干扰,如无线电波干扰、电磁干扰等。

为了减少干扰对通信系统的影响,工程师需要采取相应的抗干扰措施,如使用滤波器、屏蔽材料等。

4. 数据安全问题随着通信技术的发展,数据传输的安全性也变得越来越重要。

通信工程中的数据安全问题主要包括数据泄露、数据篡改等。

为了保证数据的安全性,工程师需要采取相应的安全措施,如加密算法、身份验证等。

5. 系统集成问题通信工程中的系统集成问题也是一个重要的挑战。

随着通信技术的不断发展和应用的扩大,通信系统需要与其他系统进行集成,如互联网、物联网等。

然而,不同系统之间的兼容性和集成往往存在问题,需要工程师进行详细的规划和协调。

综上所述,通信工程面临着许多问题和困难,包括技术问题、网络覆盖问题、信号干扰问题、数据安全问题和系统集成问题等。

为了解决这些问题,工程师需要不断学习和掌握新技术,采取相应的措施,并进行详细的规划和协调。

只有这样,才能保证通信工程的稳定运行和发展。

通信工程建设存在的问题及对策

通信工程建设存在的问题及对策

通信工程建设存在的问题及对策通信工程建设是现代社会发展和经济繁荣的重要基础设施之一,对于国家的经济、社会和国防建设起到至关重要的作用。

在实际的建设过程中,通信工程也面临着一些问题,这些问题的存在会影响到工程的质量和效果。

本文将探讨通信工程建设存在的问题以及对策。

通信工程建设存在的问题可以从以下几个方面进行分析:一、规划和设计问题:通信工程的规划和设计决定了工程的整体框架和发展方向,但在实际工程中存在着规划和设计不合理、缺乏前瞻性和科学性等问题。

