專利名稱：一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由的維護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由的維護(hù)方法，屬無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
認(rèn)知無(wú)線電(Cognitive Radio, CR) 的概念在1999年由文獻(xiàn)[Mitola J. Cognitive radio for flexible mobile multimedia communications[A]. Pro ceedings of IEEE International Workshop on Mobile Multimedia Communications (MoMuC%99) [C], SanDiego: IEEE, 1999. 3-10.]中首先提出，并在2000年其后公開的文獻(xiàn)[J Mitola III. Cognitive Radio: An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio [D]. Stockholm, Sweden: KTH Royal Institute of Technology, 2000.] 中進(jìn)行了進(jìn)一步的闡述。認(rèn)知無(wú)線電作為一種新型的頻譜共享技術(shù)通過(guò)智能感知并機(jī)會(huì)式利用授權(quán)頻段中的頻譜空洞(即已分配給授權(quán)用戶但未被其占用的空閑頻譜)，實(shí)現(xiàn)不可再生頻譜資源的再次利用，為有效解決當(dāng)今無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中頻譜資源緊張與頻譜利用率不高這一矛盾開辟了新的途徑，是解決通信發(fā)展瓶頸問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)。路由研究是認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)重要方面。由于頻譜動(dòng)態(tài)接入帶來(lái)的節(jié)點(diǎn)可用信道隨時(shí)間和空間變化的特性，使得認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由問(wèn)題呈現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的特質(zhì)，在研究方法上也有重要的區(qū)別?，F(xiàn)有路由協(xié)議如DSR、A0DV等在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中失去原有的性能。所以需要設(shè)計(jì)能夠反映認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及適應(yīng)于在認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中工作的路由算法和協(xié)議。目前，關(guān)于認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議研究成果主要可以分成兩類一類主要集中在路由拓?fù)渌惴ê蛥f(xié)議的設(shè)計(jì)上，一般也同時(shí)提出了路由的優(yōu)化方案；另一類主要集中在路由優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上，對(duì)于路由算法和協(xié)議本身考慮得并不多。文獻(xiàn) [Krishnamurthy S， Thoppian Mj Venkatesan S， Prakash R. Control channel based MAC_layer configuration, routing and situation awareness for cognitive radio networks[ A] . Proceedings of Military Communications Conference (MILCOM) [C] Atlantic City: IEEE, 2005，(1) :455-460.]考慮了從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)路徑上信道切換次數(shù)和信道可使用概率，從最小延時(shí)和使用可用概率最高的信道兩個(gè)方面建立路由。文獻(xiàn)[Huisheng Maj Li Ii Zheng， Xiao Maj Yongjian Luo. Spectrum aware routing for multi-hop cognitive radio networks with a single transceiver [A]. Proceeding s of Third International Conference on Cognitive Radio Oriented Wireless Networks and Communications (CrownCom ) [C]. Singapore: IEEE Press，2008· 1-6·]描述了一禾中非控制信道依賴型按需路由協(xié)議一MSCRP(Multi-hop Single-transceiver CRN Routing Protocol) ο 文獻(xiàn)[Miao Maj Tsang D H K. Jo int spectrum sharing and fair routing in cognitive radio networks [A] . Proceedings of Consumer Communications and Networking Conference (CCNC) [C] . IEEE Press, 2008. 978- 982·]綜合考慮了鏈路分配、信道干擾、節(jié)點(diǎn)無(wú)線電接口限制和多徑路由流量限制，運(yùn)用混合整數(shù)線性規(guī)劃(Mixed Integer Linear Programming, MILP)方法優(yōu)化了路由算法。