[发明专利]认知无线Ad Hoc网络中的按需路由实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线Ad Hoc网络，特别是认知无线Ad Hoc网络中的按需路由实现方法。 

背景技术

Ad Hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳的临时性自治系统，整个网络没有固定的基础设施。网络中的移动终端兼具主机和路由器的功能。由于Ad Hoc网络具有无中心自组织的特点和灵活的拓扑结构，这种组网方式被广泛应用在军事通信、紧急服务、传感器网络等多种场合。 

目前随着无线通信业务需求的快速增长，可用频谱资源变得越来越稀缺。人们通过采用先进的无线通信理论和技术，如链路自适应技术、多天线技术等努力提高频谱效率的同时，却发现全球授权频段，尤其是信号传播特性比较好的低频段的频谱利用率极低。但是从近年一些研究结果可以看到，频谱资源缺乏更多是由于现有的频谱管理与分配策略造成的。现有的频谱管理与分配策略大多是基于静态控制的模型，即管理机构将可用频谱资源划分成固定、非重叠的频谱块，这些频谱块大小固定，并通过保护频带进行分割，将这些频谱块以独占的方式分配给不同的服务和技术部门，包括运营商、广播电视、军事和公共安全部门等。应用这些授权频段的用户称为主用户(Primary Users，PUs)或者授权用户。 

认知无线电(Cognitive Radio，CR)作为一种更智能的频谱共享技术，能够依靠人工智能的支持，感知无线通信环境，根据一定的学习和决策算法，实时自适应地改变系统工作参数，动态的检测和有效地利用空闲频谱，理论上允许在时间、频率以及空间上进行多维的频谱复用。这将大大降低频谱和带宽的限制对无线技术发展的束缚。因此这一技术被预言为未来最热门的无 线技术。 

将认知无线电技术与Ad Hoc网络相结合，就形成了认知无线Ad Hoc网络，即网络中的每一个移动终端或者节点(以下文中统一称为节点)都具有认知的能力，它们可以感知并检测到主用户在一段时间内未使用的频谱集合形成本节点的频谱机会(Spectrum OPportunities，SOPs)，选择合适的频谱并调整传输参数来传输本节点的数据。这些节点被称为次用户(Secondary Users，SUs)。 

路由技术是Ad Hoc网络中的一项重要技术，研究多跳认知无线电网络的选路问题，既要考虑到自组织网络选路的共性原则问题，又要考虑到认知无线电网络动态频谱接入与使用的特有问题。 

Ad Hoc网络中的路由协议从路由发现的角度可以分为主动路由和按需路由，主动式路由协议不适用于拓扑动态变化的Ad Hoc网络，按需路由中最典型的路由协议包括动态源路由协议(Dynamic Source Routing，DSR)和Ad Hoc按需距离矢量协议(Ad Hoc on Demand D stance Vector，AODV)路由协议，认知网络的主要特点是频谱的间歇性，这种频谱不可用导致的链路不可用是相对较为频繁的小范围内的链路特点，DSR不能对这种变化作出快速反应，可能会引起路由重寻，极大的增加了路由开销。而AODV是逐跳机制的，每个中间节点都维护一个路由表，有利于小范围路由信息的变化跟踪，本发明是在该协议的基础上，提出了适用于认知无线Ad Hoc网络的路由协议。 

AODV路由协议包括路由发现和路由维护两个过程。 

AODV有三种基本的报文：表1，RREQ(Route REQue st)报文，表2，RREP(Route REPly)报文和表3，RRER(Route RERor)报文，即路由请求，路由回复和路由错误报文。 

表1.RREQ报文格式 

表2.RREP报文格式 

表3.RRER报文格式 

●路由发现过程 

1)RREQ分组 

节点在有需要时(路径不存在或者无效)，向它的邻居广播RREQ来进行路由发现。RREQ分组包括：信源地址、信源序列号、广播ID、信宿地址、信宿序列号、跳计数。其中： 

A：<信源地址，广播ID>是RREQ分组的唯一标识； 

B：信源节点维护一个信源序列号，表示的是“到信源的反向路由的新旧”； 

C：信宿序列号则表示的是“到信宿的前向路由的新旧”，是过去所有接收到的与信宿有关的消息中的最大值。要求节点为每一个目的节点都维护一个信宿序列号； 

D：跳计数的初始值设置为0； 

2)对RREQ的处理 

接收到RREQ的节点会作出如下处理：