这些问题导致工程建设过程中需要不断进行变更和调整,从而增加了工程的成本和工期。

对策:建立科学的规划和设计流程,加强前期调研和数据收集工作,充分考虑地理、气候、环境等因素,制定合理的规划和设计方案。

加强与相关部门的沟通和协调,确保规划和设计的科学性和可行性。

二、施工和管理问题:通信工程的施工和管理是保证工程质量和进展的关键环节。

实际工程中常常存在着施工质量不达标、施工进度滞后、施工过程不透明等问题,这些问题不仅会影响通信工程的实施效果,还会增加工程的成本和风险。

对策:加强对施工人员的培训和管理,提高施工人员的专业素质和工作技能。

制定详细的施工方案和标准,加强对施工过程的监督和检查,及时纠正施工中存在的问题。

建立健全的工程管理体系,明确责任、加强协调,确保工程按时、按质完成。

三、资金和投资问题:通信工程建设需要大量的资金和投资,现实中存在着资金短缺、投资不足、资金使用不透明等问题,这些问题会限制工程的发展和进展。

对策:加大对通信工程建设的资金投入,加强财政资金的管理和使用,确保投资到位和有效利用。

鼓励社会资本的参与,扩大融资渠道,引入市场机制,提高资金使用效益。

四、技术和设备问题:通信工程建设的技术和设备水平直接影响工程的质量和效果。

现实中存在着技术和设备水平不达标、更新换代不及时、技术瓶颈等问题。

对策:加强对技术和设备的研发和引进,推动技术创新和应用,提高技术水平和设备性能。

卫星通信网络设计与优化

卫星通信网络设计与优化

卫星通信网络设计与优化一、引言随着科技的不断发展,人们对于通信的需求也日益增加。

而卫星通信网络作为一种覆盖范围广、连接性强的通信方式,已经成为人们不可或缺的一部分。

本文将围绕卫星通信网络的设计与优化展开讨论,旨在为相关专业人士提供有益的参考和建议。

二、卫星通信网络设计卫星通信网络主要包括卫星、地面站和载体等组成部分。

而在设计卫星通信网络时,应详细考虑以下几个方面:1. 质量与效率卫星通信网络的设计需要考虑到信号的传输质量和效率问题,以确保通信的可靠性和稳定性。

具体来说,需要关注导频算法、波束搜索和编码等问题。

2. 覆盖范围和容量卫星通信网络的设计还需考虑到覆盖范围和通信容量的问题。

这将涉及提前考虑卫星轨道和卫星质量的问题,以满足用户的需求并提高网络的覆盖范围和容量。

3. 安全性问题卫星通信网络的设计应当考虑到安全性问题,包括数据保密和信息安全等方面。

微波线路、加密通讯和防火墙等技术工具可以帮助增强网络的安全性和保密性。

三、卫星通信网络优化卫星通信网络的优化主要包括信号优化、数据传输优化、容量优化和能源优化等多方面。

今后应逐步加强卫星通信网络的优化工作,以提升网络的质量和效率,使得网络更好地为人们提供服务。

1. 信号优化卫星通信网络的信号优化包括增强信号传输强度、减少误码率和完善信号多路复用等方面。

这可以通过增加天线和增强信号接收机的灵敏度、使用高速数据传输协议等方式实现。

2. 数据传输优化卫星通信网络的数据传输优化包括增强传输速度、降低传输时延和完善数据包管理等方面。

这可以通过增加带宽、循环重传方案、动态路径和码农矫正等手段实现。

3. 容量优化卫星通信网络的容量优化主要包括提高频段利用率、压缩数据大小和实现流量控制等方面。

这需要使用更高级的算法和科技工具,来提高网络的容量和使用效率。

4. 能量优化卫星通信网络的能量优化包括减少功率消耗、延长卫星寿命和提高能源效率等方面。

这可以通过精细控制和优化运行方式,使得卫星能够更加高效地运行并延长其使用寿命。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

通信网络的设计问题 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】通信网络的设计问题摘要本文针对通讯网络设计问题,使用图论中最小生成树法、节点排除法、网络故障分析法、对比分析法等方法,分别构建普里姆(prim)模型、节点故障模型、链路故障模型等模型,使用Matlab软件编辑算法,得到通讯网络总费用最省的铺设方案、可靠性条件下最省铺设方案以及综合条件下最省铺设方案。

针对问题一要求,具体要求为使得通信网络的总铺设费用最省,首先使用了简化模型分析、反证法等方法,证明最小生成树算法能测算无向图遍历节点的最省方案,其次应用最小生成树法中的普里姆(prim)算法构造通讯网络总费用最省模型使用Matlab软件编程,得到最优铺设方案并作图。

针对问题二要求任意一个结点出现故障时,其它结点间仍然能够保持通信畅通的可能性都达到90%时最省铺设方案设计问题,首先使用节点排除法进行处理,找到重要节点,利用树图将节点分类,再通过分类失效节点与有效节点连接达到通畅性要求,最后使用Matlab软件编程得出节点故障模型下最省铺设方案。

针对问题三要求,任意一条链路被破坏时,能够保持通信畅通的结点都能够达到90%时最省铺设方案设计问题,首先找到重要链路,并分析链路影响的节点,用树图将节点分类,再通过分类失效节点与有效节点连接达到通畅性要求,最后使用Matlab软件编程得出链路故障模型下最省铺设方案。

针对问题四要求,综合考虑网络的可靠性以及铺设费用确定合理的铺设方案问题,首先对比分析问题二与问题三的节点分类,得出节点稳定性比链路稳定性更重要的结论;再通过节点故障模型分别构造通信畅通的可能性都达到85%、90%、95%时所对应的最低铺设费用,使用Matlab软件编程,得到综合考虑下的铺设方案。

本文后续对模型进行了误差分析。

还基于对问题四中可靠性不仅仅与节点和链路的稳定性有关,还与节点的度有关,故引进节点的度对模型进行改进,并利用蚁群算法建立综合目标下的铺设模型;最后对模型做出了纵向的推广和横向的推广。

