[发明专利]基于节点发送和接收能力的干扰感知跨层路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别用于移动AdHoc网络中跨层路由的实现方案，属于通信技术领域。 

  

背景技术

移动AdHoc网络（MANETs）是一种无中心自组织的多跳无线网络，节点既可以作为主机和路由器自由的进入或离开网络。但是由于节点的任意移动性，网络拓扑会频繁的变化，并且往往不可预测。因此如何选择到达目的节点的路由已经成为AdHoc网络的一个重要和核心的问题。由于MANETs独有的特点，路由协议的跨层设计已经成为不可阻挡的趋势，跨层设计的主要思想是利用各层的相关性，增加 

层与层之间的垂直通信减少节点间的水平通信从而减少资源的浪费提高网络性能。

传统的ad hoc路由协议采用跳数作为路由选择的度量参数，但跳数最少的路径并不意味着就是最优路径，所以需要引入新的路由指标。目前，对MAC层与网络层进行跨层设计的一些研究认为：干扰与邻居节点的数目有关，并将干扰定义为不同通信范围内邻居节点数目的加权。这将存在两个问题：①对于网络中某节点来说，并不是所有邻居节点都会对它产生干扰，只有被选作路由用来转发和接收分组的工作节点才会对其产生干扰。②节点要完全统计邻居节点的信息必须周期的发送HELLO广播分组,这不仅给节点增加工作负担更严重的是网络的性能也会因为广播包的周期发送而大大降低。另一些研究则基于MAC层重传策略，提出了衡量节点接入能力的参数，以体现节点周围信道的繁忙程度及其抢占信道的能力，并选择接入能力强的节点作为路径节点。这同样存在两个问题：①从MAC层重传次数的角度定义节点接入信道的能力，并不能有效的反映真实的情况，能直接反映MAC层接入信道的能力的参数是网络分配向量NAV（（Network Allocation Vector），因为NAV指出了信道处于忙状态的持续时间，在这段时间内节点不能发送信息，换句话说，节点在这段时间内是不能接入信道的，在某时间段内NAV的值越大，表明这段时间内节点接入信道的可能性越小。②仅仅考虑了节点的发送能力而忽略了节点的接收能力，即使节点有很强的发送能力，如果接收能力很差的话，分组将不能及 时接收和转发，最终影响网络的性能。 

  

发明内容

    技术问题：本发明的目的是提供一种基于节点发送和接收能力的干扰感知跨层路由方法。该方法要求建立路由时既要考虑节点的发送能力又要考虑节点的接收能力，它们与周围活跃邻居节点数目、经过节点的数据流的数目、节点接入信道的能力以及节点周围拓扑变化情况有关；利用该方法所建立的路由可以显著地改善网络 

性能。

技术方案：本发明旨在提供一种基于节点发送和接收能力的干扰感知跨层路由方法。该方法包括： 

a. 定义并计算节点发送能力和节点离开时间，为计算节点的综合能力和链路所受的干扰做准备。以图1为例，节点C发送属于数据流S D分组的能力和接收属于数据流SD分组的能力分别为：

其中，表示节点C处于发送状态的概率；表示节点C可以发送分组时，发送的下一个分组是属于数据流SD的概率；表示节点C为数据流SD成功预约到信道的概率；表示节点C在预约到信道之后，将属于数据流SD的分组成功的发送给下一跳的概率，它们都可由公式（2）求得。

b. 计算节点综合能力和链路所受的干扰，为定义新的路由判据做准备。集合表示源节点S到目的节点D的条路径，集合表示路径包含的个节点序列，节点是节点的上一跳，节点的综合能力为： 

或

其中，， 和 分别表示节点发送属于数据流SD分组的能力和接收属于数据流SD分组的能力，表示节点发送属于数据流SD分组的能力，它们可由公式（1）、（2）、（3）求得。

链路（，）所受的干扰为： 

c. 重新定义的路由判据。定义某条路径中综合能力最小的节点为瓶颈节点、干扰最大的链路为瓶颈链路。选择瓶颈节点综合能力最大的路径或者瓶颈链路干扰最小的路径作为路由，即路由判据为：

或

   

d. 路由建立过程。

d1.如果源节点没有到达目的节点的路由或者该路由已经过期，计算自己的能力值（发送能力和综合能力）填入路由询问信息RREQ分组，向周围节点发送此RREQ分组； 

d2.中间节点收到此RREQ分组后依次执行以下操作：