专利名称：一种认知无线自组织网络多径路由的流量分配方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及认知无线自组织网络的流量控制技术，尤其涉及一种认知无线自组织网络多径路由的流量分配方法及装置。
背景技术：
随着无线网络技术的飞速发展，传统静态频谱分配规定已导致频谱使用率出现严重不均。认知无线网络的提出，旨在通过具有频谱感知能力的节点(简称次用户)探测授权频谱中的传输机会，动态切换传输信道，在不干扰授权频谱用户(简称主用户)的前提下伺机接入传输。该技术能有效缓解非授权频谱资源占用压力，提高授权频谱使用率。国际频谱管理组织也出台相关规定鼓励科研机构对于认知无线网络相关技术的研究与开发。认知无线网络频谱探测策略、频谱共享机制及相关功率分配、干扰控制已成为学术界研究的热点，但已有研究多数针对物理层及链路层单跳范围内资源分配。基于自组织网络形式的认知无线自组织网络将次用户组网方式扩展至自组织结构，充分利用次用户网络可扩展结构，灵活共享授权频谱资源，提高认知无线自组织网络资源利用率，优化网络传输性能，增进认知无线网络中用户间相互协作，满足主次用户服务质量需求，从而为认知无线网络提供机制基础。目前针对认知无线自组织网络已有技术大多根据动态环境建立端到端的通信路径，但一般主要考虑在认知无线自组织网络中通信环境的动态变化，进而提出建路策略以及性能新标量。然而，认知无线自组织网络中存在的数据流量到达率及节点服务速率的动态变化，同样影响端到端通信服务质量，现有技术对此未作深入研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是降低认知无线自组织网络中存在的数据流量到达率及节点服务速率的动态变化对端到端通信服务质量的影响。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种认知无线自组织网络多径路由的流量分配方法，包括如下内容在该认知无线自组织网络中采用多径路由算法，获得端到端数据传输的源端次用户与目的端次用户之间的路径数量；该源端次用户收集各路径上各跳节点的服务速率和频谱可用率；
该源端次用户根据所述各路径上各跳节点的服务速率和频谱可用率，以及多径路由协议，生成多径路由的路径列表；通过拉格朗日方法将流量分配最优化问题转化为求解拉格朗日乘子和分配给该路径列表中各路径的流量的凸优化问题，根据降梯度法迭代求解结果在该路径列表中的各路径上采用最优速率进行传输。
其中，通过拉格朗日方法将流量分配最优化问题转化为求解拉格朗日乘子和分配给该路径列表中各路径的流量的凸优化问题，包括根据如下表达式确定目标函数
权利要求
1.一种认知无线自组织网络多径路由的流量分配方法，其特征在于，包括如下内容 在该认知无线自组织网络中采用多径路由算法，获得端到端数据传输的源端次用户与目的端次用户之间的路径数量； 该源端次用户收集各路径上各跳节点的服务速率和频谱可用率； 该源端次用户根据所述各路径上各跳节点的服务速率和频谱可用率，以及多径路由协议，生成多径路由的路径列表； 通过拉格朗日方法将流量分配最优化问题转化为求解拉格朗日乘子和分配给该路径列表中各路径的流量的凸优化问题，根据降梯度法迭代求解结果在该路径列表中的各路径上采用最优速率进行传输。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，通过拉格朗日方法将流量分配最优化问题转化为求解拉格朗日乘子和分配给该路径列表中各路径的流量的凸优化问题，包括根据如下表达式确定目标函数 L(l,s;aJ,r) = e + ^ap 玄-l-—s + ~ E^,) + Up ~ (ppiPpi) P1=I \ i=l PpiMpi ~ p JP=I产I 其中，X表示源端业务到达率，\ p表示第p条路径的业务到达率，U pi表示第p条路径第i跳的服务速率，P pi表示第P条路径第i跳的频谱可用率，《 =^和 /, J为非负拉格朗日乘子，e为所有路径最大时延限制kp为第p条路径上的总跳数；p大于等于I小于等于该路径数量，i大于等于I。