文獻(xiàn)[Di Benedetto M G;De Nardis L. Cognitive routing in UffB networks [A] . Proceeding s of IEEE International Conference on Ultra—Wideband[C] . IEEE Press, 2006. 381- 386.] 在考慮了同步開銷，包括節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步帶來(lái)的開銷和控制層面同步帶來(lái)的開銷、節(jié)點(diǎn)能量的損耗、多用戶的干擾、鏈路可靠性和負(fù)載均衡等諸多因素的復(fù)雜情況下，定義了路由開銷函數(shù)，對(duì)路由算法進(jìn)行了優(yōu)化。以上協(xié)議都是在路由建立上進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。然而隨著可用信道的動(dòng)態(tài)變化，路由將不可避免的面臨建立和撤銷的情況。在本發(fā)明作出之前，中國(guó)發(fā)明專利(CN101860937A)公開了一種分布式認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的頻譜切換方法，其步驟是當(dāng)作為源節(jié)點(diǎn)的認(rèn)知用戶檢測(cè)到授權(quán)用戶時(shí)，更新自身優(yōu)選頻點(diǎn)鄰居列表；判斷認(rèn)知用戶至下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)間是否存在可用頻點(diǎn)，若存在，則根據(jù)所述可用頻點(diǎn)選擇準(zhǔn)則選擇第一新頻點(diǎn)，并在所述第一新頻點(diǎn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該方法將帶來(lái)本條路由工作信道的頻繁切換，不利于路由上數(shù)據(jù)持續(xù)流暢的傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效維護(hù)認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由上數(shù)據(jù)傳輸?shù)某掷m(xù)流暢的方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由的維護(hù)方法，將頻率 F1，F(xiàn)2……!^授權(quán)予特定用戶使用，若特定用戶未使用所授權(quán)頻率，允許外界認(rèn)知用戶接入使用；若頻率Fl不在被其特定用戶使用，且為當(dāng)前認(rèn)知路由工作頻率，則該路由維護(hù)方法為轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)和鄰居節(jié)點(diǎn)協(xié)同對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)；轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定采用避讓或移動(dòng)到一個(gè)新的位置或放棄當(dāng)前頻率；
轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)，包括如下步驟
(1)當(dāng)接收到測(cè)試主用戶信息的命令后，啟動(dòng)循環(huán)檢測(cè)功能尋找當(dāng)前可用頻率，假設(shè)為頻率F2 ；
(2)按順序分別在頻率Fl，F(xiàn)2,F3……1 上進(jìn)行廣播，告知鄰居節(jié)點(diǎn)將接收頻率調(diào)整到
F2 ；
(3)在F2上進(jìn)行廣播，告知鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)Fl頻率的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試；
(4)等待鄰居節(jié)點(diǎn)回應(yīng)；
(5)收集6 20個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)回的數(shù)據(jù)包，比較其測(cè)試得到的Fl頻率的信號(hào)強(qiáng)度參數(shù)，從中選擇信號(hào)強(qiáng)度參數(shù)大的2 6組數(shù)據(jù)；
(6)重復(fù)步驟(1) (5)3 20次；
鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)，包括如下步驟
(1)當(dāng)接收到轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)廣播的頻率調(diào)整到F2的命令后，將自己的工作頻率改成F2，等待接收下一個(gè)命令；
(2)接收到對(duì)Fl頻率進(jìn)行測(cè)試的命令后，將自己的接收頻率調(diào)整到F1，對(duì)主用戶的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)記錄檢測(cè)時(shí)刻；
(3)若沒有檢測(cè)到主用戶的信號(hào)，則回到初始狀態(tài)；若檢測(cè)到主用戶的信號(hào)，則將主用戶的信號(hào)強(qiáng)度，測(cè)得信號(hào)的時(shí)間以及本節(jié)點(diǎn)地理位置加載到數(shù)據(jù)包上；
(4)將工作頻率調(diào)整到F2，隨機(jī)退避5 20秒，若檢測(cè)到F2仍然沖突，則繼續(xù)退避；若F2空閑就將數(shù)據(jù)包發(fā)送給轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)；
(5)進(jìn)入等待應(yīng)答的狀態(tài)；
(6)收到應(yīng)答后，本節(jié)點(diǎn)回到初始狀態(tài)；
(7)重復(fù)步驟(1) (6)3 20次；
轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)完成對(duì)主用戶信息檢測(cè)的步驟(1) (6)后，依據(jù)所得到的信息作出判斷，包括如下步驟
