[发明专利]基于平均时延估计的多跳认知无线电网络路由方法及系统

说明书

技术领域

本公开涉及认知无线电网络通信技术领域，特别是基于平均时延估计的多跳认知无线电网络路由方法及系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展和无线通信设备的不断普及，人们对无线频谱资源的需求持续增长。现有的固定频谱分配策略已经导致频谱利用率严重不均衡，授权频谱信道的利用率极为低下，而非授权频谱信道却异常拥堵的状况。为了解决频谱总体利用率低下的问题，认知无线电(Cognitive Radio，以下简称CR)技术应运而生，已成为高效利用无线频谱资源的关键技术。认知无线电网络存在两类用户：主用户(也称授权用户、Primary User)和次用户(也称认知用户、Secondary User)。主用户使用固定频谱分配的传统网络通信系统。认知无线电技术可以在保证主用户服务质量的前提下，允许次用户以动态接入方式使用主用户的空闲频谱资源。次用户依靠所装备的具有CR功能的收发设备，能够主动感知、识别和使用主用户当前未使用的授权频谱信道，并且在主用户出现时能够快速退出正在使用的频谱信道而不干扰主用户。认知无线电技术的这种共享授权频谱信道的使用方式极大提高了频谱利用率，具有重要的实际意义和广阔的应用前景。

在认知无线电网络中，需要进行数据传输的两个次用户之间往往距离较远，导致无法直接传输数据，因此需要经过多个次用户的依次转发。这种需要多个次用户的相互协作，依次转发数据来完成较远次用户节点的数据传输任务的认知无线电网络称为多跳认知无线电网络(Multi-hop Cognitive Radio Network)。多跳认知无线电网络由于其自组织无中心的特点和灵活的拓扑结构，被广泛应用于军事通信、紧急服务、传感器网络、环境监控等众多领域和实际场景。

但是，认知无线电网络由于存在可用频谱的时变性、多样性和差异性，不能直接使用传统无线网络路由算法，而从现有的研究成果上看，现有多跳认知无线电网络路由方法都没有考虑平均传输时延对路由的影响，在进行路由选择时没有考虑利用所有空闲频谱传输给定大小的数据时的传输成功概率和传输所需时间。因此，在充分考虑平均传输时延对路由性能影响的基础上，设计一种适用于多跳认知无线电网络的高效路由方法，具有十分重要的意义和广阔的应用前景。

发明内容

针对上述部分问题，本公开提供了一种基于平均时延估计的多跳认知无线电网络路由方法，以提高路由效率，降低数据传输时延和提高数据投递率。

为了实现上述目的，本公开提出了一种基于平均时延估计的多跳认知无线电网络路由方法，所述方法包括下述步骤：

S100、确定从源节点到目的节点的无环路径；

S200、基于相邻节点的平均时延计算每条无环路径的平均时延；

S300、选择平均时延最小的路径作为路由路径进行数据传输。

优选的，所述步骤S300中在数据传输之前，还包括下述步骤：

S301、根据所选的路径选择当前节点进行数据传输的可用频谱信道。

优选的，所述可用频谱信道的选择按照下一跳节点中成功传输数据的概率从大到小的顺序依次进行选择。

优选的，所述S200进一步包括下述步骤：

S201、根据以下公式计算路径上任意相邻两个节点间的平均时延