本发明涉及无线通信领域，尤其是一种d2d自组网路由方法及系统。
背景技术：
路由算法是mesh形态自组网中的一个关键技术，由于mesh形态自组网中的设备基本上是平等的，没有中心控制节点，其路由算法基本上基于分布式的广播响应方法，大致方式是：某一节点向其周围的所有邻居节点发起路由请求，已建立通往目的节点有效路由表的邻居节点则响应为下一跳，还未建立通往目标节点有效路由表的邻居节点则继续以广播方式转发该路由请求。基于这种方式的典型的自组网路由算法如aodv、dsr、dsdv。
分布式算法的不足在于，为建立路由表，每个节点均需进行广播问询，节点之间需存在大量的交互消息；同时算法设计不周的话经常会导致路由算法发散延迟和收敛性问题；此外，一般的d2d(device-to-device，设备到设备)设备电量消耗是需要额外考虑的方面，过多的广播消息会使电量消耗过多
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种d2d自组网路由方法及系统，以解决分布式算法中节点间繁琐的路由问询广播过程以及消息交互过程而造成的时间延迟的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种d2d自组网路由方法，在该方法中，小区中的任意两个d2d终端设备之间通过该小区中的控制中心建立路由连接。
优选的，在上述的d2d自组网路由方法中，小区中的任意两个d2d终端设备之间通过该小区中的控制中心建立路由连接的步骤包括：
所述小区中的所有d2d终端设备周期性地向所述控制中心发送各自的位置信息；
所述控制中心实时获取所述小区中的所有的d2d终端设备的位置信息，并建立所有d2d终端设备的实时更新的位置信息库；
所述控制中心根据所述小区中的任意两个d2d终端设备在所述位置信息库中的位置信息获取该两个d2d终端设备之间的路由路径，并将其发送至该两个d2d终端设备及该路由路径相关的节点终端设备。
优选的，在上述的d2d自组网路由方法中，所述控制中心根据所述小区中的任意两个d2d终端设备在所述位置信息库中的位置信息获取该两个d2d终端设备之间的路由路径的步骤包括：
获取d2d终端设备在点到点传输时的可靠传输距离；
根据所述可靠传输距离获取所述小区中的任意两个d2d终端设备之间建立路由连接的各个路由节点。
优选的，在上述的d2d自组网路由方法中，所述可靠传输距离由以下公式决定：
其中，l表示所述可靠传输距离，pt表示d2d终端设备在自组网模式下的发送功率，pr表示d2d终端设备在自组网模式下的可靠接收功率，ξ表示大尺度阴影影响因子，α表示与所述d2d终端设备在自组网模式下的发送功率相关的路损指数。
优选的，在上述的d2d自组网路由方法中，根据所述可靠传输距离获取所述小区中的任意两个d2d终端设备之间建立路由连接的各个路由节点的步骤包括：
确定以所述小区中的任意两个d2d终端设备中的源节点终端设备为圆心、所述可靠传输距离为半径的圆周范围内的所有d2d终端设备形成的第一集合；
获取所述第一集合中每个d2d终端设备到第一参考直线的垂直距离，所述第一参考直线为所述圆心和所述小区中的任意两个d2d终端设备中的目标节点终端设备相连形成的直线，并按照所述垂直距离从小到大对所述第一集合中的d2d终端设备进行排序，以形成所述源节点终端设备的下一跳节点的候选列表；
将所述源节点终端设备的下一节点的候选列表中的第一个d2d终端设备作为所述源节点终端设备的下一跳节点；
以所述下一跳节点为圆心，重复上述步骤，确定所述源节点终端设备和目标节点终端设备之间的各跳节点，直至到达所述目标节点终端设备。
优选的，在上述的d2d自组网路由方法中，在获取所述第一集合中每个d2d终端设备到所述第一直线的垂直距离的同时，还获取该d2d终端设备和所述圆心的连线与所述圆心与所述目标节点终端设备的连线之间的第一夹角，将所述第一夹角小于90°的d2d终端设备再按照所述垂直距离从小到大排列，以形成所述源节点终端设备的下一跳节点的候选列表。
优选的，在上述的d2d自组网路由方法中，根据所述可靠传输距离获取所述小区中的任意两个d2d终端设备之间建立路由连接的各个路由节点的步骤还包括：
当以所述下一跳节点为圆心、所述可靠传输距离为半径的圆周范围内的所有d2d终端设备形成的第二集合为一空集时，将所述源节点终端设备或上一跳节点的下一跳节点的候选列表中的下一个d2d终端设备作为所述源节点终端设备的下一跳节点。