(1)對(duì)每次所得到的2 6組數(shù)據(jù)，定位主用戶在相應(yīng)時(shí)刻的地理位置，經(jīng)路徑擬合，得到主用戶的運(yùn)動(dòng)速度、方向和射頻覆蓋范圍的信息；
(2)在可移動(dòng)范圍內(nèi)，依據(jù)主用戶的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度以及它們的干擾半徑，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)確定一個(gè)待移動(dòng)避讓的新位置；
(3)計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置后與主用戶之間不再產(chǎn)生干擾所需要的時(shí)間T；
(4)將T與預(yù)先設(shè)定的等待閾值和變頻閾值進(jìn)行比較，若T彡等待閾值，則轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)等待相應(yīng)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)避讓；若T >等待閾值、T <變頻閾值，則轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到步驟O)確定的新位置實(shí)現(xiàn)避讓；若T >變頻閾值，則轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)放棄當(dāng)前頻率。所述的等待閾值為1 2分鐘；變頻閾值為8 10分鐘。所述的時(shí)間T，若新位置在可避讓范圍內(nèi)，且轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置，將與主用戶之間不再產(chǎn)生干擾，則T為轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置所需要的時(shí)間。所述的時(shí)間T，若新位置在可避讓范圍的邊緣，且轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置后，與主用戶之間不再產(chǎn)生干擾需等待一段時(shí)間，則T為轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置所需要的時(shí)間與等待時(shí)間之和的總時(shí)間。參見附圖1，它本發(fā)明提供的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)方案的工作原理示意圖；圖中，SUs、SU1, SU2, SU3>…、SUk為已知的一條認(rèn)知用戶路由，SU為認(rèn)知用戶節(jié)點(diǎn)，PU為主用戶節(jié)點(diǎn)，V為主用戶的運(yùn)動(dòng)速度，雙線箭頭為主用戶的運(yùn)動(dòng)方向；虛線圓是認(rèn)知用戶節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率覆蓋范圍，實(shí)線圓是主用戶的發(fā)射功率覆蓋范圍；點(diǎn)M，N為SU2的相鄰兩節(jié)點(diǎn)SUp SU3圓形覆蓋范圍的兩個(gè)交點(diǎn)。若當(dāng)前可用頻率有Fl，F(xiàn)2, F3…，其中Fl為PU的授權(quán)頻率； 在認(rèn)知用戶路由中，SU2當(dāng)前使用的頻率為PU的授權(quán)頻率Fl，那么，在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)前，SU2需要對(duì)頻率Fl進(jìn)行檢測(cè)，若此時(shí)PU開始使用Fl，將檢測(cè)到PU的存在。如果S^繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)在傳送過(guò)程中可能與PU發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞，所以SU2需要回避，原認(rèn)知用戶路由面臨著失效與重建。為了減小認(rèn)知用戶路由失效重建的頻率，維持認(rèn)知用戶路由上數(shù)據(jù)高效地傳輸，本發(fā)明提供一種回避方法，即在檢測(cè)到PU在使用授權(quán)頻率Fl后，通過(guò)收集相關(guān)參數(shù)以計(jì)算PU的運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向、射頻覆蓋范圍信息，經(jīng)計(jì)算，若通過(guò)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)SU2的避讓，PU在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)離開與SU2的干擾范圍，則SU2將重新尋找工作頻率發(fā)送數(shù)據(jù)。若PU在短時(shí)間內(nèi)將離開SU2的干擾范圍，SU2節(jié)點(diǎn)就可以向地理位置Q移動(dòng)(如圖中虛線箭頭所示)，與主用戶之間保持一定的距離，同時(shí)計(jì)算退避時(shí)間，暫停數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為提高運(yùn)行的可靠性，退避時(shí)間結(jié)束后，SU2節(jié)點(diǎn)需要再一次對(duì)PU是否存在進(jìn)行檢測(cè)，只有當(dāng)檢測(cè)到PU已經(jīng)離開，SU2節(jié)點(diǎn)才能繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。當(dāng)測(cè)得主用戶的運(yùn)動(dòng)信息和發(fā)射半徑信息之后，可以進(jìn)一步判斷認(rèn)知用戶能否避讓和退避時(shí)間。先不考慮暴露終端和隱藏終端的問(wèn)題，認(rèn)知用戶的避讓距離應(yīng)為主用戶的發(fā)射功率覆蓋范圍與認(rèn)知用戶的發(fā)射功率覆蓋范圍之交集。考慮到認(rèn)知用戶先是檢測(cè)到主用戶的存在再對(duì)主用戶進(jìn)行定位，所以主用戶第一次出現(xiàn)的地點(diǎn)與認(rèn)知用戶的距離小于主用戶的發(fā)射功率覆蓋半徑。