[發明專利]自組網的協同能量保護和服務質量保證的模糊選路方法

無效

• 申請號: 201010204694.2
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN101867994A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 鄭寶玉;楊震;陳宗明
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W80/04;H04W84/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明是一種實現能量保護和Qos(Quality?of?service：服務質量)保證之間協同優化的自組網環境下協同能量保護和Qos保證的模糊選路方法，屬于自組網應用的技術領域。

背景技術

自組網(Ad?Hoc?Network)是由一組自主的無線移動節點或終端相互合作而形成的，它獨立于固定的基礎設施并且采用分布式管理。無中心、自組織、帶寬和能量受限是它的顯著特點。與傳統的蜂窩網絡相比，無線Ad?Hoc網絡沒有基站，所有的節點都分布式運行，并且同時肩負著終端和路由器的功能，負責發現和維護到其他節點的路由，向鄰居節點發送或者轉發分組。

傳統自組網路由協議根據路由信息建立的方式和時間可以分為表驅動式路由協議和按需路由協議，這些路由協議方法由于沒有考慮節能技術，所以它們的能耗特征隨著網絡狀態的變化呈現劇烈動態變化，由于自組網中的移動節點基本都是采用能量有限的電池供電，近年來，研究人員開始逐步關注節能的路由策略的研究，提出了一些新的方法，典型的如最小傳輸功率路由方法和最大最小剩余能量路由方法，但這些策略方法在延長節點和網絡生存時間的同時，往往降低了傳統的網絡性能，例如降低了吞吐量，增加了延時等。另一方面，現有的自組網仍舊保留了在應用層提供盡可能服務的方式，路由策略沒有基于優先級進行選路，這表明在網絡層所有的負載包沒有服務區分，數據、聲音和視頻各報文只能享受同樣的服務，這導致在動態和資源有限的自組網中僅僅依靠應用層來實現具有Qos要求的多媒休應用將面臨巨大困難。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種將模糊控制機制引入路由發現和維護過程，以實現能量保護和Qos保證之間協同優化的自組網的協同能量保護和服務質量保證的模糊選路方法。

技術方案：模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量以及模糊邏輯推理為基礎的一種計算機控制方法，它是人工智能、控制理論和管理科學結合的產物。我們提出的方法是通過將模糊控制機制引入路由發現和維護過程，以實現能量保護和Qos保證之間的協同優化。

事實上，方法中的節點剩余能量信息來源于底層(物理層)，而Qos需求來源于高層(應用層)，將這些信息協同考慮路徑，是跨層信息共享體系設計思想的具體體現和實踐。

其選路方法具體為：

第一步：待選路由：

當一個源節點和一個目的節點需要通信時，如果它在路由表中沒有選路信息，源節點通過廣播一個擴展的路由請求分組給它的鄰居節點，當一個中間節點J收到一個路由請求分組，作如下處理：

①如果節點J已經收到重復的路由請求分組時，它丟棄冗余的路由請求分組，不轉發；

②如果節點J沒有到達目的節點的路由，則將本節點的移動速率、最大丟包率和最小相對剩余能量與當前路由請求分組的相應三個字段值相比較，如果當前節點的移動速率大于路由請求分組中的MaxS值，則將MaxS值用當前節點的移動速率值取代；如果當前節點的丟包率大于路由請求分組中的MaxL值，則將MaxL值用當前節點的丟包率取代；如果當前節點的剩余能量小于路由請求分組中的取代路由請求分組中MinR值，則MinR用當前節點的剩余能量值取代。以上操作確保了路由請求分組中上述三個字段的值在到達目的節點后記錄下它所經過節點中的最大(小)值。J節點同時將自己的地址加入路由請求分組頭中，進行轉發；

③如果節點J的路由緩存中查到了一個到達目的節點的未過時路由，它合并路由請求分組和路由緩沖中的路由，節點J按照當前路由請求分組中的路徑反向單播一個路由請求響應報文給源節點；

④如果路由請求分組到達了目的節點，則由目的節點沿路由請求分組的路徑反向單播一個路由請求響應報文給源節點；

第二步：延時策略

當源節點收到首個路由請求響應報文后，并不立刻響應，而是根據當前網絡和收到的RREP中相關字段的信息啟動一個延時函數，并在該延時區間內接收所有后續的RREP。

第三步：路由選擇優化

源節點在延時區間內由中間節點或者目標節點返回的RREP中的后選路由后，通過如下的模糊控制算法進行優化路由的選擇，

模糊化及隸屬函數

選擇四個路由選擇的度量標準：節點的速度、節點的丟包率、節點的剩余能量和路由端到端的延時，并以此構造一個四個輸入即：前件S、前件R、前件L、前件D，和一個輸出即：后件F的聯合模糊控制系統，來評判該路由的匹配度。

前件S：節點的速率表示路由的穩定性和生存時間；

前件R：節點的剩余能量將影響路由及網絡的生存時間；