[發(fā)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

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• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106789621B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)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

本發(fā)明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，在數據發(fā)送前通過定向廣播減少網絡中廣播消息減輕網絡負荷的同時，根據系統(tǒng)要求的最小信號干擾噪聲比SINR，在源節(jié)點和目的節(jié)點間確定了一條主路由和一條備用的冗余路由，在主路由中斷后，網絡中節(jié)點不需要重新計算路由，數據可以立即通過冗余路由繼續(xù)交付給目的節(jié)點。

技術領域

本發(fā)明涉及一種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。

背景技術

在具有多跳特征的無線多跳網絡中，源節(jié)點和目的節(jié)點間建立路由時，為數據交付確定下一跳節(jié)點的策略至關重要。無線多跳網絡中節(jié)點的隨機移動容易引起的源節(jié)點和目的節(jié)點間已建立路由的頻繁中斷，導致路由的重新計算和建立，增加網絡的開銷和數據的丟失，影響網絡的服務質量。

無線通信網絡中，存在著發(fā)給某個特定節(jié)點i的信號(期望的信號)、干擾信號(非期望的信號)兩種不同類型的信號。發(fā)給特定節(jié)點i的信號對于節(jié)點i是期望的信號，而對于節(jié)點i周圍的其他節(jié)點來說是一種干擾信號，此干擾信號會對發(fā)送給它們自己的信號造成影響。如圖2所示，節(jié)點A位于節(jié)點C的有效通信范圍(對應于圖2中的Transmission range)內，同時又在節(jié)點B和D的干擾范圍(對應于圖2中的CS range)內，即節(jié)點A可以同時接收到來自節(jié)點C、節(jié)點B和節(jié)點D的信號。在節(jié)點C和節(jié)點A通信時，如果節(jié)點B或節(jié)點D也在同一時刻和其他節(jié)點通信，對于節(jié)點A來說，來自節(jié)點C的信號為期望的信號，而來自節(jié)點B或D的信號則為干擾信號。節(jié)點C發(fā)送給節(jié)點A的信息能否正確解碼，則取決于節(jié)點A處的最小信號干擾噪聲比SINR。

在以接收信號強度為準則(RSSI)的方法中，通常是以接收到的信號強度與預先設定的門限值比較，如果大于門限值，則認為該信號質量好。顯然，這種方法沒有考慮到噪聲和干擾帶來的影響。無線通信中，噪聲和干擾會對信號質量帶來很大影響。某些時候，就算期望的信號強度很大，但是由于環(huán)境噪聲和干擾的影響，反映出來的將是期望的信號混雜在噪聲和干擾中，無法提取出來。香農定理表明，決定信號質量好壞的因素是信噪比(SNR)。考慮到無線通信中干擾對信號質量帶來的影響不可忽略，所以，以最小信號干擾噪聲比(SINR)為判斷信號質量好壞的準則更恰當。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供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，是對通過接收信號強度(RSSI)確定路由的協(xié)議進行了改良，通過定向廣播消除網絡中廣播消息減輕網絡負荷的同時，能夠根據系統(tǒng)要求的最小信號干擾噪聲比(SINR)，在源節(jié)點(SourceMN)和目的節(jié)點(Destination MN)間確定了一條主路由和一條備用的冗余路由，在主路由中斷后，網絡中節(jié)點不需要重新計算路由，數據可以立即通過冗余路由繼續(xù)交付給目的節(jié)點。

本發(fā)明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，包括如下步驟：

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

其中，節(jié)點A位于節(jié)點C的有效通信范圍內，同時又在節(jié)點B和D的干擾范圍內，即節(jié)點A可以同時接收到來自節(jié)點C、節(jié)點B和節(jié)點D的信號，對于節(jié)點A來說，來自節(jié)點C的信號為期望的信號，而來自節(jié)點B或D的信號則為干擾信號，PR_A代表的是節(jié)點C發(fā)出的信號到達節(jié)點A處的功率，I_B和I_D則分別代表節(jié)點B和節(jié)點D發(fā)出的干擾信號到節(jié)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(jié)點C的發(fā)射功率；G_t和G_r分別為節(jié)點C和節(jié)點A的天線增益；λ為所有節(jié)點所用電磁波的波長；d_A-C為節(jié)點A和節(jié)點C間的距離；L為信號的系統(tǒng)損耗；