如圖1所示，當(dāng)主用戶PU靠近時(shí)，PU與SU2的距離只能越來(lái)越小，數(shù)據(jù)碰撞概率會(huì)越來(lái)越高。又由于認(rèn)知用戶SU2的避讓范圍不能超出其相鄰兩節(jié)點(diǎn)(SR，SU3)發(fā)射功率覆蓋范圍的重疊區(qū)域(圖中陰影部分)，所以在主用戶PU靠近的過(guò)程中，SU2F能完全避讓。當(dāng)主用戶遠(yuǎn)離的時(shí)候，認(rèn)知用戶可以根據(jù)主用戶實(shí)際的運(yùn)動(dòng)方向在圖中陰影部分實(shí)施避讓。若主用戶的運(yùn)動(dòng)速度非常快，認(rèn)知用戶也可以原地退避一段時(shí)間后繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，以上兩種情況原認(rèn)知用戶路由都不需要改變。在認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，主用戶使用其授權(quán)頻段時(shí)間的不確定性將帶來(lái)認(rèn)知用戶路由頻繁的失效與重建。為了減少這種失效重建的頻率，本發(fā)明采用轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)協(xié)同對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)再進(jìn)一步測(cè)試主用戶相關(guān)參數(shù)，并對(duì)收集的參數(shù)進(jìn)行處理，得到主用戶運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向和發(fā)射功率覆蓋范圍，以此判斷主用戶在短時(shí)間能不能離開干擾范圍，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)能不能避讓等，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是一種能有效維護(hù)認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由，保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸持續(xù)流暢的方法。


圖1是本發(fā)明提供的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)方案的工作原理示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)方案轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)的工作流程圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)方案實(shí)施時(shí)的網(wǎng)絡(luò)總架構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)方案實(shí)施中認(rèn)知用戶傳送數(shù)據(jù)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)方案實(shí)施中認(rèn)知用戶避讓時(shí)的網(wǎng)絡(luò)示意圖6本發(fā)明實(shí)施例提供的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)方案實(shí)施中認(rèn)知用戶繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。實(shí)施例1
本實(shí)施例中，假設(shè)認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將頻率F1，F(xiàn)2……1 授權(quán)予特定用戶使用，特定用戶未使用所授權(quán)頻率，允許外界認(rèn)知用戶接入使用；頻率Fl不在被其特定用戶使用，且為當(dāng)前認(rèn)知路由工作頻率。本實(shí)施例提供的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)方案技術(shù)方案包括轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)協(xié)同對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)對(duì)收集的參數(shù)進(jìn)行處理，得到主用戶運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向和發(fā)射功率覆蓋范圍，以此判斷主用戶在短時(shí)間能不能離開干擾范圍，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)能不能避讓等。一、轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)檢測(cè)
在認(rèn)知路由中將當(dāng)前具有轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)的節(jié)點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)。在轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)之前，該轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)需要對(duì)主用戶存在與否進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)顯示主用戶未使用其授權(quán)頻率，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)可以使用當(dāng)前工作頻率繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。