[發明專利]無線多跳網絡中基于服務質量和定向廣播的冗余路由方法

有效

• 申請號: 201611104998.5
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106789621B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 吳燕玲;李明;敖欣
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H04L12/703
• 分類號: H04L12/703;H04L12/707
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌

1.無線多跳網絡中基于服務質量和定向廣播的冗余路由方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1、整個網絡覆蓋區域以源節點S為原點形成的XY坐標系劃分成左右上下四個區域，計算任意節點A處最小信號干擾噪聲比SINR_A：

其中，節點A位于節點C的有效通信范圍內，同時又在節點B和D的干擾范圍內，即節點A可以同時接收到來自節點C、節點B和節點D的信號，對于節點A來說，來自節點C的信號為期望的信號，而來自節點B或D的信號則為干擾信號，PR_A代表的是節點C發出的信號到達節點A處的功率，I_B和I_D則分別代表節點B和節點D發出的干擾信號到節點A處的功率，該PR_A是利用電磁波在空間傳播的能量損耗計算得出：

其中，PT_C為節點C的發射功率；G_t和G_r分別為節點C和節點A的天線增益；λ為所有節點所用電磁波的波長；d_A-C為節點A和節點C間的距離；L為信號的系統損耗；

同理，I_B和I_D可分別通過公式(3)和(4)得出：

其中，PT_B和PT_D分別為節點B和節點D的發射功率，d_A-B和d_A-D分別為節點A和節點B以及節點A和節點D之間的距離；

將公式(2)、(3)和(4)代入公式(1)，可得：

若所有節點特性相同，那么，波長λ、系統損耗L、信號發射功率和天線增益也相同，公式(5)可以寫成：

步驟2、根據預置的最小信號干擾噪聲比門限值SINR_thres，來確定數據交付的下一跳候選節點，該下一跳候選節點包括候選主節點和候選的冗余節點：

步驟2.1、確定節點坐標和所在區域

確定節點坐標：網絡中任意節點都通過源節點S在XY坐標系內獲得定位坐標；

確定節點所在區域：已知源節點S,節點C為下一跳候選節點MN_CAN,節點D為目的節點，S_x,S_y,C_x,C_y,D_x和D_y分別代表源節點S、下一跳候選節點MN_CAN和目的節點D的橫坐標和縱坐標:

若S_x≤D_x或C_x，且S_y≤D_y或C_y,那么目的節點D或節點C位于源節點S的第一區域中；

若S_x>D_x或C_x，且S_y≤D_y或C_y,那么目的節點D或節點C位于源節點S的第二區域中；

若S_x≥D_x或C_x，且S_y>D_y或C_y,那么目的節點D或節點C位于源節點S的第三區域中；

若S_x<D_x或C_x，且S_y>D_y或C_y,那么目的節點D或節點C位于源節點S的第四區域中；

步驟2.2、確定下一跳候選節點MN_CAN，該下一跳候選節點MN_CAN包括候選主節點和候選的冗余節點：

先確定目的節點所在的區域，收集與目的節點同一區域其他節點的最小信號干擾噪聲比SINR，逐個確認下一跳候選節點MN_CAN：將最小信號干擾噪聲比SINR最接近門限值SINR_thres的節點作為下一跳候選主節點，將第二接近門限值SINR_thres的節點作為下一跳候選的冗余節點；

一旦確定了任一節點的下一跳候選節點MN_CAN，源節點S就發送一個DL_RREQ消息通過所有的下一跳候選節點路由至目的節點D,一旦目的節點D收到了該DL_RREQ消息，將回復源節點S一個DL_RREP消息，該DL_RREP消息中包含了目的節點D的坐標；

上述DL_RREQ消息和DL_RREP消息的格式與標準的RREQ消息和RREP消息相比，均多了“Destination Location_X”和“Destination Location_Y”域，這2個域的首位是指示符，指出了域中數值是正的還是負的，源節點S通過該DL_RREQ消息獲取目的節點D的坐標，而目的節點D則通過DL_RREP消息向源節點S回復自己的坐標；在獲取目的節點D坐標后，其所在區域也能確定下來；

步驟3、確定目標節點D的坐標，源節點S和目的節點D間的主路由可以通過與目的節點D同一方位所有的下一跳候選主節點建立起來，源節點S將數據交付至目標節點的過程中，優選主路由，當主路由中斷后，網絡中節點不需要重新計算路由，數據可以立即通過候選的冗余節點繼續交付至目的節點。

2.根據權利要求1所述的無線多跳網絡中基于服務質量和定向廣播的冗余路由方法，其特征在于所述逐個確認下一跳候選節點MN_CAN包括如下步驟：

根據已確定的任意節點坐標，源節點S和任一節點的距離通過公式(7)計算得出：

其中，S_x,S_y,MN_x和MN_y分別代表源節點S和任一節點的坐標；

節點A的最小信號干擾噪聲比SINR_A可以通過將公式(7)代入公式(6)得出：

每個節點依照公式(8)定期計算自己的最小信號干擾噪聲比SINR，并通過一個修改的HELLO消息和鄰居節點進行信息交換，該修改的HELLO消息格式中儲存了發送該HELLO消息的節點的ID、HELLO消息發出時測量的瞬時SINR和HELLO消息的發出時間，每個節點通過收到該HELLO消息，了解本節點有效通信范圍內的其他節點的SINR和其所在區域，將通過交換得到的HELLO消息中最接近門限值SINR_thres的節點選定為下一跳候選主節點，第二接近門限值SINR_thres的節點為下一跳候選的冗余節點，從而確定每一節點在每個區域中的下一跳候選主節點和下一跳候選的冗余節點。