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据降梯度法迭代求解结果在该路径列表中的各路径上采用最优速率进行传输，包括 采用降梯度迭代方法对所述目标函数中的拉格朗日乘子和各路径分配流量的凸优化问题进行主从迭代处理，根据降梯度法迭代求解结果在该路径列表中的各路径上采用最优速率进行传输。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，采用降梯度迭代方法对所述目标函数中的拉格朗日乘子和各路径分配流量的凸优化问题进行主从迭代处理，包括 对非负拉格朗日乘子V = P…，《，…,^^)和进行从迭代，对第p条路径的业务到达率Ap及非负拉格朗日乘子e进彳」. 主迭代； 在所述主迭代或者从迭代到达最大循环数或者Xp(k)达到收敛条件时，该源端次用户采用流量速率Xp(k)在第p条路径上发送数据； 其中，Ap(k)表示第k次迭代时的第p条路径上的业务到达率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中 对非负拉格朗日乘子《 =叫._ …和P进行从迭代，包括根据如下表达式进行 'QL Ta{k + \)= a{k)-^{k)— da--1+ ^+1)= 对第p条路径的业务到达率及非负拉格朗日乘子e进行主迭代，包括根据如下表达式进行
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述主迭代或者从迭代到达最大循环数或者Ap(k)达到收敛条件时，该源端次用户采用流量速率Xp(k)在第p条路径上发送数据，包括 该源端次用户执行该从迭代后，判断所述主迭代或者从迭代到达最大循环数或者Ap(k)达到收敛条件，是则该源端次用户采用流量速率Xp(k)在第p条路径上发送数据，否则该源端次用户执行该主迭代后进行下一次循环。
7.一种认知无线自组织网络多径路由的流量分配装置，其特征在于，包括 计算模块，设置为在该认知无线自组织网络中采用多径路由算法，获得端到端数据传输的源端次用户与目的端次用户之间的路径数量； 收集模块，设置为收集各路径上各跳节点的服务速率和频谱可用率； 生成模块，设置为根据所述各路径上各跳节点的服务速率和频谱可用率，以及多径路由协议，生成多径路由的路径列表； 选择模块，设置为通过拉格朗日方法将流量分配最优化问题转化为求解拉格朗日乘子和分配给该路径列表中各路径的流量的凸优化问题，根据降梯度法迭代求解结果在该路径列表中的各路径上采用最优速率进行传输。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，该选择模块包括转换单元及迭代单元，其中 该转换单元设置为根据如下表达式确定目标函数
9.根据权利要求8所述的装置，其中，该迭代单元包括 迭代子单元，设置为对非负拉格朗日乘子《 =和P进行从迭代，对第P条路径的业务到达率Xp及非负拉格朗日乘子e进行主迭代； 判断子单元，设置为执行该从迭代后，判断所述主迭代或者从迭代到达最大循环数或者Ap(k)达到收敛条件，是则采用流量速率Xp(k)在第p条路径上发送数据，否则执行该主迭代后进行下一次循环； 其中，Ap(k)表示第k次迭代时的第p条路径上的业务到达率。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，该迭代子单元包括 从迭代子单元，设置为根据如下表达式对非负拉格朗日乘子o )和3进行该从迭代
全文摘要
本发明公开了一种认知无线自组织网络多径路由的流量分配方法及装置，降低认知无线自组织网络中存在的数据流量到达率及节点服务速率的动态变化对端到端通信服务质量的影响，该方法中采用多径路由算法获得端到端数据传输的源端次用户与目的端次用户之间的路径数量；源端次用户收集各路径上各跳节点的服务速率和频谱可用率，根据各路径上各跳节点的服务速率、频谱可用率以及多径路由协议，生成多径路由的路径列表；通过拉格朗日方法将流量分配最优化问题转化为求解拉格朗日乘子和分配给路径列表中各路径的流量的凸优化问题，根据降梯度法迭代求解结果在路径列表中的各路径上采用最优速率进行传输。本申请的实施例提高了端到端传输性能及效率。
文档编号H04W28/10GK102970714SQ20121054400
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者邹仕洪, 桂丽 申请人:北京邮电大学