若檢測(cè)顯示主用戶在使用其授權(quán)頻率，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)需要進(jìn)一步測(cè)試主用戶相關(guān)參數(shù)，再對(duì)收集的參數(shù)進(jìn)行處理得主用戶運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向和發(fā)射功率覆蓋范圍，以此判斷主用戶在短時(shí)間能不能離開干擾范圍，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)能不能避讓等。轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)將協(xié)同鄰居節(jié)點(diǎn)完成對(duì)主用戶信息的檢測(cè)，參見附圖2，它是本實(shí)施例提供的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)方案轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)的工作流程圖；若當(dāng)前認(rèn)知路由使用頻率為F1。
轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)的具體工作步驟如下
1、當(dāng)接收到測(cè)試主用戶信息的命令之后，先啟動(dòng)循環(huán)檢測(cè)功能尋找到當(dāng)前可用頻率， 假設(shè)是頻率F2;
2、按順序分別在Fl，F(xiàn)2,F3……1 上第一次廣播，通知鄰居節(jié)點(diǎn)將接收頻率調(diào)整到F2 ；
3、在F2上進(jìn)行第二次廣播，通知鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)Fl頻率的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試；
4、等待鄰居節(jié)點(diǎn)回應(yīng)；
5、收集10個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)回的數(shù)據(jù)包，比較信號(hào)強(qiáng)度參數(shù)，從中選擇信號(hào)強(qiáng)度參數(shù)大的 2 6組數(shù)據(jù)對(duì)主用戶進(jìn)行定位計(jì)算；
二、鄰居節(jié)點(diǎn)協(xié)同對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)的具體工作步驟如下
1、當(dāng)接收到轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)廣播的頻率調(diào)整到F2的命令后，將自己的工作頻率改成F2，等待接收下一個(gè)命令；
2、接收到對(duì)Fl頻率進(jìn)行測(cè)試的命令后，將自己的接收頻率調(diào)整到Fl，對(duì)主用戶的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)記錄檢測(cè)時(shí)刻；
3、若沒有檢測(cè)到主用戶的信號(hào)，則回到初始狀態(tài)；若檢測(cè)到主用戶的信號(hào)，則將主用戶的信號(hào)強(qiáng)度，測(cè)得信號(hào)的時(shí)間以及本節(jié)點(diǎn)地理位置加載到數(shù)據(jù)包上；
4、將工作頻率調(diào)整到F2，隨機(jī)退避5 20秒，若檢測(cè)到F2仍然沖突，則繼續(xù)退避；若 F2空閑就將數(shù)據(jù)包發(fā)送給轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)；
5、進(jìn)入等待應(yīng)答的狀態(tài)；
6、收到應(yīng)答后，本節(jié)點(diǎn)回到初始狀態(tài)；
三、轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)判斷
轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)完成對(duì)主用戶的信息檢測(cè)后進(jìn)行判斷的具體工作步驟如下
(1)計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)與主用戶運(yùn)動(dòng)軌跡的垂足(P，Q)；
(2)計(jì)算對(duì)主用戶運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤定位的最后一個(gè)位置(XN，YN)與垂足(P，Q)之間的向
量；
(3)計(jì)算與主用戶運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角，若該夾角小于，則判定主用戶為遠(yuǎn)離狀態(tài)；若該夾角大于，則判定主用戶為靠近狀態(tài)；若該夾角等于，則采用對(duì)主用戶運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤定位的最后第二個(gè)位置(XN’，YN')重復(fù)本步驟進(jìn)行重新判定；
上述步驟(1) (3)為初步判斷主用戶的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，可作為參考，在本實(shí)施例中未作為判斷依據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)判斷步驟從步驟(4)開始
(4)在可移動(dòng)范圍內(nèi)，依據(jù)主用戶的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度以及兩者的干擾半徑，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)確定一個(gè)新的位置；
(5)若該新位置在可避讓范圍的內(nèi)且轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置后，將與主用戶之間不再產(chǎn)生干擾，計(jì)算移動(dòng)所需要的時(shí)間T。若該新位置在可避讓范圍的邊緣且轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置后，需再等待一段時(shí)間才與主用戶之間不再產(chǎn)生干擾，則計(jì)算移動(dòng)與等待的總時(shí)間T ；
