[发明专利]无线多跳回传网络中的路由建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，具体涉及一种无线多跳回传网络中的路由建立方法。

背景技术

随着下一代网络对数据传输速率要求的越来越高以及网络规模的不断扩大，研究者们对无线Mesh网络(即无线网状网络)产生巨大的研究兴趣，大量研究表明无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks，WMNs)可作为用户接入互联网的一种方式，构成无线回传网络。由于无线Mesh网路具有自组织、自配置和自修复特性，使其可以更加快速、简便的部署和维护，并且具有低开销和高可扩展性的特征。同时，由于其特殊的网状结构使得网络的容量、连通性和恢复力得到提升，因而由WMNs构成的无线多跳回传网络已开始逐渐取代传统有线回传网络(如光纤、电缆)。大量研究表明，在传统通信网中承载接入节点与核心网之间数据传输的回传网络能力已成为限制通信业务朝高速率及网络向高性能方向发展的瓶颈。然而，多跳无线回传网络(Multi-Hop Wireless Backhaul Networks，简记为MHWBN)为回传网络提供了一种经济、灵活的方式。与现有回传网络相比，MHWBN可以显著的降低部署成本，可快速、灵活的进行网络配置。随着MHWBN的提出，无线Mesh网络也逐渐成为多跳回传网络中一种实现数据回传的重要技术。然而，多跳无线Mesh网络目前面临的主要问题仍是如何提高用户端到端的吞吐量。

目前WMNs仍主要采用Ad Hoc网络中的路由协议，如AODV，DSR和OLSR。Ad Hoc网络中出现的典型路由协议的实现机制是在源和目的节点间选择一条固定的路径，在整个传输过程中均使用这条路径传输，直至此次传输完毕。在链路状况比较好的时候，传统的路由机制能够正常工作。但是，无线信道的不稳定性经常会导致节点传输范围的瞬间变化，并且节点的移动或开关机也会导致下一跳节点不可达，就会导致频繁的MAC层的确认、重传现象，进而引起路由层路由维护过程或路由更新过程，在无线信道质量变差或者节点间相互距离正好处于临界覆盖范围的情况下这种现象更为严重。这种链路的不可靠性和不稳定性会导致很大的路由维护开销，还会造成上层业务出现很大的时延或大量的丢包现象，影响网络整体性能。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种无线多跳回传网络中的路由建立方法，该方法将蚁群优化算法应用于MHWBN的寻路问题中，提出了一种可以充分考虑物理层链路实际情况的路由机制，有利于实现以较小的路由维护开销达到较高的网络整体性能。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种无线多跳回传网络中的路由建立方法，该方法包括：

步骤S1：为每条邻居节点间的路径设定该路径上信息素浓度的初始值，并存储于所有节点共用的信息素表中；

步骤S2：根据输入的源节点与目的节点在所述源节点生成前向探索蚂蚁集合，每只所述前向探索蚂蚁按照选择概率不停地选择并移动到下一个邻居节点直到到达所述目的节点；其中，任意两个邻居节点间路径的所述选择概率正相关于该路径上的信息素浓度，负相关于两邻居节点间的物理距离；

步骤S3：在每只前向探索蚂蚁到达目的节点后在目的节点生成反向探索蚂蚁，所述反向探索蚂蚁沿相同路径反向回到源节点，同时按固定比例或固定值增加其所经过路径上的信息素浓度，并建立对应于该路径的路由表。

优选地，每个节点都包括绿色能源采集装置，用于采集绿色能源存储至电池中以供节点使用。

优选地，所述任意两个邻居节点间路径的所述选择概率进一步正相关于下一节点中所述电池中的绿色能源剩余量。

优选地，每只所述前向探索蚂蚁在节点u处从节点u的邻居节点集合N_u中选择下一个节点的所述选择概率

其中，τ(u,v)为所述信息素表中从节点u到节点v路径上的信息素浓度，

d_u,v为节点u与节点v之间的所述物理距离，E_v或E_l为节点v或节点l的所述电池中的绿色能源剩余量，α、β、γ为大于零的预设参数。

优选地，所述步骤S3还包括：所述反向探索蚂蚁沿相同路径反向回到源节点时，同时按固定比例减少其所经过路径上的信息素浓度。

优选地，所述方法在步骤S3之后还包括：