认知无线电网络路由的方法
【专利摘要】本发明涉及无线电网络路由的认知或计算方法，具体为认知无线电网络路由的方法。解决现有认知无线电路由算法在端到端的平均时延这一指标上还相对较差、没有对网络资源进行充分利用的问题。认知用户正在使用的当前路由的传输时延为T，当认知无线电网络中有更好的频谱由于主用户的退出而闲置时，认知用户通过频谱感知，及时更新路由表，更新后的路由表中传输时延最短的路由的传输时延为,当满足≤T（1-α）超过5秒的切换触发时间时，α＝0.1，认知用户主动退出当前路由，调整切换到传输时延为的路由。本发明在端到端的平均时延这一指标上比传统路由算法有明显改进。使当前网络的优质资源得到充分利用。
【专利说明】认知无线电网络路由的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线电网络路由的认知或计算方法，具体为认知无线电网络路由的方 法。
【背景技术】
[0002] 随着无线用户数量急剧增长和无线通信技术的迅速发展，无线频谱资源变得越来 越稀缺。为提高频谱利用率，人们提出了认知无线电的概念，美国联邦通信委员会的报告也 对认知无线电给出了定义，致力于解决频谱稀缺的问题。目前，人们对认知无线电网络的研 究集中在物理层、媒体访问控制层关键技术和网络层的路由协议。其中，路由协议是认知无 线电网络的重要组成部分，但至今没有一个具有代表性的路由协议，如何对路由算法进行 优化，成为认知无线电网络研究的重要课题。
[0003] 近年来，认知无线电路由算法受到越来越多的关注，一些相关路由算法也被提出， 其中包括一种单收发器的按需路由协议，节点间不需要使用控制信道，该算法对节点在信 道切换造成的增益和开销进行了平衡，但在切换节点"耳聋"问题上没有提出具体解决方 法。还有一种频谱感知机会路由算法，该算法根据节点局部感知信息建立频谱地图，提出了 机会链路传输指标，并使用协作机制，使得在多信道传输中维持统计服务质量吞吐量。以上 认知无线电路由算法，虽然在时延、吞吐量和链路可靠性上得到了改进，但在端到端的平均 时延这一指标上还相对较差：传统路由协议在认知用户有路由使用的情况下，即使路由表 中有比认知用户正在使用的路由更好的路由（如更低的传输时延），也不会主动调整路由， 除非现有路由不可使用，认知用户才会寻找新的路由。这样，无法使用当前网络的优质资 源，使得优质资源处于闲置状态，没有对网络资源进行充分利用。
【发明内容】
[0004] 本发明解决现有认知无线电路由算法在端到端的平均时延这一指标上还相对较 差、没有对网络资源进行充分利用的问题，提供一种认知无线电网络路由的方法。
[0005] 本发明是采用如下技术方案实现的：认知无线电网络路由的方法，认知用户正在 使用的当前路由的传输时延为T,当认知无线电网络中有更好的（更大的带宽、更高的利用 率等）频谱由于主用户的退出而闲置时，认知用户通过频谱感知，及时更新路由表，更新后 的路由表中传输时延最短的路由的传输时延为T'，当满足Τ'在τ(1-α)超过5秒的切换 触发时间时，α =0.1，认知用户主动退出当前路由，调整切换到传输时延为τ'的路由。
[0006] 本发明是在网络中路由表更新后出现比认知用户正在使用的当前路由更低的传 输时延，进行及时的路由调整，这虽然可提高端到端的平均时延，但这对节点间通信的稳定 性和网络的开销会造成一定影响，如数据包的丢失、数据包的重新发送、切换信道带来的切 换时延等。因此，本发明引入比例因子α和切换触发时间（ΤΤΤ)对这些影响进行平衡。引 入比例因子α不但可以对路由调整进行有效控制，平衡路由切换带来的影响，保证节点间 通信质量，而且还可以防止路由进行频繁的调整。ΤΤΤ相当于是一个时间窗口观测值，在认 知无线电网络中，频谱是动态多变的，随时间的变化而变化，在TTT时间段内（小于等于5 秒），系统只是对路由进行检测，不会对路由作出调整，待观测时间超过ΤΤΤ (超过5秒）后， 仍然满足Τ' <T(l-ct)才进行路由调整，这也有效防止了由于认知无线电网络频谱动态变 化造成路由变化过频，使得路由调整过于频繁，路由间进行来回调整，产生乒乓效益，影响 了节点间通信的稳定性和增大了网络的开销。
[0007] 本发明在端到端的平均时延这一指标上比传统路由算法有明显改进。使当前网络 的优质资源得到充分利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1为两个相邻节点间的可用信道集；
[0009] 图2为系统状态转移图。
【具体实施方式】
[0010]认知无线电网络路由的方法，认知用户正在使用的当前路由的传输时延为T，当认 知无线电网络中有更好的（更大的带宽、更高的利用率等）频谱由于主用户的退出而闲置 时，认知用户通过频谱感知，及时更新路由表，更新后的路由表中传输时延最短的路由的传 输时延为T'，当满足Τ'彡T(l-c〇超过5秒的切换触发时间时，α =0.1，认知用户主动 退出当前路由，调整切换到传输时延为Τ'的路由。
[0011]通过以下的理论分析和仿真证明本发明提出算法的正确性：
[0012]认知无线电网络由η个认知节点、m条链路和两个相邻节点间有m个正交信 道组成，每个认知节点都有相同的传输范围和干扰范围，且均可通过频谱感知得到一 个可用信道集，信道集随着时间和空间动态变化。本文把认知无线电网络抽象头像为 Ga(G)，E(G)>G，V(G) = {V1，V2，···，}表示网络中的认知节点集，E(G) = {el，e2，.··，}表 示两个相$节点间的可用信道集。如图1所示，源节点和目的节点分别表用s和 t表示，a、 b、c、d表示中间节点，节点间的连线61；[ e 表示节点间的可用信道集。
[0013]假设主用户占用信道k的概率为dk，则
[0014]
【权利要求】
1. 一种认知无线电网络路由的方法，其特征在于，认知用户正在使用的当前路由的 传输时延为T，当认知无线电网络中有更好的频谱由于主用户的退出而闲置时，认知用户 通过频谱感知，及时更新路由表，更新后的路由表中传输时延最短的路由的传输时延为 r，当满足r彡T(l-α)超过5秒的切换触发时间时，α=0.1，认知用户主动退出当前 路由，调整切换到传输时延为:T的路由。
【文档编号】H04L12/727GK104270311SQ201410596641
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】严敢, 贾志义, 韩鹏煜 申请人:国家电网公司, 国网山西省电力公司阳泉供电公司