本发明还提供了一种d2d自组网路由系统，包括：一小区中的控制中心以及属于所述控制中心的复数个d2d终端设备，所述复数个d2d终端设备中的任意两个之间通过所述控制中心建立路由连接。
优选的，在上述的d2d自组网路由系统中，所述控制中心包括一基站和一位置服务器，其中，所述基站实时获取所述复数个d2d终端设备周期性发送的各自的位置信息，并将其发送至所述位置服务器，所述位置服务器接收到所述基站实时获取的所述复数个d2d终端设备的位置信息后，据此建立所述复数个d2d终端设备的实时更新的位置信息库。
优选的，在上述的d2d自组网路由系统中，当所述复数个d2d终端设备中的任意两个之间需要进行数据传输时，所述位置服务器根据这两个d2d终端设备在所述位置信息库中的位置信息获取这两个d2d终端设备之间的路由路径，并将该路由路径通过所述基站发送至这两个d2d终端设备以及该路由路径中相关的路由节点终端设备。
优选的，在上述的d2d自组网路由系统中，所述位置服务器根据任意两个d2d终端设备在所述位置信息库中的位置信息获取这两个d2d终端设备之间的路由路径的步骤包括：
获取d2d终端设备在点到点传输时的可靠传输距离；
根据所述可靠传输距离获取所述小区中的任意两个d2d终端设备之间建立路由连接的各个路由节点。
优选的，在上述的d2d自组网路由系统中，所述可靠传输距离由以下公式决定：
其中，l表示所述可靠传输距离，pt表示d2d终端设备在自组网模式下的发送功率，pr表示d2d终端设备在自组网模式下的可靠接收功率，ξ表示大尺度阴影影响因子，α表示与所述d2d终端设备在自组网模式下的发送功率相关的路损指数。
优选的，在上述的d2d自组网路由系统中，所述位置服务器根据所述可靠传输距离获取所述小区中的任意两个d2d终端设备之间建立路由连接的各个路由节点的步骤包括：
确定以所述小区中的任意两个d2d终端设备中的源节点终端设备为圆心、所述可靠传输距离为半径的圆周范围内的所有d2d终端设备形成的第一集合；
获取所述第一集合中每个d2d终端设备到第一参考直线的垂直距离，所述第一参考直线为所述圆心和所述小区中的任意两个d2d终端设备中的目标节点终端设备相连形成的直线，并按照所述垂直距离从小到大对所述第一集合中的d2d终端设备进行排序，以形成所述源节点终端设备的下一跳节点的候选列表；
将所述源节点终端设备的下一跳节点的候选列表中的第一个d2d终端设备作为所述源节点终端设备的下一跳节点；
以所述下一跳节点为圆心，重复上述步骤，确定所述源节点终端设备和目标节点终端设备之间的各跳节点，直至到达所述目标节点终端设备。
优选的，在上述的d2d自组网路由系统中，在获取所述第一集合中每个d2d终端设备到所述第一直线的垂直距离的同时，还获取该d2d终端设备和所述圆心的连线与所述圆心与所述目标节点终端设备的连线之间的第一夹角，将所述第一夹角小于90°的d2d终端设备再按照所述垂直距离从小到大排列，以形成所述源节点终端设备的下一跳节点的候选列表。
优选的，在上述的d2d自组网路由系统中，所述位置服务器根据所述可靠传输距离获取所述小区中的任意两个d2d终端设备之间建立路由连接的各个路由节点的步骤还包括：
当以所述下一跳节点为圆心、所述可靠传输距离为半径的圆周范围内的所有d2d终端设备形成的第二集合为一空集时，将所述源节点终端设备或上一跳节点的下一跳节点的候选列表中的下一个d2d终端设备作为所述源节点终端设备的下一跳节点。
在本发明提供的d2d自组网路由方法及系统中，一小区中的任意两个d2d终端设备之间均可通过该小区中的控制中心建立路由连接。充分利用了所述控制中心的资源，无需所述小区中的复数个d2d终端设备通过繁琐的路由问询广播建立路由路径，从而避免了各个d2d终端设备之间用于创建路由表的大量的信息交互，进而降低了时间延迟，提高了数据传输的速度，同时也降低了d2d终端设备的电量消耗。
附图说明
图1为本发明实施例中d2d自组网路由方法的流程图；
图2为图1中步骤s3的流程图；
图3为本发明实施例中d2d自组网路由系统的结构示意图；
