[發(fā)明專利]基于社會屬性的中繼自適應(yīng)選擇方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410088079.8
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103841622A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 寧兆龍;宋清洋;崔亞運(yùn)
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: H04W40/22
• 分類號: H04W40/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線中繼通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及節(jié)點(diǎn)社會屬性判斷和基于節(jié)點(diǎn)自私屬性的中繼選擇方法。

背景技術(shù)

基于中繼的無線多跳網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被證明可以顯著提高網(wǎng)絡(luò)性能。無線自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad?Hoc）中的兩個終端即使在直接傳輸鏈路存在的情況下仍然可以采用多跳傳輸，這是因?yàn)橹苯酉噙B的鏈路傳輸可能需要較大發(fā)射功率來完成長距離通信，因此與基于中繼轉(zhuǎn)發(fā)方式相比，直接鏈路傳輸可能對其他鏈路帶來更大傳輸干擾。然而，在無線自組織網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化過程中，為了節(jié)約自身有限的網(wǎng)絡(luò)資源（如能量），一些節(jié)點(diǎn)可能拒絕轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包或者只轉(zhuǎn)發(fā)和該節(jié)點(diǎn)社會關(guān)系密切節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這種特性叫節(jié)點(diǎn)自私性。另一方面，無線自組織網(wǎng)絡(luò)中存在許多中繼傳輸技術(shù)，比如基于中繼傳輸?shù)膯尾ァ⒒诰W(wǎng)絡(luò)編碼的多播和基于頻譜空分復(fù)用的并行傳輸。因此，我們應(yīng)該綜合考慮不同無線傳輸環(huán)境下所應(yīng)用的傳輸技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中的相互作用，并且需要在無線自組織網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)傳輸過程中考慮節(jié)點(diǎn)的自私屬性。本發(fā)明基于雙邊拍賣模型將直接傳輸?shù)逆溌凡鸱殖苫谥欣^節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的多跳傳輸鏈路，目標(biāo)是增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的協(xié)作通信從而提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

一方面，關(guān)于多種中繼傳輸模式下的中繼方式選擇在近年來得到廣泛研究。F.?Wang等人提出了一種基于鏈路傳輸速率的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼（PNC）、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼（CNC）和純路由傳輸?shù)拇蝺?yōu)中繼選擇方案。H.?Su等人提出一種基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合調(diào)度、信道分配和路由的策略，目標(biāo)是在滿足公平性要求的前提下通過線性方程求解最大網(wǎng)絡(luò)吞吐量。Z.?Ning等人的研究考慮了網(wǎng)絡(luò)編碼和空分復(fù)用的相互作用，并且說明貪婪地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼會降低頻譜空分復(fù)用性能，從而降低網(wǎng)絡(luò)吞吐量。然而先前的文獻(xiàn)僅將接收信號強(qiáng)度因子（RSSI）和信干噪比（SINR）作為中繼節(jié)點(diǎn)選擇的判據(jù)，而很少考慮節(jié)點(diǎn)間的社會屬性。先前的研究已經(jīng)證明基于接收信號強(qiáng)度因子和信干噪比的方案在新興復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中不再有效，這是因?yàn)檫@些方案沒有充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，從而造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。

另一方面，L.?Guardalben等人證明基于社會屬性的判據(jù)可以提高網(wǎng)絡(luò)資源分配效率并在不同信道環(huán)境下獲得較高吞吐量。S.?Zou等人基于馬爾科夫鏈對基于節(jié)點(diǎn)自私性的路由選擇策略進(jìn)行了建模，通過對節(jié)點(diǎn)的信用等級進(jìn)行評估從而決定相應(yīng)的鏈路傳輸路徑。H.?Li等人證明網(wǎng)絡(luò)性能的提升不僅依賴于網(wǎng)絡(luò)帶寬和傳輸速率，還決定于節(jié)點(diǎn)的社會屬性。因此在中繼節(jié)點(diǎn)的選擇過程中應(yīng)該將節(jié)點(diǎn)的社會屬性加以考慮。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種基于社會屬性的自適應(yīng)中繼傳輸機(jī)制，目標(biāo)是根據(jù)無線傳輸環(huán)境和節(jié)點(diǎn)社會屬性高效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，從而提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量。本發(fā)明首先提出一種基于社會屬性的下一跳傳輸節(jié)點(diǎn)選擇方案。通過本發(fā)明提出的方案，源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)通過雙邊拍賣的方式激發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)作通信，從而增加應(yīng)用新興中繼傳輸方式（如網(wǎng)絡(luò)編碼和空分復(fù)用）的可能，進(jìn)而增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

一種基于社會屬性的中繼自適應(yīng)選擇方法，包括以下步驟：

步驟1、節(jié)點(diǎn)社會屬性判據(jù)計算；

步驟2、建立基于社會屬性感知的雙邊拍賣機(jī)制，選擇節(jié)點(diǎn)下一跳的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；

步驟3、確定優(yōu)化目標(biāo)。本設(shè)計的最優(yōu)目標(biāo)是通過適當(dāng)?shù)闹欣^方式選擇，最小化鏈路激活時間，進(jìn)而最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量；

步驟4、提出網(wǎng)絡(luò)通信傳輸?shù)南薅l件，包括對網(wǎng)絡(luò)通信節(jié)點(diǎn)的半雙工傳輸特性、傳輸模式特性和鏈路容量特性等進(jìn)行限定；

步驟5、提出基于編碼感知調(diào)度方案的中繼選擇方式，并對中繼節(jié)點(diǎn)流入和流出的數(shù)據(jù)流、鏈路激活狀態(tài)等條件進(jìn)行限定；

步驟6、重復(fù)步驟1至5直到所有待激活鏈路均完成傳輸任務(wù)。

附圖說明

圖1為線性拓?fù)湎戮W(wǎng)絡(luò)交易數(shù)示意圖；

圖2為隨機(jī)拓?fù)湎戮W(wǎng)絡(luò)交易數(shù)示意圖；

圖3為線性拓?fù)湎戮W(wǎng)絡(luò)社會福利示意圖；

圖4為隨機(jī)拓?fù)湎戮W(wǎng)絡(luò)社會福利示意圖；

圖5為線性拓?fù)湎戮W(wǎng)絡(luò)吞吐量示意圖；

圖6為隨機(jī)拓?fù)湎戮W(wǎng)絡(luò)吞吐量示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種實(shí)施例做進(jìn)一步說明。