專利名稱:用于具有損鏈路的無線自組織網(wǎng)絡(luò)的前瞻性概率統(tǒng)計(jì)路由選擇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本公開內(nèi)容一般涉及無線技術(shù),更具體地涉及用于無線自組織網(wǎng)絡(luò)的前瞻性 (forward-looking)概率統(tǒng)計(jì)路由選擇。
背景技術(shù):
除非本文中另有表示,否則,在此部分中描述的方法不是相對(duì)于本申請(qǐng)中的權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù),并且并不由于包括在此部分中而被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)。無線自組織網(wǎng)絡(luò)是通過無線通信鏈路(下文中簡(jiǎn)單地稱為“鏈路”)連接的計(jì)算機(jī)和設(shè)備(下文中簡(jiǎn)單地稱為“節(jié)點(diǎn)”)的網(wǎng)絡(luò)。由于每條鏈路具有有限的通信范圍,一些節(jié)點(diǎn)不能直接進(jìn)行通信,所以這些節(jié)點(diǎn)通過一個(gè)或更多個(gè)協(xié)作中間節(jié)點(diǎn)彼此轉(zhuǎn)發(fā)分組。源節(jié)點(diǎn)向能與源節(jié)點(diǎn)直接通信的相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)射分組。該相鄰節(jié)點(diǎn)又將該分組發(fā)送給其相鄰的節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn),等等,直到該分組被發(fā)射到目的節(jié)點(diǎn)。傳輸分組的每條鏈路稱為跳(hop), 并且分組從源節(jié)點(diǎn)傳播到目的節(jié)點(diǎn)的鏈路集稱為路線或路徑。通過在無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行路由選擇協(xié)議來確定路線。可以基于節(jié)點(diǎn)可得到的局部信息在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處個(gè)別地確定路線。可以使用數(shù)字分組無線電設(shè)備實(shí)現(xiàn)鏈路。由于便宜的無線電設(shè)備的使用以及對(duì)于無線自組織網(wǎng)絡(luò)的低成本和低功率的需要,鏈路可能有損耗。因此,所需要的是適合于具有損鏈路的無線自組織網(wǎng)絡(luò)的路由選擇協(xié)議。
發(fā)明內(nèi)容
本公開內(nèi)容的一些實(shí)施方式可以一般涉及一種用于無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)使用路由選擇協(xié)議來轉(zhuǎn)發(fā)分組的方法。示例方法可以包括從其他節(jié)點(diǎn)接收分組、在路由選擇協(xié)議的前向前進(jìn)(progress)模式下工作、以及向選擇的相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組。在路由選擇協(xié)議的前向前進(jìn)模式下工作可以進(jìn)一步包括識(shí)別相鄰節(jié)點(diǎn);以及,針對(duì)每個(gè)識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一些操作。一些示例操作可以包括基于從節(jié)點(diǎn)到識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的直接跳來確定前進(jìn)值;基于從識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)的任意隨后的跳來確定前景(prospect)值;基于前進(jìn)值和前景值中的一個(gè)或更多個(gè)值來針對(duì)識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)識(shí)別路由選擇目標(biāo)函數(shù)值;以及,基于識(shí)別的路由選擇目標(biāo)函數(shù)值選擇識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)作為選擇的相鄰節(jié)點(diǎn)。本公開內(nèi)容的另外的實(shí)施方式可以一般涉及一種針對(duì)包括節(jié)點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇協(xié)議確定路由選擇目標(biāo)函數(shù)的方法。示例方法可以包括從無線網(wǎng)絡(luò)收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù);以及,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立無線網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)模型。示例方法也可以包括根據(jù)統(tǒng)計(jì)模型識(shí)別表示路由選擇質(zhì)量的一個(gè)或更多個(gè)特性;以及,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析來選擇表示路由選擇質(zhì)量的識(shí)別的特性中的一個(gè)或更多個(gè)特性。示例方法可以進(jìn)一步包括基于選擇的特性應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析來識(shí)別路由選擇目標(biāo)函數(shù);以及,將識(shí)別的路由選擇目標(biāo)函數(shù)保存到無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn),其中,無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)使用路由選擇目標(biāo)函數(shù)來向彼此發(fā)送分組。