[發明專利]一種基于鏈路可用帶寬預測和前進距離的無人機自組網機會路由算法

在審

• 申請號: 201810047601.6
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108243480A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 嚴磊;袁東;晏少杰;雷磊;蔡圣所
• 申請（專利權）人: 南京華訊方舟通信設備有限公司
• 主分類號: H04W40/20
• 分類號: H04W40/20;H04L12/721
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于鏈路可用帶寬預測和前進距離的無人機自組網機會路由算法。該算法無需節點維護路由表，當節點有數據需要發送時，通過廣播RTS幀發起路由請求。節點接收到RTS幀后，采用基于感知的測量方法，預測鏈路剩余可用帶寬，并根據地理位置信息計算前進距離；然后根據可用帶寬和前進距離計算轉發優先級，并依據轉發優先級競爭發送CTS幀完成路由應答，成為下一跳轉發節點。發送節點接收到CTS幀后，將數據包發送給轉發節點，由轉發節點繼續發起路由請求，轉發接收到的數據包，直至數據包到達目的節點。仿真結果證明了路由算法的有效性。

技術領域

本發明屬于無線網絡領域，特別涉及基于鏈路可用帶寬預測和前進距離的無人機自組網機會路由算法。

背景技術

在現代信息化戰爭中，無人機已成為重要的信息傳遞節點和作戰單元。無人機自組織網絡是無線自組網技術在無人機編隊組網中應用的產物。無人機編隊通過構建靈活、高效、抗毀性強的無人機自組織網絡，不僅能夠保證無人機編隊協同完成作戰任務，而且可以空中無線“熱區”的方式覆蓋作戰區域，實現作戰單元之間信息、戰術和火力的高效協同。無人機自組織網絡中，節點快速移動導致網絡拓撲動態變化，節點間鏈路頻繁斷裂，因而路由協議的設計成為影響無人機自組織網絡性能的關鍵。

現有的路由協議主要包括表驅動和按需驅動兩類。表驅動路由協議通過對路由表的更新和維護與網絡中每個節點定期地交換路由信息，如DSDV(Destination SequencedDistance Vector)，HSR(Hierarchical State Routing)，GSR(Global State Routing)等。路由發現和路由維護是源驅動按需路由協議的兩個階段，只有需要向目的節點發送報文，且節點路由表中不包含通向目的節點路由時，才按需進行路由發現，典型的有AODV(Ad hocOn-demand Distance Vector Routing)和DSR(Dynamic Source Routing)。傳統路由協議采用確定性路由方式，在鏈路質量和穩定性較差的環境下，頻繁的鏈路層數據重傳將消耗大量的帶寬資源，影響無線多跳網絡的吞吐量和提供服務質量的能力。

針對無線信道的廣播特性、時變特性和干擾不規則性，麻省理工學院的Biswas等人于2004年率先提出了機會路由的概念。機會路由通過多個潛在中繼節點競爭、自主智能進行下一跳節點選擇，充分利用信道廣播特性，提高吞吐量和傳輸可靠性。機會路由基于網絡層和MAC(Medium Access Control)層聯合設計，傳輸成功率高，適用于節點處于高速移動的無人機自組網，已成為當前移動自組織網絡路由協議研究的一個重要方向。已有的機會路由策略有：基于端到端最短路徑策略，如ExoR(Extremely Opportunistic Routing)和ROMER(Resilient Opportunistic Mesh Routing)；基于端到端迭代策略，如OAPF(Opportunistic Any-path Forwarding)；基于地理位置策略，如GeRaF(GeographicRandom Forwarding)和MGOR(Multi-rate Geographic Opportunistic Routing)；基于網絡編碼策略，如CORE(Coding-aware Opportunistic Routing Mechanism)。

鏈路可用帶寬是指在不影響網絡現有業務QoS(Quality of Service)水平的前提下，鏈路收/發節點所能獲得的最大數據傳輸帶寬。可用帶寬(Available Bandwidth，AB)信息對于路由選擇，接入控制，沖突避免和保障業務QoS需求具有重要的作用。現有的鏈路可用帶寬預測方法中，基于探測的預測方法要求節點通過向網絡中注入端到端的探測包來預測信道上的可用帶寬；基于感知的預測方法通常僅利用本地獲得的帶寬利用信息來預測鏈路的可用帶寬，該類方法無需發送探測包，不占用網絡可用帶寬，不會對網絡中的已有業務產生影響，能夠獲得更加準確的鏈路可用帶寬預測結果。