(6)將T與預(yù)先設(shè)定的等待閾值(如1 2分鐘)和變頻閾值(如8 10分鐘)進(jìn)行比較，若T小于等待閾值，則轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)等待相應(yīng)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)避讓；若T大于等待閾值而小于變頻閾值，則轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到步驟確定的新的位置實(shí)現(xiàn)避讓；若T遠(yuǎn)大于變頻閾值(如10分鐘)，則轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)放棄當(dāng)前頻率。將本實(shí)施例提供的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)方案在圖3所示的網(wǎng)絡(luò)總架構(gòu)中進(jìn)行測(cè)試；圖中，主網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)都是節(jié)點(diǎn)可移動(dòng)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，不失一般性，認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)存在僅有一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的一條路，其中start，1，dest分別為認(rèn)知用戶路由的源節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，其網(wǎng)絡(luò)地址分別設(shè)為(1，2，3)。dis為主用戶，其余的節(jié)點(diǎn)為認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的其他鄰居節(jié)點(diǎn)。黑色線條為預(yù)設(shè)的主用戶運(yùn)動(dòng)軌跡，主用戶將以預(yù)先設(shè)定的速度沿著黑色線條勻速運(yùn)動(dòng)。假設(shè)各認(rèn)知節(jié)點(diǎn)自身的位置是已知的。如圖3所示，假設(shè)圖中三條黑色線段的參數(shù)如表1所示，表中X、Y為某條線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)，“第一段”對(duì)應(yīng)的上面兩個(gè)參數(shù)為這條線段起點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)，下面兩個(gè)參數(shù)為終點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)，以上兩點(diǎn)確定了圖中主用戶運(yùn)動(dòng)路徑的第一段?！暗谝欢巍弊詈笠粋€(gè)參數(shù)為主用戶在這段路徑上運(yùn)動(dòng)的速度。表中“第二段”和“第三段”后面對(duì)應(yīng)的是第二段和第三段路徑的參數(shù)。 表 權(quán)利要求
1.一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由的維護(hù)方法，將頻率F1，F(xiàn)2……1 授權(quán)予特定用戶使用，若特定用戶未使用所授權(quán)頻率，允許外界認(rèn)知用戶接入使用；若頻率Fl不在被其特定用戶使用，且為當(dāng)前認(rèn)知路由工作頻率，則該路由維護(hù)方法的特征在于轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)和鄰居節(jié)點(diǎn)協(xié)同對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)；轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定采用避讓或移動(dòng)到一個(gè)新的位置或放棄當(dāng)前頻率；轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)，包括如下步驟(1)當(dāng)接收到測(cè)試主用戶信息的命令后，啟動(dòng)循環(huán)檢測(cè)功能尋找當(dāng)前可用頻率，假設(shè)為頻率F2 ；(2)按順序分別在頻率Fl，F(xiàn)2,F3……1 上進(jìn)行廣播，告知鄰居節(jié)點(diǎn)將接收頻率調(diào)整到F2 ；(3)在F2上進(jìn)行廣播，告知鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)Fl頻率的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試；(4)等待鄰居節(jié)點(diǎn)回應(yīng)；(5)收集6 20個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)回的數(shù)據(jù)包，比較其測(cè)試得到的Fl頻率的信號(hào)強(qiáng)度參數(shù)，從中選擇信號(hào)強(qiáng)度參數(shù)大的2 6組數(shù)據(jù)；(6)重復(fù)步驟(1) (5)3 