本公開內(nèi)容的一些實(shí)施方式可以一般涉及一種編碼有用于無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)使用路由選擇協(xié)議來轉(zhuǎn)發(fā)分組的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令時(shí),節(jié)點(diǎn)被配置成從其他節(jié)點(diǎn)接收分組;在路由選擇協(xié)議的前向前進(jìn)模式下工作;以及,向選擇的相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組。在路由選擇協(xié)議的前向前進(jìn)模式下工作可以進(jìn)一步包括識(shí)別相鄰節(jié)點(diǎn);以及,針對(duì)每個(gè)識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一些操作。一些示例操作可以包括基于從節(jié)點(diǎn)到識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的直接跳來確定前進(jìn)值;基于從識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)的任意隨后的跳來確定前景值;基于前進(jìn)值和前景值中的一個(gè)或更多個(gè)值來針對(duì)識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)識(shí)別路由選擇目標(biāo)函數(shù)值;以及,基于識(shí)別的路由選擇目標(biāo)函數(shù)值來選擇識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)作為選擇的相鄰節(jié)點(diǎn)。以上發(fā)明內(nèi)容僅是說明性的,并不意在以任何方式限制。除了以上描述的說明性的方面、實(shí)施方式和特征之外,通過參照附圖和以下詳細(xì)描述,另外的方面、實(shí)施方式和特征將變得明顯。
結(jié)合附圖、根據(jù)以下描述和所附權(quán)利要求,本公開內(nèi)容的以上和其他特征將變得更加十分明顯。要理解,這些附圖僅描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的若干實(shí)施方式,從而,這些附圖不被認(rèn)為是限制本公開內(nèi)容的范圍,將通過使用附圖利用另外的特征和細(xì)節(jié)描述本公開內(nèi)容。圖中圖1示出了利用前瞻性概率統(tǒng)計(jì)路由選擇(FPSR)協(xié)議的無線自組織網(wǎng)絡(luò);圖2是對(duì)用于圖1的無線網(wǎng)絡(luò)的FPSR協(xié)議的路由選擇目標(biāo)函數(shù)(ROF)進(jìn)行確定的方法的流程圖;圖3是基于示例經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的、作為發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)之間的幾何距離的函數(shù)的、從發(fā)送節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)的鏈路的接收率的散布圖;圖4是基于示例經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的、將前向鏈路的接收率映射到反向鏈路的接收率的函數(shù)的單調(diào)核估計(jì)的圖;圖5和圖6分別是基于示例經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的、節(jié)點(diǎn)中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的分類的相對(duì)品質(zhì)的圖;圖7示出了在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送分組的復(fù)合接收率的示例;圖8是基于示例經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的、作為源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間的幾何距離的函數(shù)的、 從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最小成本路徑的估計(jì)的成本的圖;圖9是與歸一化的前進(jìn)和歸一化的前景的變化相對(duì)的相鄰節(jié)點(diǎn)的ROF水平集的圖;圖10是圖9的ROF水平集在統(tǒng)計(jì)處理之后的圖;圖11是用于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)η。執(zhí)行FPSR協(xié)議以確定用于轉(zhuǎn)發(fā)分組的具有最佳ROF值的相鄰節(jié)點(diǎn)的方法的流程圖;圖12示出了對(duì)用于逃避局部最小值的概率方法進(jìn)行概述的算法的偽代碼;圖13是用于實(shí)現(xiàn)圖12的算法的方法的流程圖14示出了用于實(shí)現(xiàn)FPSR協(xié)議的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式的示例節(jié)點(diǎn);以及圖15是示出了完全根據(jù)本公開內(nèi)容的至少一些實(shí)施方式布置的用于圖14的節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的框圖。