关键词:网络通讯设计;最小生成树法;故障分析法;蚁群算法;matlab§1 问题的重述一、背景知识传统的通信网络是由传输、交换和三大部分组成。

传输是传送信息的媒体,交换是各种终端交换信息的中介体,终端是指用户使用的话机、手机、和等。

现代电信网是由专业机构以通信设备(硬件)和相关工作程序(软件)有机建立的通信系统,为个人、企事业单位和社会提供各类通信服务的总和。

现在计算机网络技术在各个领域的应用范围已经逐步广泛起来,其发展也在不断的推动人类社会逐渐走向信息时代。

网络技术的发展不仅促进了社会生产力的提高,也为人们的生活带来了很大的方便。

然而,与此同时也存在着很多不足,诸如安全隐患、信息漏洞等,这些对于人们的工作和生活造成了很大的影响。

我们在需要在研究通信网络铺设问题时的费用问题时,也要充分考虑其的可靠性。

可靠性是其重要的整体指标,通信网络的可靠性不仅与通信设备、链路有关,而且还与网络结构有关。

由于网络结构的复杂多变,通信网络的可靠性分析一直是个棘手的问题。

二、相关资料1.80个节点之间的距离表和铺设线路的单位费用表(见附表1);三、要解决的问题问题1.要使得通信网络的总铺设费用最省,请建立问题的数学模型,设计求解算法,给出铺设方案,并讨论方案的可靠性;问题2.考虑到通信网络结点的可靠性,若要求任意一个结点出现故障时,其它结点间仍然能够保持通信畅通的可能性都达到90%,请建立问题的数学模型,设计求解算法,并给出使总铺设费用最少的铺设方案;问题3:考虑到通信网络链路的可靠性,若要求任意一条链路被破坏时,能够保持通信畅通的结点都能够达到90%,请建立问题的数学模型,设计求解算法,并给出使总铺设费用最少的铺设方案;问题4:综合考虑网络的可靠性以及铺设费用,试确定合理的铺设方案。

§2 问题的分析一、问题的总分析对于问题的总分析,可以给出四个问题整体框架图,见图1图1 四个问题的整体框架图二、对具体问题的分析1.对问题一的分析某通信公司拟建一个具有80个结点的通信网络,需要在这些结点之间铺设线路,进行数据传输。

我们需要根据附件内容建立数学模型,并设计算法使得通信网络的总铺设费用最省,并证明可靠性。

我们引入图论中普里姆算法(Prim算法),算法对通信网络的每条路的铺设费用总额进行模拟测算,形成铺设费用的最小生成树,并通过简化模型进行检验算法的可靠性。

2.对问题二的分析问题要求这80个节点任意一个节点出现故障时,其它节点间仍然能够保持通信畅通的可能性都达到90%,在问题一所得出的最小生成树的的基础上,若其中只有一个重要节点发生故障时,会造成八个节点以上故障,那么通信畅通的可能性就不能达到90%,故通过节点删除法找到重要节点,再从重要节点引起故障的其他失效节点中找到一个节点与其他正常节点连通使得发生故障的节点数少于八个即可,并且改进方案所铺设的费用是最省的。

3.对问题三的分析问题要求79个链路中任意一条链路被破坏时,能够保持通信畅通的节点都能够达到90%。

同样在问题一所得出的最小生成树的的基础上,我们考虑到若其中只要有一个重要链路被破坏时,会造成八个节点以上故障,那么通信畅通的可能性就不能保证达到90%,所以,我们可以通过逐个分析每条链路,找到重要链路,一个链路被破坏会使最小生成树分割成两个部分,其中一部分则是失效的,然后再从重要链路被破坏而引起的其他失效节点中找到一个节点与其他正常节点连通使得发生故障的节点数少于或等于八个,我就能保证通信畅通的可能性达到90%,并且我们要找到的这个节点与其他正常节点连通所铺设的费用是最省的。

4.对问题四的分析问题要求是综合考虑网络的可靠性以及铺设,试确定合理的铺设方案。

首先对比分析问题二与问题三的节点分类,发现问题三中节点的分类包含了问题二中节点的分类,若满足了了节点稳定性的要求,则一定能满足链路稳定性的要求,故得出节点稳定性比链路稳定性更重要的结论;再通过节点故障模型分别构造通信畅通的可能性都达到85%、90%、95%时所对应的最低铺设费用,使用Matlab软件编程,综合考虑稳定性和铺设费用得出铺设方案。

