[发明专利]一种分布式认知无线电网络双向信道预约建链方法

说明书

技术领域：无线网络信道资源分配、多信道接入

本发明属于使用认知无线网络技术的领域，如认知无线电网络、分布式多跳网络、无线局域网、无线接入等，特别是涉及到认知无线电网络的信道分配技术。

背景技术：

分布式认知无线电网络由具有感知功能的对等节点构成，每个节点都可以感知到空闲的频谱资源，在不干扰授权用户的前提下，使用空闲的频谱资源进行通信，以提高频谱资源的利用率。分布式认知无线电网络双向信道预约建链方法就是采用针对具有服务质量保证要求的双向话音通信等业务特点，在充分利用认知无线电终端所具有的对频谱空穴资源的感知能力基础上，对从源节点到目的节点路由中每条链路可用信道资源进行预约分配，通过冲突避免信道选择方式，为业务传输提供具有传输能力保障的端到端服务。

由于认知无线电网络中可用信道资源的动态性，现有无线网络中对具有服务质量保证要求的多跳双向业务传输的信道预约研究比较少，尤其是对分布式环境下用于多跳话音传输等双向传输业务的信道预约建链方法没有文献报道。

具有服务质量保证要求的话音通信等双向业务传输端到端建链的难点在于分布式控制方式下对可用信道资源的整合，解决它的关键在于如何将动态的可用信道资源以相对静态的方式分配给节点。认知无线电网络中可用信道的可变性，使得对从源节点到目的节点的一条路由中各链路进行信道资源的预约成为必要。

发明内容：

本发明的目的在于充分利用信道资源，提高分布式认知无线电网络对多跳双向话音传输等业务的服务保障能力，在从源节点到目的节点的路由中，每个参与业务传输的节点在感知可用信道资源基础上，采用前驱链路把公共信道尽量留给后继链路使用的思想，对可用信道资源进行逐跳预约，建立一条从源节点到目的节点的双向传输通信链路。

本发明设计的分布式认知无线电网络系统是由具有通信感知功能的节点组成，每个节点能够感知到自己的空闲信道资源，并在不干扰授权用户的前提下，使用空闲的信道资源实现诸如话音通信等业务传输。本发明中所述方法对于各种多址方式下的不同信道划分方式均适用，例如基于时分多址(TDMA)的时隙、基于频分多址(FDMA)的频段带宽、基于码分多址(CDMA)的正交码等。

本发明提供一种分布式认知无线电网络双向信道预约建链方法，包括：双向预约建链请求发起、下一跳邻居节点预约分配信道、预约建链完成三个过程。

所述的双向预约建链请求发起的步骤如下：

步骤1：需要进行双向业务通信的源节点src查找本地路由表是否包含到目的节点des的路由信息；若有到目的节点des的路由，转步骤4；

步骤2：源节点src通过向网络发送路由请求分组搜索到目的节点des的路由；如果中间节点有到目的节点des的路由信息，中间节点对路由请求消息进行应答；否则，由目的节点des对路由请求做出应答；

步骤3：收到路由应答消息的源节点src，更新到目的节点的路由表项信息；

步骤4：根据信道感知结果，判断源节点src与到目的节点的下一跳节点之间是否可用空闲信道数大于2；如果可用空闲信道数小于2，报告应用层无空闲信道可用并取消本次话音通信；

步骤5：源节点src从路由表中获得到目的节点的下一跳节点，并向其发送双向建链请求分组call_setup_REQ，该分组中包含从源节点src到目的节点des的路由列表(src，...，i-2，i-1，i，i+1，i+2，...，des)、下一跳邻居节点、本节点为中间节点的前后两条相邻链路已经预约的信道标识。

所述的下一跳邻居节点预约分配信道的步骤如下：

步骤1：节点i收到来自上一跳节点(i-1)转发的双向建链请求分组call_setup_REQ，获得从源节点到目的节点的路由列表、以上一跳节点(i-1)为中间节点的前后两条相邻有向链路(i-2→i-1)、(i-1→i-2)、(i-1→i)、(i→i-1)建立时已预约的信道RSL_i-2，i-1、RSL_i-1，i-2、RSL_i-1，i、RSL_i，i-1，其中RSL_i-2，i-1为节点(i-2)到节点(i-1)的有向链路(i-2→i-1)预约的信道，RSL_i-1，i-2为节点(i-1)到节点(i-2)的有向链路(i-1→i-2)预约的信道，RSL_i-1，i为节点(i-1)到节点i的有向链路(i-1→i)预约的信道，RSL_i，i-1为节点i到节点(i-1)的有向链路(i→i-1)预约的信道；