[发明专利]移动网络中基于移动感知的路由设计方法

说明书

本发明公开了移动网络中基于移动感知的路由设计方法，主要用于解决稀疏移动网络中端到端的数据传输无法同时满足时延约束以及高能效性。本发明的方法实现过程为：将一个时间段的一系列动态网络拓扑构建成一个虚拟的空时拓扑；确定空时拓扑中每条链路的能量消耗；根据时延约束获取空时拓扑的子拓扑，并在该子拓扑中基于修改的最短路算法寻找源、目的节点之间的最低能耗路径；如果端到端的空时路径不存在，则将时延约束放松，重复上述步骤。本发明提出的方法能够权衡端到端的数据传输时延以及能量消耗，可用于D2D网络、无线传感器网络、车联网络等。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及移动网络中基于移动感知的路由设计方法，解决在稀疏移动网络中端到端的数据传输在满足软时延约束的同时降低能量消耗，可用于D2D网络、无线传感器网络，车联网络。

背景技术

无线网络(包括D2D网络、传感器网络等)在军事、工业、交通、环境监管等方面有着非常广泛的应用。网络中的节点通常是移动的。这一动态特性为无线网络的路由设计带来了一定的挑战，比如网络连通性难以维持、传输时延以及能耗的增加等。特别是对于稀疏的无线网络，其在每一时隙的拓扑结构几乎都是不连通的。因此，有必要在低节点密度的移动无线网络中研究网络的路由设计，即如何在端到端传输的时延约束下，尽可能地降低数据传输的能量消耗。

对于动态的随机移动网络，J.La等作者在文章“Distribution of pathdurations in mobile ad hoc networks and path selection”中分析了端到端路径持续时间的概率分布以及稳定可靠路径的选择。然而稳定可靠的路径选择并没有考虑能耗等开销因素。此外，人类行为90％以上是可预测的而非完全随机，比如实时的公共交通调度、工作人员的上下班统计等。面向移动感知的移动网络， S.Chaudhari等作者在文章“MAEER:mobility aware energy efficient routing protocol for internet of things”中提出了能量高效的路由算法。然则其提出的路由算法要求网络拓扑是时时连通的，难以应用于稀疏的移动网络，也没有考虑端到端的传输时延要求。

发明内容

本发明实施例提供了移动网络中基于移动感知的路由设计方法，以解决现有技术中的问题，能够在稀疏的移动网络中保证端到端数据传输的软时延要求，提高传输的能量有效性。

本发明提供了移动网络中基于移动感知的路由设计方法，包括如下步骤：

步骤1，一个时间段T内的一系列动态网络拓扑为{G^t(V,E^t)|t＝1,2,…,T}，其中，V表示节点集合，E^t表示在t时隙的链路集合，根据该动态网络拓扑构建一个虚拟的空时拓扑其中表示虚拟化的节点集合，ε为空间链路和时间链路的集合；

步骤2，在空时拓扑中，确定数据在空间链路上传输以及时间链路上维持的能量消耗；

步骤3，根据时延约束D获取空时拓扑的子拓扑，并在该子拓扑中利用基于修改的最短路算法寻找源节点s与目的节点d之间最低能耗的空时路径；

步骤4，若源、目的节点之间不存在一条空时路径，则放松时延约束至D+1，重复步骤3。

本发明实施例中的移动网络中基于移动感知的路由设计方法，面向稀疏的移动无线网络，综合考虑端到端数据传输的时延以及能耗。通过构建虚拟的空时拓扑，并基于修改的最短路算法得到时延软约束下端到端的最低能耗空时路径。本发明具有如下优点：1)采用时延软约束，确保源、目的节点之间空时路径的存在性；2)能够在高概率不连通的动态拓扑中得到一条空时路径，即满足端到端数据传输对时延的要求，同时提高传输的能量有效性。

附图说明