具體實(shí)施例方式在以下詳細(xì)描述中,參照構(gòu)成本文的一部分的附圖。在附圖中,除非上下文指定, 否則類似的符號(hào)表示類似的部件。詳細(xì)的描述、附圖和權(quán)利要求中所描述的說明性實(shí)施方式不是意在限制。在不偏離在此呈現(xiàn)的主題內(nèi)容的精神或范圍的情況下,可以利用其他實(shí)施方式,并且可以進(jìn)行其他變化。將容易理解,如在本文中一般描述以及在圖中示出的,本公開內(nèi)容的方面可以按照多種不同配置來布置、置換、組合和設(shè)計(jì),所有這些都被明確地理解并構(gòu)成本公開內(nèi)容的一部分。本公開內(nèi)容尤其關(guān)注與用于具有有損鏈路的無線自組織網(wǎng)絡(luò)的路由選擇協(xié)議有關(guān)的方法、裝置、計(jì)算機(jī)程序和系統(tǒng)。本公開內(nèi)容的實(shí)施方式一般涉及一種用于基于統(tǒng)計(jì)建模和評(píng)估來設(shè)計(jì)用于無線網(wǎng)絡(luò)的局部路由選擇協(xié)議的方法。一個(gè)示例性局部路由選擇協(xié)議是前瞻性概率統(tǒng)計(jì)路由選擇(FPSR)協(xié)議。FPSR協(xié)議可以考慮到網(wǎng)絡(luò)中的有損鏈路的特性和影響。FPSR協(xié)議可以是前瞻性的,這是由于FPSR協(xié)議可以考慮到以從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到相鄰節(jié)點(diǎn)的直接跳的方式進(jìn)行的朝向目的節(jié)點(diǎn)的“前進(jìn)”和根據(jù)在直接跳之后朝向目的節(jié)點(diǎn)的隨后的跳的“前景”。換句話說,前進(jìn)可以表示總的路由的估計(jì)成本,而前景可以表示直接節(jié)點(diǎn)選擇的估計(jì)成本??梢詫⑶斑M(jìn)定義為從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到相鄰節(jié)點(diǎn)的局部估計(jì)成本與從相鄰節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的全局估計(jì)成本的和。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中,前景可以基于從相鄰節(jié)點(diǎn)的下一跳的估計(jì)的鏈路品質(zhì),該估計(jì)的鏈路品質(zhì)可以基于相鄰節(jié)點(diǎn)相對(duì)于其相鄰節(jié)點(diǎn)的相對(duì)鏈路品質(zhì)??梢允褂没谇斑M(jìn)和前景的路由選擇目標(biāo)函數(shù)(ROF)來估計(jì)每個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。FPSR協(xié)議可以是統(tǒng)計(jì)學(xué)的,這是由于前進(jìn)和前景可以是統(tǒng)計(jì)測(cè)量。FPSR協(xié)議可以是概率的,這是由于FPSR協(xié)議可以使用概率機(jī)制來檢測(cè)以及逃避路由選擇中的局部最小值(即,不具有比自己更接近于目的節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)的任意相鄰節(jié)點(diǎn))。圖1示出了在本公開內(nèi)容的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中利用FPSR協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò) 100。無線網(wǎng)絡(luò)100包括節(jié)點(diǎn)na、nb、I^njPnst5FPSR協(xié)議是可以在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處局部執(zhí)行以確定從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由中的下一跳的分布式路由選擇算法。在本公開內(nèi)容的自始至終的運(yùn)行示例中,可以在當(dāng)前節(jié)點(diǎn) nc的上下文中說明FPSR協(xié)議,該當(dāng)前節(jié)點(diǎn)η。確定其相鄰節(jié)點(diǎn)na和nb中的哪個(gè)轉(zhuǎn)送如下分組該分組起源于源節(jié)點(diǎn)ns并可以以目的節(jié)點(diǎn)nd為目的地。可替代地,當(dāng)前節(jié)點(diǎn)η。本身可以為目的節(jié)點(diǎn)nd發(fā)送分組。節(jié)點(diǎn)na、nb、nc和ns可以是無線傳感器、蜂窩電話、便攜式電腦、計(jì)算機(jī)、手持計(jì)算設(shè)備和其他的無線設(shè)備。目的節(jié)點(diǎn)nd可以是到外部互聯(lián)網(wǎng)的平穩(wěn)(stationary)網(wǎng)關(guān)。當(dāng)前節(jié)點(diǎn)η??梢园ㄌ炀€102、數(shù)字分組無線電設(shè)備104、處理器106和用于存儲(chǔ)FPSR協(xié)議的內(nèi)存108。處理器106可以執(zhí)行來自內(nèi)存108的FPSR協(xié)議,并可以配置成利用具有天線 102的數(shù)字分組無線電設(shè)備104來向/從其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送/接收分組。數(shù)字分組無線電設(shè)備 104可以包括獨(dú)立的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)、或結(jié)合發(fā)射機(jī)功能和接收機(jī)功能的收發(fā)機(jī)。為了簡(jiǎn)單,未示出當(dāng)前節(jié)點(diǎn)η。的其他硬件部件和軟件部件??梢园凑债?dāng)前節(jié)點(diǎn)η。類似地配置節(jié)點(diǎn) na、nb、nd和ns。下文中使用的節(jié)點(diǎn)Iii表示任意節(jié)點(diǎn)??梢詢?yōu)化FPSR協(xié)議以使用最少量的傳輸(包括重新傳輸)來將分組從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)nc 傳送至目的節(jié)點(diǎn)nd。