图中：100-基站；200-位置服务器。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明实施例提供了一种d2d自组网路由方法，一小区中的任意两个d2d终端设备之间均可通过该小区中的控制中心建立路由连接。即，属于所述控制中心的复数个d2d终端设备中的任意两个需要建立数据传输时，只需要向所述控制中心发起请求，所述控制中心即可计算出该任意两个终端设备之间的路由路径，并通知该路由路径中每一个d2d终端设备的下一跳节点。该路由路径中的每一个d2d终端设备只需向其下一跳节点进行数据传输即可，而不需要所述复数个d2d终端设备通过繁琐的路由问询广播建立路由路径，从而避免了各个d2d终端设备之间用于创建路由表的大量的信息交互，进而降低了时间延迟，提高了数据传输的速度，同时也降低了d2d终端设备的电量消耗。
具体的，所述小区中的任意两个d2d终端设备之间通过该小区中的控制中心建立路由连接包括以下步骤。如图1所示，图1为本发明实施例中d2d自组网路由方法的流程图。
首先，所述小区中的所有d2d终端设备周期性地向所述控制中心发送各自的位置信息，此为图1中的步骤s1。需要说明的是，每一个d2d终端设备与所述控制中心之间均有一3gpp(3rdgenerationpartnershipproject，第三代合作伙伴计划)协议定义好的控制信道，每一个所述d2d终端设备均通过该控制信道向所述控制中心发送其各自的位置信息，具体的，所述位置信息为gps信息，即每一个d2d终端设备均通过该控制信道向所述控制中心发送其各自的gps信息。
所述控制中心实时获取所述小区中所有的d2d终端设备的位置信息，并建立所有d2d终端设备的实时更新的位置信息库。此为图1中的步骤s2。然后所述控制中心根据所述小区中的任意两个d2d终端设备在所述位置信息库中的位置信息获取该两个d2d终端设备之间的路由路径，并将其发送至该两个d2d终端设备及该路由路径相关的节点终端设备。此为图1中的步骤s3。步骤s3具体的包括以下步骤。如图2所示，图2为图1中步骤s3的流程图。
首先，获取d2d终端设备在点到点传输时的可靠传输距离，此为图2中的步骤s31。
具体而言，所述可靠传输距离由以下公式决定：
其中，l表示所述可靠传输距离，pt表示d2d终端设备在自组网模式下的发送功率，pr表示d2d终端设备在自组网模式下的可靠接收功率，ξ表示大尺度阴影影响因子，α表示与所述d2d终端设备在自组网模式下的发送功率相关的路损指数。
接下来，根据所述可靠传输距离获取所述小区中的任意两个d2d终端设备之间建立路由连接的各个路由节点。
步骤s32：确定以所述小区中的任意两个d2d终端设备中的源节点终端设备为圆心、所述可靠传输距离为半径的圆周范围内的所有d2d终端设备形成的第一集合。
所述小区中的任意两个d2d终端设备中包括一源节点终端设备s和一目标节点终端设备t，确定一个以s为圆心、l为半径的圆周，在该圆周范围内的所有d2d终端设备形成所述第一集合。需要说明的时，所述第一集合中保护的d2d终端设备不仅包括在该圆周内的d2d终端设备，还包括在该圆周上的d2d终端设备。
步骤s33：获取所述第一集合中每个d2d终端设备到一第一参考直线的垂直距离，并按照所述垂直距离从小到大对所述第一集合中的d2d终端设备进行排序，以形成所述源节点终端设备的下一跳节点的候选列表。
所述第一参考直线为步骤s32中的圆心和所述目标节点终端设备相连形成的直线，此时，所述第一参考直线为所述源节点终端设备s和所述目标节点终端设备t相连形成的直线。进一步的，在获取所述第一集合中每个d2d终端设备到所述第一参考直线的垂直距离的同时，还获取该d2d终端设备和所述源节点终端设备的连线与所述圆心和所述目标节点终端设备的连线之间的第一夹角φ，选取所述第一夹角小于90°的d2d终端设备，并将所述第一夹角小于90°的d2d终端设备按照所述垂直距离从小到大排列，以形成所述源节点终端设备的下一跳节点的候选列表。
步骤s34：将所述源节点终端设备的下一节点的候选列表中的第一个d2d终端设备作为所述源节点终端设备的下一跳节点。
步骤s35：以所述下一跳节点为圆心，所述可靠传输距离l为半径重复上述步骤s32和步骤s33，以确定所述源节点终端设备和目标节点终端设备之间的各跳节点，直至到达所述目标节点终端设备。
但是当以所述下一跳节点为圆心、所述可靠传输距离为半径的圆周范围内的所有d2d终端设备形成的第二集合为一空集时，将所述源节点终端设备或上一跳节点的下一跳节点的候选列表中的下一个d2d终端设备作为所述源节点终端设备的下一跳节点，然后再重复上述步骤s35。
