[发明专利]基于定向天线的多速率多路径路由优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线网络技术领域的方法，具体是一种适用于有丢包率的无线网络环境中通过选择定向天线转发方向得以实现的基于定向天线的多速率多路径路由优化方法。

背景技术

不同于传统的单路径无线路由机制，多路径路由机制（MultirateAnypath Routing with Directional Antennas，DSMA）利用无线通讯媒介广播特性，通过让每个节点选取几个节点作为转发集，让转发集中的节点都参与路由过程，以达到提高端到端吞吐量。虽然多路径路由机制已经提出并研究多时，但是现存的多路径机制都不能用在一些特定的领域，比如由定向天线构成的大型无线网络中。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103037465A公开日2013-04-10，公开了一种基于反馈信息和多路径路由无线传感器网络数据传输方法，包括基于反馈信息的安全路径构造、建立多路径路由和利用多路径数据传输。该技术在多路径路由方面主要采用按需源路由的多路径路由协议，建立最大不相交的多条路由路径,以防止网络拥塞,并有效地初始化可用的无线传感器网络资源。通过基于反馈信息的安全路径构造，数据传输的源节点可以从Sink节点获得反馈路径。当一个源节点从Sink节点接收到了足够多的反馈路径时，就可以结合多路径路由利用这些路径来进行多路径数据传输。但该技术采用泛洪的方式来寻找多路径，在定向天线的无线网络中并不能找到最佳路径。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于定向天线的多速率多路径路由优化方法，有效地解决了在多路径路由中定向天线方向选择并且同时选择最佳传输速率来得到更高的端到端的吞吐量。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

1)通过转动定向天线采集各个节点在不同传输速率下与邻居节点之间的正确传输概率，并构成对应的传输信息数组；

所述的传输信息数组I包括：其中：J表示节点i在定向天线的方向角及定向天线转发速率r时的最佳转发节点集，即当设定阈值θ，如节点i到节点j的正确传输概率大于θ，则将节点j加入J，找到所有这样的节点，则该集合J便是节点i在定向天线的方向角及定向天线转发速率r时的最佳转发节点集。

所述的正确传输概率是指：当节点i发送数据给节点j，节点j能对所获得的数据包正确解码的概率。

2)对于步骤1）中取得的传输信息数组，通过无线网络中基于定向天线的优化多速率多路径路由机制来计算每个节点的优化转发节点集、转发速率以及天线方向；并相应得出该节点到目的节点的优化路径，并采用网络编码方式传输数据包，具体步骤包括：

2.1）根据每一个节点是否已经获得其到目的节点的最佳转发节点集，即该节点到目的节点的距离不能再被缩短，进行分类，得到H类节点集合，余下节点分为Q类节点集合；

2.2）取出Q类节点集合中具有最小距离的节点j，其中：k表示在Q类节点集合中的点，D_k表示节点k到目的节点的最短距离。将节点j从Q类节点集合移到H类节点集合，然后更新所有包含节点j的传输信息数组中的距离值。

3）当找到从源节点到目的节点的多速率多路径后，便采用网络编码将数据包从源节点发送到目的节点，目的节点获得数据包后解码获得原始信息。

技术效果

与现有技术相比，本发明有效地解决了在多路径路由中定向天线方向选择并且同时选择最佳传输速率来得到更高的端到端的吞吐量。并且DSMA算法得到的多路径路由方式是优化的。相比于单速率的多路径路由方式，DSMA可以得到更高的端到端吞吐量，并且降低端到端的平均延迟。

附图说明

图1为实施例中不同速率下的吞吐量累计分布情况示意图。

图2为实施例中不同速率下的最大，最小和平均端到端吞吐量示意图。

图3为实施例中多速率及单速率下网络端到端延迟示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括以下步骤：

第一步：制作传输信息数组，具体步骤包括：

1.1）通过360°球面旋转定向天线，并在每一个方向上使用不同速率发包，通过收到邻居节点的ACK和该节点发送数据包的数量之比，确定该节点到邻居节点的正确传输率。