20次；鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)，包括如下步驟(1)當(dāng)接收到轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)廣播的頻率調(diào)整到F2的命令后，將自己的工作頻率改成F2，等待接收下一個(gè)命令；(2)接收到對(duì)Fl頻率進(jìn)行測(cè)試的命令后，將自己的接收頻率調(diào)整到F1，對(duì)主用戶的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)記錄檢測(cè)時(shí)刻；(3)若沒有檢測(cè)到主用戶的信號(hào)，則回到初始狀態(tài)；若檢測(cè)到主用戶的信號(hào)，則將主用戶的信號(hào)強(qiáng)度，測(cè)得信號(hào)的時(shí)間以及本節(jié)點(diǎn)地理位置加載到數(shù)據(jù)包上；(4)將工作頻率調(diào)整到F2，隨機(jī)退避5 20秒，若檢測(cè)到F2仍然沖突，則繼續(xù)退避；若 F2空閑就將數(shù)據(jù)包發(fā)送給轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)；(5)進(jìn)入等待應(yīng)答的狀態(tài)；(6)收到應(yīng)答后，本節(jié)點(diǎn)回到初始狀態(tài)；(7)重復(fù)步驟(1) (6)3 20次；轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)完成對(duì)主用戶信息檢測(cè)的步驟(1) (6)后，依據(jù)所得到的信息作出判斷，包括如下步驟(1)對(duì)每次所得到的2 6組數(shù)據(jù)，定位主用戶在相應(yīng)時(shí)刻的地理位置，經(jīng)路徑擬合，得到主用戶的運(yùn)動(dòng)速度、方向和射頻覆蓋范圍的信息；(2)在可移動(dòng)范圍內(nèi)，依據(jù)主用戶的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度以及它們的干擾半徑，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)確定一個(gè)待移動(dòng)避讓的新位置；(3)計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置后與主用戶之間不再產(chǎn)生干擾所需要的時(shí)間T；(4)將T與預(yù)先設(shè)定的等待閾值和變頻閾值進(jìn)行比較，若T彡等待閾值，則轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)等待相應(yīng)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)避讓；若T >等待閾值、T <變頻閾值，則轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到步驟O)確定的新位置實(shí)現(xiàn)避讓；若T >變頻閾值，則轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)放棄當(dāng)前頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由的維護(hù)方法，其特征在于所述的等待閾值為1 2分鐘；變頻閾值為8 10分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由的維護(hù)方法，其特征在于所述的時(shí)間T，若新位置在可避讓范圍內(nèi)，且轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置，將與主用戶之間不再產(chǎn)生干擾， 則T為轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置所需要的時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由的維護(hù)方法，其特征在于所述的時(shí)間T，若新位置在可避讓范圍的邊緣，且轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置后，與主用戶之間不再產(chǎn)生干擾需等待一段時(shí)間，則T為轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)移動(dòng)到該新位置所需要的時(shí)間與等待時(shí)間之和的總時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由的維護(hù)方法，屬無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。在認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)協(xié)同對(duì)主用戶信息進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)認(rèn)知用戶測(cè)得主用戶存在時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)測(cè)試主用戶相關(guān)參數(shù)，再對(duì)收集的參數(shù)進(jìn)行處理，得到主用戶運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向和發(fā)射功率覆蓋范圍的信息，并根據(jù)主用戶實(shí)際的運(yùn)動(dòng)情況，判斷主用戶在短時(shí)間能不能離開干擾范圍，認(rèn)知用戶是否可以避讓。認(rèn)知用戶通過(guò)有效地避讓，既避免了對(duì)主用戶的干擾，又維持了認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)原路由繼續(xù)工作。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，主用戶使用授權(quán)頻段時(shí)，認(rèn)知用戶需要避讓而導(dǎo)致的認(rèn)知用戶原路由上工作頻率的頻繁切換，從而能夠有效地維持原路由上數(shù)據(jù)持續(xù)高效地傳輸。
文檔編號(hào)H04W40/24GK102395171SQ20111035710
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者史邇冬, 汪一鳴, 趙雄鷹 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)