[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

说明书

本发明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，在数据发送前通过定向广播减少网络中广播消息减轻网络负荷的同时，根据系统要求的最小信号干扰噪声比SINR，在源节点和目的节点间确定了一条主路由和一条备用的冗余路由，在主路由中断后，网络中节点不需要重新计算路由，数据可以立即通过冗余路由继续交付给目的节点。

技术领域

本发明涉及一种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。

背景技术

在具有多跳特征的无线多跳网络中，源节点和目的节点间建立路由时，为数据交付确定下一跳节点的策略至关重要。无线多跳网络中节点的随机移动容易引起的源节点和目的节点间已建立路由的频繁中断，导致路由的重新计算和建立，增加网络的开销和数据的丢失，影响网络的服务质量。

无线通信网络中，存在着发给某个特定节点i的信号(期望的信号)、干扰信号(非期望的信号)两种不同类型的信号。发给特定节点i的信号对于节点i是期望的信号，而对于节点i周围的其他节点来说是一种干扰信号，此干扰信号会对发送给它们自己的信号造成影响。如图2所示，节点A位于节点C的有效通信范围(对应于图2中的Transmission range)内，同时又在节点B和D的干扰范围(对应于图2中的CS range)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。在节点C和节点A通信时，如果节点B或节点D也在同一时刻和其他节点通信，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。节点C发送给节点A的信息能否正确解码，则取决于节点A处的最小信号干扰噪声比SINR。

在以接收信号强度为准则(RSSI)的方法中，通常是以接收到的信号强度与预先设定的门限值比较，如果大于门限值，则认为该信号质量好。显然，这种方法没有考虑到噪声和干扰带来的影响。无线通信中，噪声和干扰会对信号质量带来很大影响。某些时候，就算期望的信号强度很大，但是由于环境噪声和干扰的影响，反映出来的将是期望的信号混杂在噪声和干扰中，无法提取出来。香农定理表明，决定信号质量好坏的因素是信噪比(SNR)。考虑到无线通信中干扰对信号质量带来的影响不可忽略，所以，以最小信号干扰噪声比(SINR)为判断信号质量好坏的准则更恰当。

发明内容

本发明的目的在于提供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，是对通过接收信号强度(RSSI)确定路由的协议进行了改良，通过定向广播消除网络中广播消息减轻网络负荷的同时，能够根据系统要求的最小信号干扰噪声比(SINR)，在源节点(SourceMN)和目的节点(Destination MN)间确定了一条主路由和一条备用的冗余路由，在主路由中断后，网络中节点不需要重新计算路由，数据可以立即通过冗余路由继续交付给目的节点。

本发明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，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；