[发明专利]认知无线电自组织网络报文多播传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线网络及无线通信领域的认知无线电自组织网络报文多播传输方法。

背景技术

认知无线电自组织网络是采用认知无线电技术的无线多跳网络，能自动发现并在不影响授权用户的情况下利用空闲频谱，解决频谱资源紧张和利用率低问题。高效的信息多播及广播技术是认知无线电自组织网络技术得一项基础技术，对认知无线电网络的应用和推广具有重要意义。

认知无线电自组织网络相对于传统无线网络的最突出特点为其多信道特性、不同节点可用信道集合的差异性及各信道报文传输质量的变化性，这些特性给认知无线电自组织网络的多播及广播技术的研究带来了新的挑战，而网络编码技术的出现为认知无线电自组织网络的多播及广播技术的研究提供了新思路和途径。

网络编码技术融合了编码和路由的概念，鼓励对不同链路信息进行编码组合，彻底改变了网络通信的存储转发模式，可更好地利用无线网络的通信广播性、数据冗余性、空间分布性等本质特性，显著提高无线网络的吞吐量、可靠性、负载均衡性等。

目前已经有不少关于认知无线电网络中多播广播等技术的论文及专利申请等成果，也有较多的关于在普通无线网络中使用网络编码技术的研究成果。但除了本发明申请人在中国学术论文在线非正式发表的一篇论文外，尚未发现关于在认知无线电自组织网络中应用网络编码技术的研究成果发表。而本发明申请人所发表的那篇论文的研究内容是链路层自动请求重传协议的改进和补充，主要研究了利用网络编码技术解决认知无线网络中的出错报文重传问题，不同于本发明中所解决的认知无线电自组织网络的全网多播及广播技术，关于这篇文章详见“高振国，刘胜，赵蕴龙，马千里.基于网络编码的认知无线电网络报文重传技术研究.中国科技论文在线(http://www.paper.edu.cn).200905-535.2009.05.21.”。另外，华中科技大学的黄本雄等人发表了一篇名为“网络编码在认知无线电中的应用”的文章，但实际上，该文献与本发明申请的研究内容差别更大。具体来说，该文献只是通过分析网络编码技术的特点，分析认为网络编码技术可以降低认知无线电网络中授权用户和非授权用户的无线信道访问冲突概率，且并没有提出具体的实施方案。该文献详见“张波，黄本雄，戴彬，徐奎，朱江.网络编码在认知无线电中的应用.微电子学与计算机.Jan.2010，27(1)：13-16.”。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效节省报文传输数量，降低能耗，提高报文多播和广播的传输效果的认知无线电自组织网络报文多播传输方法。

本发明的目的是这样实现的：

每个节点均有报文发送方法和报文接收方法的无限循环工作线程，分别进行数据报文发送和数据报文接收任务；各节点间的报文发送方法和报文接收方法以及每个节点内部的报文接收方法和报文发送方法协作把报文从源节点逐步传输到各目的节点；每个节点内部的报文接收方法从上游节点接收报文，并在当前批次接收完成后解码得到各原始报文；该节点的报文发送方法检测到该批刚接收完的报文并开始向下游节点传输；某节点的报文发送方法与其下游节点的报文接收方法通过报文交互协作完成报文从当前节点到其下游节点的一跳传输过程；不同节点对间的报文发送方法和报文接收方法相互协作，使数据报文沿着路径不断从上游节点传播到下游节点，最终使源节点发送的报文到达目标节点。

所述报文发送方法包括如下步骤：(1)节点首先求解整数线性规划模型获得最优调度策略，策略结果为在各个信道上需要广播的组合报文数量；(2)然后根据该最优策略依次在各个信道上传输确定的组合报文数量；(3)接着初始化一个变量R_R用于保存为返回回复报文的接收节点集合，(接收到某节点的回复报文则表明该节点已经能成功解码该批报文；在期望情况下，各接收节点将均能获得足够的组合报文从而成功解码)；(4)然后进入一段等待时间，该时间段长度等于一个时间参数的|R_R|倍，这段时间内节点将等待各接收节点的回复报文，接收到某节点r_i的回复报文后把r_i从R_R中删除；(5)等待时间结束后，若R_R不等于空集，则重新构造一个组合报文并从能获得最大收益的信道上发出去，然后继续等待回复报文，若R_R等于空集，则表明本批次报文发送完成，则该节点开始等待进入下一批次报文传输任务。