[发明专利]移动中继系统中基于距离和时延的能量有效转发方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及移动中继系统中的能量有效转发方法。

背景技术

近年来，随着绿色环保成为人们共识，国家提出关于节能减排的要求和具体指标，虽然与煤炭、钢铁、有色、建筑、运输等行业相比，通信行业并不是能耗排放问题最突出的行业，但是，通信企业的能源消耗也不低，另外降低辐射和通信干扰也比较迫切。对于运营商来说，通信行业整体仍处于快速发展阶段，新兴市场用户的增加以及发达市场对带宽需求的提升必然带来网络的扩容。网上运行设备容量的增大导致了能耗需求也不断扩大，能源单价上涨及运营总能耗的上升给运营商带来了长期的财务压力。所以，对于运营商来说，如何实现节能减排，核心是如何降低运营设备的能耗。这就要求设备厂商的通信产品能耗要大幅降低。

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临时性自治系统，移动终端具有路由功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑，这种网络可以独立工作，也可以与Internet或蜂窝无线网络连接。在后一种情况中，Ad hoc网络通常是以末端子网的形式接入现有网络。在Ad hoc网络中，节点间的路由通常由多个网段（跳）组成，由于终端的无线传输范围有限，两个无法直接通信的终端节点往往要通过多个中继节点的转发来实现通信。所以，它又被称为多跳无线网、自组织网络、无固定设施的网络或对等网络。Ad hoc网络同时具备移动通信和计算机网络的特点，可以看作是一种特殊类型的移动计算机通信网络。

如果网络中的节点是快速移动且时常无连接，那么在任意的源点和目的节点之间保持端到端的通信路径是不现实的，因此，依赖于端到端路径的传统Ad hoc路由协议可能无法工作。为此，研究者提出了一种称为“存储——携带——转发”的路由协议来提供通信，这种协议利用概率连接性和节点移动性来发送信息。当节点无法直接转发消息给下一跳节点时，它会在缓冲区存储消息，沿着运动轨迹携带消息，将消息转发给另一个合适的节点，直到目的节点最终收到消息。由于移动节点的不确定性，任意两个节点之间的连接是随机的，所以源节点在进行路由选择时通常采用多拷贝转发的方法，即将消息分组复制成多个相同的拷贝，分配给相遇的不同节点进行转发，以此来提高消息的到达率。最典型的多拷贝分组转发方法是A.Vahdat和D.Becker在《Epidemic Routing for Partially Connected Ad Hoc Networks》一文中提出的，在Epidemic中，节点将消息分组复制给任何相遇到的还没有拷贝的节点，直到消息的最大时延容忍为止。尽管这种基于洪泛的策略能够实现很高的分组到达概率，但是它会浪费很多的能量，同时对于大型网络表现出差的延展性。因此，更多的研究开始关注于概率式转发方法。这种转发机制以一定的概率来转发分组消息，试图在减少分组拷贝数目的同时保持较高的到达率。目前关于概率式转发的方法有很多，但是基本存在两个问题，一是没有充分利用网络中节点的移动性，中继节点进入源节点的最大发射半径内还可能继续靠近源节点，使得源节点的发射功率进一步；二是消息的成功发送不仅和网络中携带消息拷贝的中继节点个数有关，还和消息的最大时延容忍密切相关。

发明内容

本发明的目的是利用MANET网络中节点的移动性，设计出一种移动中继系统中的能量有效转发方法。

移动中继系统的能量有效转发方法，步骤如下：

1）源节点以时长为U的时间间隔进行检测，查看是否有中继节点进入最大发射半径R内；检测时间分别为t₀＝0、t₁＝U、t₂＝2U......t_k＝kU......，k为自然数，一直检测到收到目的节点已成功接收数据的反馈信息，如果没有收到目的节点已成功接收数据的反馈信息则一直检测到预先设置的消息的最大时延容忍T；

2）在t_k＝kU时刻，源节点检测到最大发射半径R内的中继节点，并与之一一建立通信联系，计算能量效率η(t_k)，选出能效最大的传输距离d和此次转发能够收到消息的节点个数m；

3）考虑到节点的移动性，中继节点可能会在接下来的时间里继续靠近源节点，使得两者之间的距离减小，源节点预测t_k+1、t_k+2......t_n......时刻的等能效距离n为自然数；