[发明专利]无线多跳网络中基于服务质量和定向广播的冗余路由方法

权利要求书

1.无线多跳网络中基于服务质量和定向广播的冗余路由方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、整个网络覆盖区域以源节点S为原点形成的XY坐标系划分成左右上下四个区域，计算任意节点A处最小信号干扰噪声比SINR_A：

其中，节点A位于节点C的有效通信范围内，同时又在节点B和D的干扰范围内，即节点A可以同时接收到来自节点C、节点B和节点D的信号，对于节点A来说，来自节点C的信号为期望的信号，而来自节点B或D的信号则为干扰信号，PR_A代表的是节点C发出的信号到达节点A处的功率，I_B和I_D则分别代表节点B和节点D发出的干扰信号到节点A处的功率，该PR_A是利用电磁波在空间传播的能量损耗计算得出：

其中，PT_C为节点C的发射功率；G_t和G_r分别为节点C和节点A的天线增益；λ为所有节点所用电磁波的波长；d_A-C为节点A和节点C间的距离；L为信号的系统损耗；

同理，I_B和I_D可分别通过公式(3)和(4)得出：

其中，PT_B和PT_D分别为节点B和节点D的发射功率，d_A-B和d_A-D分别为节点A和节点B以及节点A和节点D之间的距离；

将公式(2)、(3)和(4)代入公式(1)，可得：

若所有节点特性相同，那么，波长λ、系统损耗L、信号发射功率和天线增益也相同，公式(5)可以写成：

步骤2、根据预置的最小信号干扰噪声比门限值SINR_thres，来确定数据交付的下一跳候选节点，该下一跳候选节点包括候选主节点和候选的冗余节点：

步骤2.1、确定节点坐标和所在区域

确定节点坐标：网络中任意节点都通过源节点S在XY坐标系内获得定位坐标；

确定节点所在区域：已知源节点S,节点C为下一跳候选节点MN_CAN,节点D为目的节点，S_x,S_y,C_x,C_y,D_x和D_y分别代表源节点S、下一跳候选节点MN_CAN和目的节点D的横坐标和纵坐标:

若S_x≤D_x或C_x，且S_y≤D_y或C_y,那么目的节点D或节点C位于源节点S的第一区域中；

若S_x>D_x或C_x，且S_y≤D_y或C_y,那么目的节点D或节点C位于源节点S的第二区域中；

若S_x≥D_x或C_x，且S_y>D_y或C_y,那么目的节点D或节点C位于源节点S的第三区域中；

若S_x<D_x或C_x，且S_y>D_y或C_y,那么目的节点D或节点C位于源节点S的第四区域中；

步骤2.2、确定下一跳候选节点MN_CAN，该下一跳候选节点MN_CAN包括候选主节点和候选的冗余节点：

先确定目的节点所在的区域，收集与目的节点同一区域其他节点的最小信号干扰噪声比SINR，逐个确认下一跳候选节点MN_CAN：将最小信号干扰噪声比SINR最接近门限值SINR_thres的节点作为下一跳候选主节点，将第二接近门限值SINR_thres的节点作为下一跳候选的冗余节点；

一旦确定了任一节点的下一跳候选节点MN_CAN，源节点S就发送一个DL_RREQ消息通过所有的下一跳候选节点路由至目的节点D,一旦目的节点D收到了该DL_RREQ消息，将回复源节点S一个DL_RREP消息，该DL_RREP消息中包含了目的节点D的坐标；

上述DL_RREQ消息和DL_RREP消息的格式与标准的RREQ消息和RREP消息相比，均多了“Destination Location_X”和“Destination Location_Y”域，这2个域的首位是指示符，指出了域中数值是正的还是负的，源节点S通过该DL_RREQ消息获取目的节点D的坐标，而目的节点D则通过DL_RREP消息向源节点S回复自己的坐标；在获取目的节点D坐标后，其所在区域也能确定下来；

步骤3、确定目标节点D的坐标，源节点S和目的节点D间的主路由可以通过与目的节点D同一方位所有的下一跳候选主节点建立起来，源节点S将数据交付至目标节点的过程中，优选主路由，当主路由中断后，网络中节点不需要重新计算路由，数据可以立即通过候选的冗余节点继续交付至目的节点。

2.根据权利要求1所述的无线多跳网络中基于服务质量和定向广播的冗余路由方法，其特征在于所述逐个确认下一跳候选节点MN_CAN包括如下步骤：

根据已确定的任意节点坐标，源节点S和任一节点的距离通过公式(7)计算得出：

其中，S_x,S_y,MN_x和MN_y分别代表源节点S和任一节点的坐标；

节点A的最小信号干扰噪声比SINR_A可以通过将公式(7)代入公式(6)得出：

每个节点依照公式(8)定期计算自己的最小信号干扰噪声比SINR，并通过一个修改的HELLO消息和邻居节点进行信息交换，该修改的HELLO消息格式中储存了发送该HELLO消息的节点的ID、HELLO消息发出时测量的瞬时SINR和HELLO消息的发出时间，每个节点通过收到该HELLO消息，了解本节点有效通信范围内的其他节点的SINR和其所在区域，将通过交换得到的HELLO消息中最接近门限值SINR_thres的节点选定为下一跳候选主节点，第二接近门限值SINR_thres的节点为下一跳候选的冗余节点，从而确定每一节点在每个区域中的下一跳候选主节点和下一跳候选的冗余节点。