哈尔滨理工大学电子信息硕士学位论文
电磁环境下无线自组网可靠性模型构建与评估方法
摘要
无线自组网具有自组织性、灵活性和低成本的特点，在灾难救援、环境监
测、军事行动等领域中具有广泛的应用。电磁干扰是造成无线自组网性能波动，
阻碍网络预期功能实现的关键因素。如何评估电磁环境下无线自组网可靠性是
无线通信与网络系统可靠性领域研究的热点与难点。本文针对电磁环境“规定
条件”下无线自组网实现“规定功能”的可靠性问题的特殊性，开展可靠性建
模分析与评估方法研究，具体研究内容与工作如下：
（1）从传统可靠性“三个规定”出发，通过分析电磁环境这一“规定条
件”下无线自组网系统功能与故障特点，从构件和系统层级阐明了电磁环境下
无线自组网可靠性概念；并根据系统“规定功能”构建了可靠性评估指标体
系，为开展电磁环境下无线自组网可靠性评估方法研究奠定了基础。
（2）基于电磁环境下无线自组网节点设备间单跳通信链路传输性能指标，
提出了电磁环境下自组网单跳链路可靠性评估方法。利用无线信道衰落模型和
随机电磁干扰模型，估计受干扰节点间传输信道的信干比、误码率、信道容量
随机概率分布；给出了基于信干比连接模型以及考虑误码率与信道容量约束的
信干比连接模型下自组网节点设备间单跳链路可靠度计算方法，并且在上述模
型的基础上提出了一种基于通用生成函数的自组网单跳链路可靠度计算方法。
（3）基于电磁环境下无线自组网节点设备间单跳链路可靠度，提出了电
磁环境下无线自组网系统可靠性评估方法。首先给出了利用最小路集和容斥原
理的无线自组网二端可靠度经典评估方法；针对经典方法难以评估k端与k/n
端可靠度、且无法给出可靠度置信限，以及随节点数量增多状态爆炸的问题，
提出了基于Monte-Carlo的无线自组网可靠性评估方法，通过Monte-Carlo方法
模拟得到电磁环境下无线自组网k端与k/n端成败型可靠性数据，基于二项分
布求解对应的可靠度点估计与置信限。
最后通过数值案例验证了本文方法的可行性，本文研究成果可为电磁环境
下无线自组网任务区域规划、节点数量配置、和任务成功率预测提供理论参考。
关键词电磁干扰；无线自组网；单跳链路可靠度；网络可靠度
-I-
哈尔滨理工大学电子信息硕士学位论文
ReliabilityModelingandEvaluation
MethodforWirelessAdHocNetworkin
ElectromagneticEnvironment
Abstract
WirelessAdhocnetworksarecharacterizedbyself-organization,flexibility,and
lowcost,andarewidelyusedindisasterrelief,environmentalmonitoring,military
operations,andotherfields.Electromagneticinterferenceisakeyfactorthatcauses
performancefluctuationsinwirelessAdhocnetworks,hinderingthenetworksability
tofunctionasexpected.EvaluatingthereliabilityofwirelessAdhocnetworksin
electromagneticenvironmentisachallengingtopicinthefieldofwireless
communicationandnetworksystemreli