[發(fā)明專利]認知網(wǎng)絡(luò)多路徑時延感知最佳路由選擇方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010120758.0
• 申請日: 2010-03-09
• 公開（公告）號: CN101835239A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盛敏;樂天助;史琰;李建東;李紅艷;龍春燕
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W40/12
• 分類號: H04W40/12;H04W40/24
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種認知網(wǎng)絡(luò)多路徑時延感知最佳路由選擇方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)業(yè)務(wù)類型將網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)分為不同優(yōu)先級，其中視頻業(yè)務(wù)為最高優(yōu)先級，語音業(yè)務(wù)為次級優(yōu)先級，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為最低優(yōu)先級；

(2)在路由表中增加代表視頻、語音和數(shù)據(jù)3個不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)路徑時延估計的Q值域，并將它們初始化為“零”；

(3)在路由表中增加對應(yīng)視頻、語音和數(shù)據(jù)3個不同業(yè)務(wù)優(yōu)先級的激活標志域，并將其初始化為“假”；

(4)在路由應(yīng)答RREP包中增加代表路徑序號的路徑號域，并將其初始化為“零”；

(5)在節(jié)點之間增加傳遞Q值的認知詢問Cognitive?Hello包，以及認知應(yīng)答Cognitive?Echo包；

(6)網(wǎng)絡(luò)中的源節(jié)點采用廣播泛洪的方式發(fā)送RREQ包，并記錄本次發(fā)送RREQ包的時間；

(7)收到RREQ包的中繼節(jié)點，根據(jù)該節(jié)點是否為目的節(jié)點確定發(fā)送方式，如果該節(jié)點是目的節(jié)點，則回復RREP包，否則，中繼節(jié)點將轉(zhuǎn)發(fā)RREQ包，并記錄下本次轉(zhuǎn)發(fā)該RREQ包的時間；

(8)目的節(jié)點在收到RREQ包時，讀取包中的源節(jié)點，并根據(jù)在本次路由發(fā)現(xiàn)過程中接收到來自該源節(jié)點的RREQ包的次數(shù)確定是否回復RREP包，若次數(shù)大于等于3，則丟棄該RREQ包，否則回復RREP包；

(9)收到RREP包的中繼節(jié)點，讀取RREP包中的路徑號域的值，估計到達目的節(jié)點的時延值，并將其記錄到路由表對應(yīng)于本路徑號的Q值域中，作為不同優(yōu)先級Q值的初始值；

(10)收到RREP包的源節(jié)點，估計到達目的節(jié)點的時延值，讀取RREP包中的路徑號域的值，然后將時延估計值記錄到路由表中對應(yīng)于本路徑號的Q值域中，作為不同優(yōu)先級Q值的初始值，完成源節(jié)點與目的節(jié)點之間的路由建立；

(11)已建立路徑上的每個節(jié)點通過交互認知詢問Cognitive?Hello包和認知應(yīng)答Cognitive?Echo包傳遞Q值，并通過如下公式更新路由表中的不同優(yōu)先級的Q值：

Qtx(d,y)i=(1-α)Qt-1x(d,y)i+α(Wi+Tcontention+minzQt-1y(d,z)i)]]>

式中，α為學習因子，范圍為0＜α＜1；

Q值的下標i為數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)優(yōu)先級，i＝1，2，3；

d表示目的節(jié)點，x為當前節(jié)點，y表示x的鄰節(jié)點，z表示y的鄰節(jié)點；

t表示當前時刻，t-1表示上一時刻；

Q_t-1^y(d，z)_i為從Cognitive?Echo包中讀取的上一時刻鄰節(jié)點到達目的節(jié)點的Q值；

Q_t-1^x(d，y)_i為從路由表中讀取的上一時刻本節(jié)點到達目的節(jié)點的Q值；

Q_t^x(d，y)_i為更新后的本節(jié)點到達目的節(jié)點的Q值；

W_i為非強插優(yōu)先排隊系統(tǒng)中優(yōu)先級為i的包在隊列中的排隊時間估計，Wi=Σk=13λkXk2‾2(1-ρ1-···-ρi-1)(1-ρ1-···-ρi),]]>式中，i為數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級，i＝1，2，3；k為整數(shù)，k＝1，2，3；λ_k為優(yōu)先級為k的數(shù)據(jù)包的到達率；X_k²為優(yōu)先級為k的數(shù)據(jù)包的平均服務(wù)時間的二階距；ρ_i為優(yōu)先級i的包的利用率；

T_contention為基于802.11標準信道的信道競爭平均消耗的時間估計，T_contention＝(1-P_tr)σ+P_trP_sT_s+P_tr(1-P_s)T_c，式中，σ為單位時隙長度，T_s為信道用于成功傳輸所經(jīng)歷的時間，T_c為信道發(fā)生碰撞所經(jīng)歷的時間，P_tr為任意時隙內(nèi)n個鄰節(jié)點中至少有一個節(jié)點發(fā)送包的概率，n為本節(jié)點的鄰節(jié)點數(shù)，P_tr＝1-(1-τ)ⁿ，其中，τ為任意節(jié)點在任意時隙內(nèi)發(fā)送包的概率，P_s為任意時隙內(nèi)包發(fā)送成功的概率，Ps=nτ(1-τ)n-11-(1-τ)n;]]>

(12)源節(jié)點根據(jù)實時更新的Q值選擇多路徑中的一條路徑作為激活路徑，用于發(fā)送數(shù)據(jù)包；

(13)源節(jié)點采用Q學習算法重新設(shè)置hello周期和本條路由的路由壽命；

(14)若源節(jié)點的路由表中的Q值均無法滿足所要發(fā)送的數(shù)據(jù)包優(yōu)先級的QoS時延需求，則轉(zhuǎn)到步驟(6)發(fā)起新的路由發(fā)現(xiàn)過程。