[發明專利]基于MIMO鏈路的認知路由方法

無效

• 申請號: 200910219215.1
• 申請日: 2009-11-27
• 公開（公告）號: CN101754321A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 盛敏;龍春燕;史琰;樂天助;李紅艷;李建東;賴征林;姚君
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W40/24
• 分類號: H04W40/24;H04W40/34;H04B7/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及MIMO鏈路的認知路由方法，用于認 知無線網絡中。

背景技術

認知路由能夠感知當前網絡的狀態，通過適當的學習機制，如強化學習，根 據所感知的網絡狀態做出正確的規劃、判決和動作。在認知的過程中，使用強化 學習作為其學習機制，它是一種無監督的學習方法，使智能體能夠在環境模型未 知的情況下，利用環境獎賞尋找并執行最優的行為。文獻“Cognitive?Network Management?with?Reinforcement?Learning?for?Wirless?Mesh?Networks”所提出了一 種Q學習算法。在該算法中，每個節點對無線網絡的狀態進行預測，并根據當 前所預測的網絡狀態重新配置本條路由壽命和hello周期。

傳統無線通信中存在著多徑衰落現象，嚴重影響了網絡的性能。目前比較常 用的MIMO多輸入多輸出技術，通過在通信鏈路的發送端與接收端均使用多根 天線，將傳統通信系統中存在的多徑效應變成了對用戶通信性能有利的因素。文 獻“Routing?in?Ad-hoc?Networks?with?MIMO?Links”與“一種基于MIMO技術的網 絡節點密度自適應路由協議”所提出的路由協議，均利用了MIMO的復用和分集 增益。但是這兩種路由協議的路由壽命和hello周期是固定的，不能隨網絡狀態 的變化自適應的調整，這將導致端到端時延增加，吞吐量下降，網絡開銷增加。

發明內容

本發明的目的在于避免上述已有技術的缺點，提出了一種基于MIMO鏈路 的認知路由方法，能夠根據節點密度和網絡狀態的變化進行自適應的調整，保證 了業務的QoS需求，提高了網絡吞吐量，減小了端到端時延，降低了網絡開銷。

術語說明

RREQ包：源節點發送的路由請求包。

RREP包：目的節點發送的路由回復包。

hello包：用于通知鄰居節點本節點存在的包。

擴展因子：節點之間所使用的鏈路類型。

metric：路由代價。

MIMO：多輸入多輸出。

SISO：單輸入單輸出。

CRMA路由協議：基于MIMO鏈路的認知路由方法。

本發明的具體實現過程包括：

(1)在路由表、RREQ和RREP包中增加路由代價域，在RREP包中增加 端到端時延域；

(2)建立網絡中每個節點的擴展因子表，通過查詢擴展因子表獲得與下一 跳節點之間的鏈路類型；

(3)網絡中的源節點采用廣播泛洪的方式通過分集鏈路發送RREQ包，源 節點在開始廣播RREQ包時，將路由代價域初始化為0；

(4)第一次收到RREQ包的中繼節點，更新擴展因子表，根據MIR路由協 議中的metric公式更新RREQ包中的路由代價域，并記錄在路由表中，同時根 據該節點是否有到達目的節點的有效路徑判斷是回復RREP包還是轉發RREQ 包，如果該節點有一條到達目的節點的有效路徑，中繼節點回復RREP包，否則， 中繼節點將轉發RREQ包；

(5)收到重復RREQ包的中繼節點，更新擴展因子表，根據MIR路由協議 中的metric公式更新RREQ包中的路由代價域，根據目的節點序列號和路由代 價判斷是否對路由表進行更新，如果RREQ包中的源節點序列號大于路由表中 記載的目的節點序號或等于路由表中記載的目的節點序號且前者記錄的路由代 價小于后者時，中繼節點將更新路由表；同時根據該節點是否有到達目的節點的 有效路徑判斷是回復RREP包還是轉發RREQ包，如果該節點有一條到達目的 節點的有效路徑，中繼節點回復RREP包，從擴展因子表中讀取到達下一跳節點 所使用的鏈路類型，并按照該信息將RREP包轉發到下一跳節點，否則，中繼節 點將轉發RREQ包；

(6)目的節點回復RREP包時，從路由表中讀取路由代價并將其賦給RREP 包中的路由代價域，從MAC層讀取接入時延并將其賦給RREP包中的端到端時 延域，從擴展因子表中讀取擴展因子，該因子決定回復RREP包所使用的鏈路類 型；