[发明专利]认知网络多路径时延感知最佳路由选择方法

权利要求书

1.一种认知网络多路径时延感知最佳路由选择方法，包括如下步骤：

(1)根据业务类型将网络中的业务分为不同优先级，其中视频业务为最高优先级，语音业务为次级优先级，数据业务为最低优先级；

(2)在路由表中增加代表视频、语音和数据3个不同优先级业务路径时延估计的Q值域，并将它们初始化为“零”；

(3)在路由表中增加对应视频、语音和数据3个不同业务优先级的激活标志域，并将其初始化为“假”；

(4)在路由应答RREP包中增加代表路径序号的路径号域，并将其初始化为“零”；

(5)在节点之间增加传递Q值的认知询问Cognitive Hello包，以及认知应答Cognitive Echo包；

(6)网络中的源节点采用广播泛洪的方式发送RREQ包，并记录本次发送RREQ包的时间；

(7)收到RREQ包的中继节点，根据该节点是否为目的节点确定发送方式，如果该节点是目的节点，则回复RREP包，否则，中继节点将转发RREQ包，并记录下本次转发该RREQ包的时间；

(8)目的节点在收到RREQ包时，读取包中的源节点，并根据在本次路由发现过程中接收到来自该源节点的RREQ包的次数确定是否回复RREP包，若次数大于等于3，则丢弃该RREQ包，否则回复RREP包；

(9)收到RREP包的中继节点，读取RREP包中的路径号域的值，估计到达目的节点的时延值，并将其记录到路由表对应于本路径号的Q值域中，作为不同优先级Q值的初始值；

(10)收到RREP包的源节点，估计到达目的节点的时延值，读取RREP包中的路径号域的值，然后将时延估计值记录到路由表中对应于本路径号的Q值域中，作为不同优先级Q值的初始值，完成源节点与目的节点之间的路由建立；

(11)已建立路径上的每个节点通过交互认知询问Cognitive Hello包和认知应答Cognitive Echo包传递Q值，并通过如下公式更新路由表中的不同优先级的Q值：

Qtx(d,y)i=(1-α)Qt-1x(d,y)i+α(Wi+Tcontention+minzQt-1y(d,z)i)]]>

式中，α为学习因子，范围为0＜α＜1；

Q值的下标i为数据包的业务优先级，i＝1，2，3；

d表示目的节点，x为当前节点，y表示x的邻节点，z表示y的邻节点；

t表示当前时刻，t-1表示上一时刻；

Q_t-1^y(d，z)_i为从Cognitive Echo包中读取的上一时刻邻节点到达目的节点的Q值；

Q_t-1^x(d，y)_i为从路由表中读取的上一时刻本节点到达目的节点的Q值；

Q_t^x(d，y)_i为更新后的本节点到达目的节点的Q值；

W_i为非强插优先排队系统中优先级为i的包在队列中的排队时间估计，Wi=Σk=13λkXk2‾2(1-ρ1-···-ρi-1)(1-ρ1-···-ρi),]]>式中，i为数据包的优先级，i＝1，2，3；k为整数，k＝1，2，3；λ_k为优先级为k的数据包的到达率；X_k²为优先级为k的数据包的平均服务时间的二阶距；ρ_i为优先级i的包的利用率；

T_contention为基于802.11标准信道的信道竞争平均消耗的时间估计，T_contention＝(1-P_tr)σ+P_trP_sT_s+P_tr(1-P_s)T_c，式中，σ为单位时隙长度，T_s为信道用于成功传输所经历的时间，T_c为信道发生碰撞所经历的时间，P_tr为任意时隙内n个邻节点中至少有一个节点发送包的概率，n为本节点的邻节点数，P_tr＝1-(1-τ)ⁿ，其中，τ为任意节点在任意时隙内发送包的概率，P_s为任意时隙内包发送成功的概率，Ps=nτ(1-τ)n-11-(1-τ)n;]]>

(12)源节点根据实时更新的Q值选择多路径中的一条路径作为激活路径，用于发送数据包；

(13)源节点采用Q学习算法重新设置hello周期和本条路由的路由寿命；

(14)若源节点的路由表中的Q值均无法满足所要发送的数据包优先级的QoS时延需求，则转到步骤(6)发起新的路由发现过程。