[发明专利]基于量子搜索思想的无线移动自组织网络路由控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线移动自组织网络路由技术，尤其是一种在网络内 提供Qos保障的无线移动自组织网络路由控制系统。

背景技术

移动自组网(Mobile Ad Hoc Networks，简称为MANET)，是网络 中的所有节点都可以移动的网络。作为一种新型的无线通信网络，近 年来已经引起人们的广泛关注。由于MANET是一种自治的无线多跳 网络，整个网络没有固定的基础设施，也没有固定的路由器，所有节 点都是移动的，并且都可以以任何方式动态地保持与其他节点的联系， 使得MANET网络可以广泛应用于军事通信、自然灾害、科学考察、 海上自救、探险、传感器网络、紧急服务、个域网络等等领域。

移动自组织网络环境下，节点间的无线链路及由此而形成的网络 拓扑结构随节点的位置分布和移动、信道的变化等因素呈现出动态变 化的特性，移动自组网络的路由技术面临挑战。目前，国际上根据路 由发现策略将Ad Hoc网络路由选择协议分为两大类：表驱动路由协 议和按需路由选择协议。现已提出的MANET路由协议有许多种，如 DSR(Dynamic Source Routing，源路由协议)、AODV(Ad Hoc On-demand Distance Vector Routing，无线自组网按需平面距离矢量路 由协议)、OLSR(Optimized Link State Routing，描述优化链路状态路由 协议)、OLIVE(On-Demand Link Vector Routing，按需链路矢量路由协 议)等。但是仅有部分协议被IETF(Internet Engineering Task Force， 互联网任务工作组)的MANET工作组认可通过，它们的路由策略基 本上是基于以上分析的按需路由协议或表驱动路由协议，因而存在路 由协议收敛性差、实时性受影响等诸多缺点。

近年来，国际上对MANET路由协议的研究日趋活跃，除了表驱 动路由协议和按需路由选择协议，信息理论学者还提出了合作分集路 由，认为传统路由并不是最好的路由。合作分集通过多个中继采用广 播传输发送信息，目的节点选择许多中继信号中最好的，或者将多个 中继信号进行组合处理。这种路由方案必须对同一个信号经过多个路 径传播后的同步和定时进行严格处理，或者对每一条中继的无线信道 进行处理，网络节点计算非常复杂。

国内研究移动自组网络最早从1999年开始，围绕移动自组网路由 协议的研究，从2001年开始有大量的文章开始发表。基于QoS的 MANET路由协议以及MANET路由协议的跨层设计是人们关注的焦 点。服务质量(Quality of Service，QoS)是指网络为用户提供的一组 可以测量的预定义的服务参数，包括时延、带宽、分组丢失率、能耗 和服务覆盖范围等，QoS路由是一种基于网络的可用资源和业务流的 QoS要求来选择路径的路由机制或一种包含各种QoS参数的动态路由 协议。但是，当路由选择的约束条件包含两个或两个以上的可加性参 数或包括可加性参数和可乘性参数的组合时，这种QoS路由的选择是 NPC问题。在这种情况下，需要采用启发式算法来寻求次优化解，因 此基于QoS的路由很难形成共性的解决方法。针对MANET网络链路 的不稳定性，在协议设计时考虑了链路质量的因数，通过获取协议栈 底层的参数改善网络性能，研究人员提出了跨层设计的思想，但是其 中很多一部分都以周期广播探帧来获取链路质量，这会增加资源受限 的无线链路的额外开销，同时数据传输将引起探帧冲突，从而导致探 帧的传输失败，这些都会使测量值无法真实地反映链路质量。

发明内容

为了克服已有无线移动自组织网络分布式路由算法的计算量庞 大、实时性差、网络开销大的不足，本发明提供一种快速收敛、实时 性强、网络开销少的基于量子搜索思想的无线移动自组织网络路由控 制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于量子搜索思想的无线移动自组织网络路由控制系统，包 括：节点态矢量函数模型建立模块，其中包括波矢量函数模块和节点 态矢量函数模块，用于设定路由的选择指标为：网络节点间距离、节 点剩余能量和端到端时延，建立节点态矢量函数模型可以表示为：