FPSR協(xié)議可以具有小狀態(tài)(small state)路由選擇策略,其中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以利用局部可得到的信息來選擇其相鄰節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送分組的下一節(jié)點(diǎn)。局部可得到的信息可以包括以下內(nèi)容中的一個(gè)或更多個(gè)節(jié)點(diǎn)及其相鄰節(jié)點(diǎn)的二維定位、節(jié)點(diǎn)與其相鄰節(jié)點(diǎn)之間的鏈路(前向鏈路和反向鏈路)的前向接收率和反向接收率、 該相鄰節(jié)點(diǎn)與其相鄰節(jié)點(diǎn)之間的鏈路的前向接收率和反向接收率、和/或目的地的二維定位。圖2是用于設(shè)計(jì)用于本公開內(nèi)容的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中的無線網(wǎng)絡(luò)100的 FPSR協(xié)議的方法200的流程圖。方法200包括用塊202、204、206、208、210、212、214、216和 /或218示出的一個(gè)或更多個(gè)操作、功能或動(dòng)作??梢栽谟?jì)算機(jī)的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)方法200。用于方法200的處理可以在塊202處開始,其中,該方法可以從無線網(wǎng)絡(luò)收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。接著到塊204,該方法可以建立無線網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合鏈路模型以適應(yīng)收集的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 處理可以在塊206處繼續(xù),其中,該方法可以根據(jù)復(fù)合鏈路模型識(shí)別相鄰節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或更多個(gè)幾何特性,其中識(shí)別的幾何特性可以增大相鄰節(jié)點(diǎn)在從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)的最小成本路徑上的可能性。處理可以進(jìn)行到塊208,其中,該方法可以識(shí)別復(fù)合鏈路模型中的相鄰節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或更多個(gè)星座特性(constellation property),其中識(shí)別的星座特性可以增大相鄰節(jié)點(diǎn)在從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)的最小成本路徑上的可能性。該方法可以在塊210處繼續(xù),其中,該方法可以識(shí)別復(fù)合鏈路模型中從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到相鄰節(jié)點(diǎn)的鏈路的一個(gè)或更多個(gè)通信特性,其中識(shí)別的通信特性可以增大相鄰節(jié)點(diǎn)在從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)的最小成本路徑上的可能性。接著到塊212,該方法可以對(duì)識(shí)別的特性應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析以選擇可以適合引導(dǎo)路由選擇的那些特性。接著到塊214,該方法可以根據(jù)選擇的特性定義歸一化的前進(jìn)和歸一化的前景。接著到塊216,該方法可以應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析來定義作為歸一化的前進(jìn)和歸一化的前景的函數(shù)的路由選擇目標(biāo)函數(shù)(ROF)。接著到塊218,該方法可以將用于使用ROF的局部路由選擇的信息保存到無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。塊218之后可以是塊202,其中,可以重復(fù)方法 200。在塊202中,可以如下地從無線網(wǎng)絡(luò)100收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以適于以循環(huán)形式廣播探測(cè)分組。無線網(wǎng)絡(luò)100中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以被配置成記錄接收到的探測(cè)分組。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以對(duì)從發(fā)送節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)的每個(gè)鏈路的接收率和發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)之間的幾何距離進(jìn)行確定。可以在一段時(shí)間內(nèi)或不斷地收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)??梢允褂脤W(xué)習(xí)試驗(yàn)方法,其中,可以收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)直到每個(gè)鏈路的接收率已被定成相容值(consistent value) 為止??梢灾芷谛缘厥占?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的較小樣本,以確定是否每個(gè)鏈路的接收率與其先前值保持相容。如果否,就可以收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)直到每個(gè)鏈路的接收率已被定成相容值為止。