[發明專利]利用頻譜空間可重用性的單路徑路由方法

有效

• 申請號: 201310307008.8
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103347289A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 吳帆;孟彤;陳貴海
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種多跳無線網絡技術領域的方法，具體是一種無線網絡中利用頻譜空間可重用性（Spectrum?Spatial?Reusability，簡稱為空間可重用性，或者在不引起歧義時，簡稱為可重用性）的單路徑路由方法，在進行路由發現時考慮鏈路之間的頻譜空間可重用性，以非常低的額外能量消耗為代價，顯著的提高了單路徑路由的端到端吞吐量。?

背景技術

受限于不可靠的傳輸鏈路以及有限的信道帶寬，在無線網絡，特別是多跳無線網絡中，為了實現端到端的高吞吐量，路由問題非常重要。?

單路徑的路由問題，其任務是在一個無線網絡中選擇一條從源節點到目的節點的路由度量值最小的路徑用于數據傳輸。近年來，很多針對無線網絡的路由度量和路由發現協議被提出。這些路由度量大都考慮到了無線鏈路的不可靠性，比如以鏈路傳輸次數或者鏈路傳輸時間為標準，因而具有鏈路質量感知（Link-Quality?Aware）特性。但是，現有的路由發現協議，不管依賴于哪種路由度量，只是傾向于選擇鏈路的路由度量值加和最小的路徑，卻忽略了無線網絡中的頻譜空間可重用性。?

頻譜空間可重用性，是無線網絡區別于有線網絡的一條重要性質。它是由無線通訊介質中的信號廣播決定的。在無線網絡中，數據包的傳輸時通過廣播的方式，因而廣播的信號強度會隨著傳播距離增加而衰減。所以，在距離足夠遠的兩條鏈路上同時進行的數據傳輸將互不干擾，即鏈路間的可重用性。因為這樣能同時正常工作的可重用的無線鏈路的存在，僅僅尋找一條鏈路的路由度量值加和最小的路徑，并不等價于能夠獲得最高的端到端吞吐量。?

經過對現有技術的檢索發現，周繼鵬在《基于SASR的多路徑協議SAMSR研究(SASR-based?multipath?routing?protocol?SAMSR?in?Ad?Hoc?networks)》（計算機工程與應用(2008,44(22)）中比較和分析了自組網絡中單路徑與多路徑的反應式路由協議,在SASR(Sequence?number?Aided?Source?Routing)的基礎上提出了一個新的多路徑路由協議SAMSR.它通過記錄重復的RREQ報文以獲得更多網絡拓撲信息,從而發現更多的可達路徑,以及在收到重復的RREP報文后,發回重選報文RSEL保證路徑間的節點不相干性.最后通過在NS-2平臺上模擬考查其性能,表明SAMSR協議雖然增加了網絡開銷,但提高了分組抵達率,減少了端到端的路由時延。但該技術以傳統路由協議為基礎的選路過程仍然以鏈路的路由度量值加和最小為路徑選擇標準，忽略了無線網絡中頻譜的空間可重用性，因此不能實現更高的端到端吞吐量。?

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種利用頻譜空間可重用性的單路徑路由方法，在確定路徑的路由度量值時考慮鏈路之間的空間可重用性，使所選擇的路由路徑能夠實現更高的端到端吞吐量，并且不額外引入過多能量消耗。?

本發明是通過以下技術方案實現的，本方法包括以下步驟：?

步驟1、判斷鏈路是否空間可重用，并將鏈路間的頻譜空間可重用性進行量化，得到可重用單元的路由度量值。?

所述的鏈路是否空間可重用是指：一條鏈路上的兩個節點分別在另一條鏈路上全部兩個節點的沖突域之外。?

所述的可重用單元的路由度量值為：c(I)=max{t_ij|(i,j)I}，其中：p_ij為節點j可以成功解碼由節點i發出的包的概率；p_ji為節點i可以成功解碼由節點j發出的包的概率；T_data為數據包的傳輸時間；T_ack為ACK包的傳輸時間，t_ij為鏈路（i，j）的路由度量值。?

步驟2、對可重用單元的路由度量值建模，并采用可感知頻譜空間可重用性的單路徑路由（SASR）最小化算法（SASR-MIN）或可感知頻譜空間可重用性的單路徑路由首次適應性算法（SASR-FF）計算路徑的路由度量值。?

所述的建模是指：把路徑的路由度量值計算問題建模成最小化的優化問題：?

優化目標：最小化C=Σ_I∈Mx(I)c(I)；?