数据包最终到达终节点时，它包括了从源节点到终节点整条路径的所有信息。
[0036] 3)终节点会设置一个时间窗口来收集RREQ数据包，这个时间窗口是一个非常重 要的参数，它的取值是路由延迟和发现路径数目多少的一个权衡。此窗口值可以设定为搜 索到四条路径的平均时间。
[0037] 3、路径选择及速率分配：
[0038] 定义1 一条路径P，它的剩余带宽设为RBP (Residual Bandwidth)，是此路径上拥有 最小剩余带宽的节点的带宽，这在一定程度上反应了整条路径的传输能力，假设路径P有η 个节点，第X个节点在考虑分配给数据流所需定额带宽后的剩余带宽为久那么RBP计算 如下：
[0040] 定义2假设P为一个路由节点不重合的路径集合，这个路径集合的剩余带宽 为RBp (Residual Bandwidth)中拥有最小剩余带宽的路径的带宽，设为1?，假设P = {P^ P2,. . .，PJ，第X条路径的最小剩余带宽为RB" (X = 1，2,. . .，η)，那么计算如下：
[0042] 由于我们选择的是双路径路由准入控制，所以，要从所有的路径中，选出剩余带宽 最大的两条路径来进行准入控制，问题可描述如下：
[0043] 求
，使其满足
，并且为两 条路径分配的速率&、R2不仅要大于零而且相加为请求准入数据流的带宽需求速率R raq。
[0044] 解决方案如下：
[0045] 我们假设一个节点的剩余带宽跟速率R呈线性关系，即a+b*R，且两条路径Ρ#Ρ2分别有m和η个节点，所以，两条路径的最小剩余带宽的节点的带宽RBP定义分别如下：
[0048] 由于R与R'满足：
[0054] 我们采用最大化最小值的公平性原则来处理这个问题：从定义2,可以看出，当 且仅当两条路径的最小剩余带宽的节点的带宽RBP相等时
>才可能取得 多路径下，剩余带宽的最大值，即求出所有路径中的瓶颈节点的剩余带宽，从中选出两条 路径，它们的瓶颈节点的剩余带宽相同并且是最大值。在实际的操作中，剩余带宽的取值 相近即能求得最优的剩余带宽，相近带宽之间的差值可用于其他数据流的带宽预留。假 设求出了两条路径的瓶颈节点的带宽相同且是所有路径中的最大值，分别为节点i，j，
，所以
从而求得分配的速率 R〇
[0055] 4、路由返回和准入控制：
[0056] 算法1描述了选择索引表中的数据流来释放带宽的过程。节点X的释放数据流算 法思路：首先释放优先级最低的数据流，同一优先级的话，我们遵循尽可能少地影响数据流 的原则，即先释放占用带宽大的数据流的带宽，如果数据流的占用带宽相同的话，先释放预 留资源晚的数据流。
[0057] 当最优的两条路由路径和分配的速率求出后，终节点会发送两个分别携带两条路 径信息的RREP数据包（包含分配的速率的信息以及两条路径的节点信息），并且将它们按 原路送回源节点。当一个节点（包括源节点和终节点）收到RREP数据包后，就会进行准入 控制，一共分三种情况。
[0058] 首先是第X个节点的剩余带宽大于等于零的情况，意味着准入这个数据流之 后，对在这个节点上所有准入的数据流都没有影响，予以准入。
[0059] 第二种情况是第X个节点的剩余带宽 < 小于零，而基于优先级的可用带宽（〇,. 大于等于零，此时，节点X需要把一些低于优先级i的数据流的资源预留取消，释放出这些 带宽，以满足这个数据流的请求带宽，所以予以准入。释放数据流的顺序，首先是先释放优 先级最低的数据流，同一优先级的话，我们遵循尽可能少地影响数据流的原则，即先释放占 用带宽大的数据流的带宽，如果数据流的占用带宽相同的话，先释放预留资源晚的数据流。 在数据流进行资源预留时，就会按照占用资源和时间来插入资源预留的信息，所以，释放数 据流是按照优先级带宽预留索引表上的顺序进行的。
[0060] 第三种情况是基于优先级的可用带宽（尽)）,小于零，在这种情况下，即使将低于优 先级i的数据流的带宽全都释放也满足不了请求数据流的带宽需求，所以，不予准入。
[0061] 如果准入控制算法判断出请求数据流可以被予以准入的话，就对此节点以及它载 波监听范围（CSNx)内的节点都进行资源预留，并且在节点的索引表内插入预留的信息，并 更新数据流所在优先级的预留带宽数。如果不予准入的话，就从候选路径中再选出最优的 两条来进行路由返回及准入控制，直到没有候选路径符合要求为止。