如果已經(jīng)運(yùn)行無線網(wǎng)絡(luò),就可以按照以下方式收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于具有到相鄰節(jié)點(diǎn)的較好鏈路的節(jié)點(diǎn)(例如具有高接收率)更有可能被用在任意路由選擇協(xié)議中,所以具有到相鄰節(jié)點(diǎn)的較好鏈路的節(jié)點(diǎn)為了收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)較經(jīng)常地發(fā)射信號(hào),這樣,可以使用充分的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行良好建模。此外,具有難以建模的鏈路(例如,鏈路具有高時(shí)間變異性)的節(jié)點(diǎn)可以較經(jīng)常地發(fā)射信號(hào),這樣,可以使用充分的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)具有難以建模的鏈
9路的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行良好建模。而且,具有許多相鄰節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)可以較經(jīng)常地發(fā)射信號(hào),這樣,可以使用充分的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)許多鏈路進(jìn)行良好建模。塊202之后可以是塊204。在塊204中,可以如下地建立無線網(wǎng)絡(luò)100的各種鏈路模型以適應(yīng)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者/操作者或軟件程序,如使用機(jī)器學(xué)習(xí)軟件工具的人,可以建立統(tǒng)計(jì)模型。可以研究無線網(wǎng)絡(luò)100的統(tǒng)計(jì)模型以確定可以用于路由選擇的特性。統(tǒng)計(jì)模型可以是鏈路模型、 無線電模型、信道模型、流量模型、位置模型和它們的任意組合。可以使用一個(gè)或更多個(gè)鏈路模型來確定前進(jìn),且可以使用一個(gè)或更多個(gè)無線電模型來確定前景。在本公開內(nèi)容的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中,無線網(wǎng)絡(luò)100的鏈路模型可以包括一個(gè)或更多個(gè)頻率鏈路模型, 該頻率鏈路模型包括但不限于(i)單鏈路模型、(ii)前向和反向鏈路模型和/或(iii)單位距離平均成本模型中的一個(gè)或更多個(gè)。在本公開內(nèi)容的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中,無線網(wǎng)絡(luò)100的無線電模型可以包括一個(gè)或更多個(gè)頻率無線電模型,該頻率無線電模型包括但不限于收發(fā)質(zhì)量(speaking and listening qualities)模型。稍后在方法200之后描述這些模型。在塊204中,也可以定義成本度量。如以下描述的,成本度量可以關(guān)于能量、帶寬和等待時(shí)間對(duì)發(fā)送單分組的成本進(jìn)行量化。在無線網(wǎng)絡(luò)100中的底層通信協(xié)議中,發(fā)送節(jié)點(diǎn)(后文“節(jié)點(diǎn)nA”)可以適于向接收節(jié)點(diǎn)(后文“節(jié)點(diǎn)nB”)發(fā)送分組并等待接收來自節(jié)點(diǎn)nB的確認(rèn)分組。該等待時(shí)間間隔可以比節(jié)點(diǎn)nB接收分組并將確認(rèn)發(fā)回節(jié)點(diǎn)\所需要的時(shí)間長(zhǎng)幾倍。如果節(jié)點(diǎn)nA在等待時(shí)間間隔期滿之后沒有收到來自節(jié)點(diǎn)nB的確認(rèn),則節(jié)點(diǎn)nA 就可以向節(jié)點(diǎn)nB重新發(fā)送分組。可以存在從節(jié)點(diǎn)nA的發(fā)射機(jī)到節(jié)點(diǎn)nB的接收機(jī)的具有估計(jì)的前向接收率Pab的前向鏈路、以及從節(jié)點(diǎn)nB的發(fā)射機(jī)到節(jié)點(diǎn)nA處的接收機(jī)的具有估計(jì)的反向接收率Pba的反向鏈路??梢约僭O(shè)兩個(gè)相繼傳輸之間不相關(guān)。節(jié)點(diǎn)nB成功收到從節(jié)點(diǎn)%到節(jié)點(diǎn)&的分組所需要的該分組的估計(jì)傳輸次數(shù)可以表達(dá)為1/Pab。節(jié)點(diǎn)nA收到來自節(jié)點(diǎn) 的作為答復(fù)的確認(rèn)所需要的從節(jié)點(diǎn)nA到節(jié)點(diǎn)nB的分組的估計(jì)傳輸次數(shù)可以用FRab表示并可以如下定義。
權(quán)利要求
1.一種用于無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)使用路由選擇協(xié)議來轉(zhuǎn)發(fā)分組的方法,所述方法包括 從其他節(jié)點(diǎn)接收所述分組;以及在所述路由選擇協(xié)議的前向前進(jìn)模式下工作,包括 識(shí)別相鄰節(jié)點(diǎn),針對(duì)每個(gè)識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn) 基于從所述節(jié)點(diǎn)到所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的直接跳來確定前進(jìn)值; 