[发明专利]基于MIMO链路的认知路由方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及MIMO链路的认知路由方法，用于认 知无线网络中。

背景技术

认知路由能够感知当前网络的状态，通过适当的学习机制，如强化学习，根 据所感知的网络状态做出正确的规划、判决和动作。在认知的过程中，使用强化 学习作为其学习机制，它是一种无监督的学习方法，使智能体能够在环境模型未 知的情况下，利用环境奖赏寻找并执行最优的行为。文献“Cognitive Network Management with Reinforcement Learning for Wirless Mesh Networks”所提出了一 种Q学习算法。在该算法中，每个节点对无线网络的状态进行预测，并根据当 前所预测的网络状态重新配置本条路由寿命和hello周期。

传统无线通信中存在着多径衰落现象，严重影响了网络的性能。目前比较常 用的MIMO多输入多输出技术，通过在通信链路的发送端与接收端均使用多根 天线，将传统通信系统中存在的多径效应变成了对用户通信性能有利的因素。文 献“Routing in Ad-hoc Networks with MIMO Links”与“一种基于MIMO技术的网 络节点密度自适应路由协议”所提出的路由协议，均利用了MIMO的复用和分集 增益。但是这两种路由协议的路由寿命和hello周期是固定的，不能随网络状态 的变化自适应的调整，这将导致端到端时延增加，吞吐量下降，网络开销增加。

发明内容

本发明的目的在于避免上述已有技术的缺点，提出了一种基于MIMO链路 的认知路由方法，能够根据节点密度和网络状态的变化进行自适应的调整，保证 了业务的QoS需求，提高了网络吞吐量，减小了端到端时延，降低了网络开销。

术语说明

RREQ包：源节点发送的路由请求包。

RREP包：目的节点发送的路由回复包。

hello包：用于通知邻居节点本节点存在的包。

扩展因子：节点之间所使用的链路类型。

metric：路由代价。

MIMO：多输入多输出。

SISO：单输入单输出。

CRMA路由协议：基于MIMO链路的认知路由方法。

本发明的具体实现过程包括：

(1)在路由表、RREQ和RREP包中增加路由代价域，在RREP包中增加 端到端时延域；

(2)建立网络中每个节点的扩展因子表，通过查询扩展因子表获得与下一 跳节点之间的链路类型；

(3)网络中的源节点采用广播泛洪的方式通过分集链路发送RREQ包，源 节点在开始广播RREQ包时，将路由代价域初始化为0；

(4)第一次收到RREQ包的中继节点，更新扩展因子表，根据MIR路由协 议中的metric公式更新RREQ包中的路由代价域，并记录在路由表中，同时根 据该节点是否有到达目的节点的有效路径判断是回复RREP包还是转发RREQ 包，如果该节点有一条到达目的节点的有效路径，中继节点回复RREP包，否则， 中继节点将转发RREQ包；

(5)收到重复RREQ包的中继节点，更新扩展因子表，根据MIR路由协议 中的metric公式更新RREQ包中的路由代价域，根据目的节点序列号和路由代 价判断是否对路由表进行更新，如果RREQ包中的源节点序列号大于路由表中 记载的目的节点序号或等于路由表中记载的目的节点序号且前者记录的路由代 价小于后者时，中继节点将更新路由表；同时根据该节点是否有到达目的节点的 有效路径判断是回复RREP包还是转发RREQ包，如果该节点有一条到达目的 节点的有效路径，中继节点回复RREP包，从扩展因子表中读取到达下一跳节点 所使用的链路类型，并按照该信息将RREP包转发到下一跳节点，否则，中继节 点将转发RREQ包；

(6)目的节点回复RREP包时，从路由表中读取路由代价并将其赋给RREP 包中的路由代价域，从MAC层读取接入时延并将其赋给RREP包中的端到端时 延域，从扩展因子表中读取扩展因子，该因子决定回复RREP包所使用的链路类 型；