[發(fā)明專利]一種認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)多徑路由的流量分配方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210544006.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102970714A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒仕洪;桂麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/10
• 分類號(hào): H04W28/10
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;鐘日紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的流量控制技術(shù)，尤其涉及一種認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)多徑路由的流量分配方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)靜態(tài)頻譜分配規(guī)定已導(dǎo)致頻譜使用率出現(xiàn)嚴(yán)重不均。

認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的提出，旨在通過(guò)具有頻譜感知能力的節(jié)點(diǎn)（簡(jiǎn)稱：次用戶）探測(cè)授權(quán)頻譜中的傳輸機(jī)會(huì)，動(dòng)態(tài)切換傳輸信道，在不干擾授權(quán)頻譜用戶（簡(jiǎn)稱：主用戶）的前提下伺機(jī)接入傳輸。該技術(shù)能有效緩解非授權(quán)頻譜資源占用壓力，提高授權(quán)頻譜使用率。國(guó)際頻譜管理組織也出臺(tái)相關(guān)規(guī)定鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)對(duì)于認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。

認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻譜探測(cè)策略、頻譜共享機(jī)制及相關(guān)功率分配、干擾控制已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，但已有研究多數(shù)針對(duì)物理層及鏈路層單跳范圍內(nèi)資源分配。

基于自組織網(wǎng)絡(luò)形式的認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)將次用戶組網(wǎng)方式擴(kuò)展至自組織結(jié)構(gòu)，充分利用次用戶網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，靈活共享授權(quán)頻譜資源，提高認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)資源利用率，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，增進(jìn)認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中用戶間相互協(xié)作，滿足主次用戶服務(wù)質(zhì)量需求，從而為認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供機(jī)制基礎(chǔ)。

目前針對(duì)認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)已有技術(shù)大多根據(jù)動(dòng)態(tài)環(huán)境建立端到端的通信路徑，但一般主要考慮在認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中通信環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而提出建路策略以及性能新標(biāo)量。

然而，認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中存在的數(shù)據(jù)流量到達(dá)率及節(jié)點(diǎn)服務(wù)速率的動(dòng)態(tài)變化，同樣影響端到端通信服務(wù)質(zhì)量，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)此未作深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是降低認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中存在的數(shù)據(jù)流量到達(dá)率及節(jié)點(diǎn)服務(wù)速率的動(dòng)態(tài)變化對(duì)端到端通信服務(wù)質(zhì)量的影響。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)多徑路由的流量分配方法，包括如下內(nèi)容：

在該認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中采用多徑路由算法，獲得端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑炊舜斡脩襞c目的端次用戶之間的路徑數(shù)量；

該源端次用戶收集各路徑上各跳節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率和頻譜可用率；

該源端次用戶根據(jù)所述各路徑上各跳節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率和頻譜可用率，以及多徑路由協(xié)議，生成多徑路由的路徑列表；

通過(guò)拉格朗日方法將流量分配最優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解拉格朗日乘子和分配給該路徑列表中各路徑的流量的凸優(yōu)化問(wèn)題，根據(jù)降梯度法迭代求解結(jié)果在該路徑列表中的各路徑上采用最優(yōu)速率進(jìn)行傳輸。

其中，通過(guò)拉格朗日方法將流量分配最優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解拉格朗日乘子和分配給該路徑列表中各路徑的流量的凸優(yōu)化問(wèn)題，包括根據(jù)如下表達(dá)式確定目標(biāo)函數(shù)：

其中，λ表示源端業(yè)務(wù)到達(dá)率，λ_p表示第p條路徑的業(yè)務(wù)到達(dá)率，μ_pi表示第p條路徑第i跳的服務(wù)速率，ρ_pi表示第p條路徑第i跳的頻譜可用率，β和為非負(fù)拉格朗日乘子，ε為所有路徑最大時(shí)延限制，k_p為第p條路徑上的總跳數(shù)；p大于等于1小于等于該路徑數(shù)量，i大于等于1。

其中，根據(jù)降梯度法迭代求解結(jié)果在該路徑列表中的各路徑上采用最優(yōu)速率進(jìn)行傳輸，包括：

采用降梯度迭代方法對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)中的拉格朗日乘子和各路徑分配流量的凸優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行主從迭代處理，在該路徑列表中的各路徑上采用最優(yōu)速率進(jìn)行傳輸。

其中，采用降梯度迭代方法對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)中的拉格朗日乘子和各路徑分配流量的凸優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行主從迭代處理，包括：

對(duì)非負(fù)拉格朗日乘子和β進(jìn)行從迭代，對(duì)第p條路徑的業(yè)務(wù)到達(dá)率λ_p及非負(fù)拉格朗日乘子ε進(jìn)行主迭代；

在所述主迭代或者從迭代到達(dá)最大循環(huán)數(shù)或者λ_p(k)達(dá)到收斂條件時(shí)，該源端次用戶采用流量速率λ_p(k)在第p條路徑上發(fā)送數(shù)據(jù)；

其中，λ_p(k)表示第k次迭代時(shí)的第p條路徑上的業(yè)務(wù)到達(dá)率。

其中：

對(duì)非負(fù)拉格朗日乘子和β進(jìn)行從迭代，包括根據(jù)如下表達(dá)式進(jìn)行：