基于從所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)的任意隨后的跳來確定前景值;以及基于所述前進(jìn)值和所述前景值中的一個(gè)或更多個(gè)值來針對(duì)所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)識(shí)別路由選擇目標(biāo)函數(shù)值;基于識(shí)別的路由選擇目標(biāo)函數(shù)值選擇所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)作為選擇的相鄰節(jié)點(diǎn);以及向所述選擇的相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述分組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,確定所述前進(jìn)值包括確定從所述節(jié)點(diǎn)向所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述分組的第一預(yù)期成本; 確定從所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)向所述目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述分組的第二預(yù)期成本;以及對(duì)所述第一預(yù)期成本和所述第二預(yù)期成本求和。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中,確定所述第一預(yù)期成本包括 將所述第一預(yù)期成本確定為Ca,其中,Cci被給出為
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中,確定所述第二預(yù)期成本包括基于從所述無線網(wǎng)絡(luò)收集的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定從所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)到所述目的節(jié)點(diǎn)的平均預(yù)期成本。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,確定所述前景值包括確定所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)是否提供比所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)提供的向所述目的節(jié)點(diǎn)的前進(jìn)速率快預(yù)定量的向所述目的節(jié)點(diǎn)的前進(jìn)速率;當(dāng)所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)提供比所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)提供的向所述目的節(jié)點(diǎn)的前進(jìn)速率快所述預(yù)定量的向所述目的節(jié)點(diǎn)的前進(jìn)速率時(shí),將所述前景值設(shè)置為等于所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的發(fā)射機(jī)品質(zhì)值,所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的所述發(fā)射機(jī)品質(zhì)值基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù);以及當(dāng)所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)沒有提供比所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)提供的向所述目的節(jié)點(diǎn)的前進(jìn)速率快所述預(yù)定量的向所述目的節(jié)點(diǎn)的前進(jìn)速率時(shí),將所述前景值設(shè)置為等于零。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,進(jìn)一步包括 分析所述分組以確定總的路由選擇時(shí)間;以及當(dāng)確定所述總的路由選擇時(shí)間大于最大路由選擇時(shí)間時(shí) 撤銷給所述目的節(jié)點(diǎn)的所述分組;以及向所述分組的源節(jié)點(diǎn)發(fā)送其他分組,所述其他分組表示已撤銷所述分組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,進(jìn)一步包括 分析所述分組以確定總的路由選擇時(shí)間;以及禾IJ用概率函數(shù)增加所述總的路由選擇時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,進(jìn)一步包括分析所述分組以識(shí)別總的路由選擇時(shí)間、當(dāng)前逃避時(shí)間以及所述路由選擇協(xié)議的模式中的一個(gè)或更多個(gè),其中,所述路由選擇協(xié)議的模式是所述前向前進(jìn)模式或逃避模式;當(dāng)所述分組識(shí)別有所述前向前進(jìn)模式時(shí),使所述路由選擇協(xié)議適于在所述前向前進(jìn)模式下工作;當(dāng)所述分組識(shí)別有所述逃避模式時(shí),使所述路由選擇協(xié)議適于在所述逃避模式下工作,所述逃避模式包括增加所述分組中的所述總的路由選擇時(shí)間和所述當(dāng)前逃避時(shí)間; 確定虛擬目的節(jié)點(diǎn);以及基于所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的針對(duì)所述虛擬目的節(jié)點(diǎn)的路由選擇目標(biāo)函數(shù)值,向所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)發(fā)送所述分組。