例如，如图3所示，所述源节点终端设备的下一跳节点的候选列表中有三个d2d终端设备，分别为中间节点n11、n12以及n13(其中n13未示出)，并且按照n11、n12以及n13的顺序排列。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，并不以所述源节点终端设备的下一跳节点的候选列表中包含3个d2d终端设备为限，这是本领域技术人员所公知的，在此不再赘述。
在步骤s35中，即以中间节点n11为圆心、l为半径重复上述步骤s33和步骤s34。首先以中间节点n11为所述源节点终端设备s的下一跳节点，然后以中间节点n11为圆心、以所述可靠传输距离l为半径确定以圆周，该圆周范围内的所有d2d终端设备形成一第二集合，即该圆周内和该圆周上的所有d2d终端设备形成所述第二集合。
当所述第二集合不为空集，即所述第二集合中包含至少一个d2d终端设备时，获取所述第二集合中每个d2d终端设备到第一参考直线的垂直距离，所述第一参考直线为所述圆心和所述目标节点终端设备t相连形成的直线，此时，所述第一参考直线变化为中间节点n11与所述目标节点终端设备t相连形成的直线。在获取所述第二集合中每个d2d终端设备到所述第一参考直线的垂直距离的同时，还获取该d2d终端设备和中间节点n11的连线与中间节点n11和所述目标节点终端设备t的连线之间的第一夹角，选取所述第一夹角小于90°的d2d终端设备，并将第一夹角小于90°的d2d终端设备按照所述垂直距离从小到大排列，以形成n11的下一跳节点的候选列表。
但是，当所述第二集合为空集时，即无法获取所述中间节点n11的下一跳节点，则将所述源节点终端设备的下一跳节点的候选列表中的下一个d2d终端设备n12作为所述源节点终端设备的下一跳节点，然后再以所述中间节点n12为圆心、所述可靠传输距离l为半径重复上述步骤s35。
本发明实施例还提供了一种d2d自组网路由系统，如图3所示。具体的，所述d2d自组网路由系统包括：一小区中的控制中心以及属于所述控制中心的复数个d2d终端设备，所述复数个d2d终端设备中的任意两个之间均可通过所述控制中心建立路由连接。进一步的，所述控制中心包括一基站100和一位置服务器200，其中，所述基站100实时获取所述复数个d2d终端设备周期性的向所述基站100发送的各自的位置信息，并将其发送至所述位置服务器200，所述位置服务器200接收到所述基站100实时获取的所述复数个d2d终端设备的位置信息后，据此建立所述复数个d2d终端设备的实时更新的位置信息库。
具体的，所述复数个d2d终端设备属于所述控制中心，进一步的，所述复数个d2d终端设备属于所述基站100，所述复数个d2d终端设备中的每一个d2d终端设备与所述基站100之间均有一3gpp协议定义的控制信道，每一个所述d2d终端设备均通过该控制信道向所述基站100发送其位置信息，具体的，所述位置信息为gps信息，即每一个d2d终端设备均均通过其与所述基站之间的控制信道发送其gps信息至所述基站100。所述基站100在实时接收到所述复数个d2d终端设备的gps信息后将其发送至所述位置服务器200，所述位置服务器200据此建立所述复数个d2d终端设备的实时更新的位置信息库。
当所述复数个d2d终端设备中的任意两个之间需要进行数据传输时，所述位置服务器200根据这两个d2d终端设备在所述位置信息库中的位置信息获取这两个d2d终端设备之间的路由路径，并将该路由路径通过所述基站100发送至这两个d2d终端设备以及该路由路径中相关的路由节点终端设备。
所述位置服务器200根据任意两个d2d终端设备在所述位置信息库中的位置信息获取这两个d2d终端设备之间的路由路径的具体步骤如上所述的d2d自组网路由方法中的步骤s31至步骤s35所述。在此不再赘述。
综上，在本发明实施例提供的d2d自组网路由方法及系统中，一小区中的任意两个d2d终端设备之间均可通过该小区中的控制中心建立路由连接。充分利用了所述控制中心的资源，无需所述小区中的复数个d2d终端设备通过繁琐的路由问询广播建立路由路径，从而避免了各个d2d终端设备之间用于创建路由表的大量的信息交互，进而降低了时间延迟，提高了数据传输的速度，同时也降低了d2d终端设备的电量消耗。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。