§3 模型的假设1.两个节点之间的费用仅由节点之间的距离和铺设线路的单位费用决定;2.各节点和各链条间发生故障是相互独立的,节点1发生故障不影响节点2发生故障;3.每个节点的重要性是相等的,不存在次级差别;4.任意两个节点之间可以进行连接,且一个节点可以连接的节点不受限制;5.网路的稳定性与节点所连的链路条数无关,即每个节点和链路出现故障的可能性是相等的;§4 名词解释与符号说明一、名词解释1.最小生成树:一个有 n 个结点的连通图的生成树是原图的极小连通子图,且包含原图中的所有 n 个结点,并且有保持图连通的最少的边。

2.普里姆算法(Prim算法)指可在加权连通图里搜索最小生成树。

意即由此算法搜索到的边子集所构成的树中,不但包括了连通图里的所有顶点,且其所有边的权值之和亦为最小。

二、主要符号说明2 表示加权连通图的边集合3 表示V 集合中的任意节点4 表示初始的节点集合5 表示集合0V 中的元素6 表示V 中的节点但不是0V 中的节点7 表示一个0、1变量,0,1分别表示选中和未选中 8 表示节点i 到节点j 铺设线路所花费的费用 9 Z 表示所选的铺设方案所花费的总费用 10表示最小生成树的链路§5 模型的建立与求解一、问题一的分析与求解 1.问题的分析问题要求根据附件内容建立数学模型,并设计算法使得通信网络的总铺设费用最省,并证明可靠性;我们引入图论中普里姆算法(Prim 算法),算法对通信网络的每条路的铺设费用总额进行模拟测算,形成铺设费用的最小生成树,并通过简化模型进行检验算法的可靠性。

本文中连通图的顶点为80个通讯网络的节点,所有边的权值为两节点之间的铺设通讯链路的总费用,通过普里姆算法可以得出联通所有顶点并且使总铺设费用最低的树图,即相对于问题一的最优铺设方案。

2.问题的求解模型Ⅰ总铺设费用最省模型⑴ 模型的建立普里姆算法(Prim 算法)的步骤:从单一点开始,普里姆算法按照以下步骤逐步扩大树中所含节点的数目,直到遍历连通图的所有节点。

首先设加权连通图的节点集合为V ,边集合为E ,初始化}{0t V =,其中t 为集合V 中的任意节点,其次在集合E 中选取权数最小的边),(v u ,其中u 为集合0V 中的元素,而v 不是,如果存在权数一样的可任选其中之一,再次,将v 加入到0V ,重复第二第三步,直到V V =0。

引入一个变量ij x ,0=ij x 时说明该路径未被选中,1则表示被选中)(V count 为总结点数建立的数学模型如下⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-≤-=⋅=∑∑∑∑∑∈====0,11111)(1..min V j i ij n i nj ij n i nj ijij V count x n x t s x w Z 算法流程图见图2图2 问题一的算法流程图为了更好的表现算法内容,用以下简化模型来表示并验证:⑵ 模型可靠性的检验 反证法:设生成的树为∂,假设存在'∂使得总花费)'(cos )(cos ∂<∂t t ; 则一定存在一个),(v u 不属于'∂;将),(v u 加入∂,而 v u ,在∂本被其他点连接,加入),(v u 后会形成一个环;而),(v u 一定小于环中某一边的权重,这与在生成树时每次都取权重最小值的步骤矛盾;故假设不成立,原模型成立。

⑶ 模型的求解根据matlab 运行结果见表1(程序见附录1),可以得到通信网络的总铺设费用1Z 为2947800元。

得到的最优铺设方案如图3。

表1 问题一结果图二、问题二的分析与求解 1.对问题的分析在问题一所得出的最小生成树的的基础上,我们考虑到若其中只要有一个重要节点发生故障时,会造成八个节点以上故障,那么通信畅通的可能性就不能保证达到90%,所以,我们可以通过节点删除法找到重要节点,然后再从重要节点引起故障的其他失效节点中找到一个节点与其他正常节点连通使得发生故障的节点数少于八个,我们就能保证通信畅通的可能性达到90%,并且我们要找到的这个节点与其他正常节点连通所铺设的费用是最省的。

可以给出具体的算法流程图,如图4,图4问题二的算法流程图2.对问题的求解我们以节点22为中心节点,可以将最小生成树分成四个大部分:1A 为节点22左边部分,2A 为节点22右上方部分,3A 为节点22右下方部分,4A 即为剩下的部分,即4A ={22 56 54}。

相关文档
最新文档