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,通過概率函數(shù)增加所述當(dāng)前逃避時(shí)間和所述總的路由選擇時(shí)間的持續(xù)時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,所述路由選擇協(xié)議的所述逃避模式進(jìn)一步包括確定所述當(dāng)前逃避時(shí)間是否大于最大逃避時(shí)間;以及當(dāng)確定所述當(dāng)前逃避時(shí)間大于所述最大逃避時(shí)間時(shí),將記錄在所述分組中的所述路由選擇協(xié)議的模式變化成所述路由選擇協(xié)議的所述前向前進(jìn)模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,所述前向前進(jìn)模式進(jìn)一步包括 確定所述選擇的相鄰節(jié)點(diǎn)是否是所述其他節(jié)點(diǎn);當(dāng)所述選擇的相鄰節(jié)點(diǎn)是所述其他節(jié)點(diǎn)時(shí)將記錄在所述分組中的所述路由選擇協(xié)議的模式變化成所述路由選擇協(xié)議的所述逃避模式;以及使所述路由選擇協(xié)議適于在所述逃避模式下工作。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中,確定所述虛擬目的節(jié)點(diǎn)包括將所述虛擬目的節(jié)點(diǎn)放置在與所述節(jié)點(diǎn)相距與從所述節(jié)點(diǎn)到所述目的節(jié)點(diǎn)的距離相等的距離處;以及將所述虛擬目的節(jié)點(diǎn)放置成與在所述節(jié)點(diǎn)與所述目的節(jié)點(diǎn)之間限定的線成角度,其中,所述角度基于所述總的路由選擇時(shí)間。
13.—種針對(duì)包括節(jié)點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇協(xié)議確定路由選擇目標(biāo)函數(shù)的方法, 所述方法包括從所述無線網(wǎng)絡(luò)收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù);根據(jù)所述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立所述無線網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)模型;根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)模型識(shí)別表示路由選擇質(zhì)量的一個(gè)或更多個(gè)特性;應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析來選擇表示路由選擇質(zhì)量的識(shí)別的特性中的一個(gè)或更多個(gè)特性;基于選擇的特性應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析來識(shí)別路由選擇目標(biāo)函數(shù);以及將識(shí)別的路由選擇目標(biāo)函數(shù)保存到所述無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn),其中,所述無線網(wǎng)絡(luò)中的所述節(jié)點(diǎn)使用所述路由選擇目標(biāo)函數(shù)來向彼此發(fā)送分組。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,進(jìn)一步包括根據(jù)所述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定接收率、自相關(guān)值或互相關(guān)值中的一個(gè)或更多個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中,所述統(tǒng)計(jì)模型是鏈路模型、信道模型、無線電模型、流量模型、位置模型、以及兩個(gè)或更多個(gè)上述模型的組合。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中,建立的所述鏈路模型是頻率鏈路模型、時(shí)間鏈路模型或者頻率-時(shí)間鏈路模型。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中,表示路由選擇質(zhì)量的特性包括相鄰節(jié)點(diǎn)的幾何特性,所述幾何特性包括所述相鄰節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)、距目的地的距離的減小、歸一化的未開拓區(qū)域或者加權(quán)的未開拓區(qū)域中的一個(gè)或更多個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中,表示路由選擇質(zhì)量的特性包括相鄰節(jié)點(diǎn)的星座特性,所述星座特性包括發(fā)送節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)之間的公共相鄰節(jié)點(diǎn)的數(shù)目、所述公共相鄰節(jié)點(diǎn)距目的地的距離、和/或所述公共相鄰節(jié)點(diǎn)的歸一化的未開拓區(qū)域中的一個(gè)或更多個(gè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中,表示路由選擇質(zhì)量的特性包括發(fā)送器節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)之間的鏈路的通信特性中的一個(gè)或更多個(gè)特性,所述通信特性包括雙向鏈路成本、所述相鄰節(jié)點(diǎn)的發(fā)質(zhì)量、和/或所述相鄰節(jié)點(diǎn)的收質(zhì)量。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析來選擇表示路由選擇質(zhì)量的識(shí)別的特性中的一個(gè)或更多個(gè)特性包括針對(duì)所述識(shí)別的特性中的每個(gè)運(yùn)行仿真;以及,基于所述仿真的結(jié)果建立統(tǒng)計(jì)模型,以根據(jù)每個(gè)識(shí)別的特性或一致性測(cè)量來預(yù)測(cè)路由選擇質(zhì)量。