[0062] 下面举个简单的例子，如图2所示：一共有七个节点的简单网络，假设节点A要发 送数据包（优先级为i)到节点D。首先，进行路由发现，假设路由发现的过程中，共发现了 三条独立路径：A-B-C-D、A-E-D和A-F-G，分别算出三条路径中所有节点的剩余带宽，从而 得出三条路径中瓶颈节点的剩余带宽，依照速率分配的公式，可以求得两条符合要求的平 行路径以及分配的速率。然后，携带两条平行路径信息的RREP数据包分别按照原路返回节 点A，假设A-E-D是平行路径中的一条，当数据包经过节点E时，需要分别计算在节点E中的 剩余带宽和基于优先级i的可用带宽，参照准入控制中的三种情况来进行准入控制，如果 没有被准入，则从候选路径A-B-C-D和A-F-G中再选出两条平行路径，重复上述过程。
【主权项】
1. 一种基于优先级的双路径路由无线准入控制方法，其特征在于，具体包括如下步 骤： 1) 网络中的所有节点定期地发送数据包来交换和采集本地和邻居节点的信息，请求的 数据流被分为不同的优先级，计算基于优先级的可用带宽： 每个优先级配一个此优先级数据流的带宽预留总和TBRi，TBRi是优先级i下所有数据 流带宽预留的总和，每个优先级有一个表格来记录每一个预留数据流的信息，在节点X中， 计算优先级为i的数据流的可用带宽; 2) 路由发现：源节点创建一个路由请求RREQ数据包，RREQ数据包经过每个节点，都 与本地记录进行对比，没有记录的，增加基于该数据流优先级的可用带宽信息，如不能增加 将此数据包丢弃，RREQ数据包到达终节点时，包括了从源节点到终节点整条路径的所有信 息； 3) 路径选择及速率分配： 每个路径找出最小剩余带宽，作为瓶颈节点的剩余带宽，找出最优的两条路径 ，两条路径的剩余带宽都大于等于零，且两条路径分配的速率兄、兄不仅要大于零而且 两个速率相加为请求准入数据流的带宽需求速率，然后取两条剩余带宽较大者作为两 条路径共同的带宽计算分配的速率R; 4) 路由返回和准入控制： 当最优的两条路由路径和分配的速率求出后，终节点会发送两个分别携带两条路径信 息的RREP数据包，并且将它们按原路送回源节点，当一个节点收到RREP数据包后，进行准 入控制，一共分三种情况： 首先是第X个节点的剩余带宽￥大于等于零的情况，予以准入； 第二种情况是第#节点的剩余带宽:?小于零，而基于优先级的可用带宽大 于等于零，此时，节点1释放部分低于优先级i的数据流的带宽，以满足这个数据流的请求 带宽，然后予以准入； 第三种情况是基于优先级的可用带宽（?%小于零，不予准入； 如果准入控制算法判断出请求数据流可以被予以准入的话，就对此节点以及它载波监 听范围内的节点都进行资源预留，如果不予准入的话，就从候选路径中再选出最优的两条 来进行路由返回及准入控制，直到没有候选路径符合要求为止。2. 根据权利要求1所述基于优先级的双路径路由无线准入控制方法，其特征在于，所 述步骤1)中优先级为i的数据流的可用带宽的计算公式如下：:?是是节点X的剩余带宽，是所有比优先级为i的数据流的优先级小的数 据流占用带宽之和。3. 根据权利要求1或2所述基于优先级的双路径路由无线准入控制方法，其特征在于， 所述步骤4)中基于优先级的可用带宽丨大于等于零时进行释放数据流的顺序为：首先 是先释放优先级最低的数据流，同一优先级的话，遵循尽可能少地影响数据流的原则，即先 释放占用带宽大的数据流的带宽，如果数据流的占用带宽相同的话，先释放预留资源晚的 数据流。
【专利摘要】本发明涉及一种基于优先级的双路径路由无线准入控制方法，分析了每个节点基于优先级的可用带宽，并将可用带宽通过路径请求数据包传输到终节点，在收到所有候选路径后，选出最优的两条来满足数据流的带宽请求。最后，终节点进行路由返回，通过对本节点以及其周围节点的剩余带宽以及可用带宽（基于优先级）的预测来进行准入控制，以此来保证优先级高的数据流可以被优先准入来保证其带宽。通过路由与准入控制相结合，更好地提高了准入控制的效率，同时将传统的单路径路由准入控制扩展成双路径路由准入控制，更好地实现了负载均衡和提供更好的服务质量。与现有技术比较，本发明在吞吐量、时延和抖动方面都表现出色，同时优先保障了高优先级数据包的带宽。
【IPC分类】H04W72/10, H04W28/08, H04W40/04
【公开号】CN105263166
【申请号】CN201510560825
【发明人】吴彦琼, 陈世平
【申请人】上海理工大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月6日