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中,基于選擇的特性應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析來識(shí)別路由選擇目標(biāo)函數(shù)包括針對(duì)所述路由選擇目標(biāo)函數(shù)運(yùn)行仿真;以及,基于所述仿真的結(jié)果建立統(tǒng)計(jì)模型,以預(yù)測(cè)所述路由選擇目標(biāo)函數(shù)的路由選擇質(zhì)量。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,進(jìn)一步包括基于所述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定每單位距離的平均預(yù)期成本;以及將所述每單位距離的平均預(yù)期成本保存到所述無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。
23.一種編碼有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令用于無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)使用路由選擇協(xié)議來轉(zhuǎn)發(fā)分組,所述指令包括從其他節(jié)點(diǎn)接收所述分組;以及在所述路由選擇協(xié)議的前向前進(jìn)模式下工作,包括 識(shí)別相鄰節(jié)點(diǎn),針對(duì)每個(gè)識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn) 基于從所述節(jié)點(diǎn)到所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的直接跳來確定前進(jìn)值; 基于從所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)的任意隨后的跳來確定前景值;以及基于所述前進(jìn)值和所述前景值中的一個(gè)或更多個(gè)值來針對(duì)所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)識(shí)別路由選擇目標(biāo)函數(shù)值;基于識(shí)別的路由選擇目標(biāo)函數(shù)值,選擇所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)作為選擇的相鄰節(jié)點(diǎn);以及向所述選擇的相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述分組。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其中,所述指令進(jìn)一步包括分析所述分組以識(shí)別總的路由選擇時(shí)間、當(dāng)前逃避時(shí)間以及所述路由選擇協(xié)議的模式中的一個(gè)或更多個(gè),其中,所述路由選擇協(xié)議的模式是所述前向前進(jìn)模式或逃避模式;當(dāng)所述分組識(shí)別有所述前向前進(jìn)模式時(shí),使所述路由選擇協(xié)議適于在所述前向前進(jìn)模式下工作;當(dāng)所述分組識(shí)別有所述逃避模式時(shí),使所述路由選擇協(xié)議適于在所述逃避模式下工作,所述逃避模式包括增加所述分組中的所述總的路由選擇時(shí)間和所述當(dāng)前逃避時(shí)間;確定虛擬目的節(jié)點(diǎn);以及基于所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)的針對(duì)所述虛擬目的節(jié)點(diǎn)的路由選擇目標(biāo)函數(shù)值,向所述識(shí)別的相鄰節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)發(fā)送所述分組。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其中,通過概率函數(shù)增加所述當(dāng)前逃避時(shí)間和所述總的路由選擇時(shí)間的持續(xù)時(shí)間。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其中,用于所述前向前進(jìn)模式的所述指令進(jìn)一步包括確定所述選擇的相鄰節(jié)點(diǎn)是否是所述其他節(jié)點(diǎn);當(dāng)所述選擇的相鄰節(jié)點(diǎn)是所述其他節(jié)點(diǎn)時(shí)將記錄在所述分組中的所述路由選擇協(xié)議的模式變化成所述路由選擇協(xié)議的所述逃避模式;以及使所述路由選擇協(xié)議適于在所述逃避模式下工作。
全文摘要
一般描述了涉及局部路由選擇方法的技術(shù),其中,可以對(duì)傳輸數(shù)目、每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最大傳輸數(shù)目、有效帶寬、等待時(shí)間、總能耗、最大能耗、或無線網(wǎng)絡(luò)中的其他單獨(dú)目標(biāo)或復(fù)合目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。局部路由選擇方法可以使用將直接前進(jìn)好處和費(fèi)用與以后路由選擇特性和成本的基于統(tǒng)計(jì)的前瞻性估計(jì)相結(jié)合的度量。協(xié)議也可以使用概率的和確定的機(jī)制的組合來檢測(cè)并逃避局部最小值。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102577266SQ201080035343
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
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