本發明專利技術提供了一種全雙工自組織網絡路由方法，所述全雙工自組織網絡包括多個節點，所述方法包括：步驟S1、迭代執行如下步驟直至收斂以獲取多條路由和目標功率調整策略；步驟S11、基于多對源節點與目標節點之間的數據傳輸需求，按照預設的篩選規則為每一對源節點與目標節點選擇一條路由；步驟S12、以最小化所有路由的傳輸總時延為目標，確定所有路由中各個節點的節點功率得到功率調整策略；步驟S2、基于目標功率調整策略，調整多條路由中各個節點的節點功率。本發明專利技術的技術方案通過最小化多條路由的傳輸總時延來合理分配各個節點的節點功率，不僅能夠有效緩解節點間互干擾，同時還能減少端到端的傳輸時延。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線通信領域，具體來說涉及無線通信領域中的路由規劃技術，更具體地說，涉及一種全雙工自組織網絡路由方法。
技術介紹
1、現有的無線自組織網絡路由策略可以分為主動式、被動式、混合式、基于地理位置、層次式以及啟發式路由。其中，主動式路由策略時延小，開銷大；被動式路由策略開銷小，時延大；混合式路由策略兼具主動式和被動式路由策略的有點，但跨域路由時延大；基于地理位置的路由策略需要為節點配備定位系統；啟發式路由策略開銷小，但不能保證路徑的最優性；層次式路由策略采用分層的結構，適用于大規模網絡。
2、雖然針對無線自組織網絡提出了許多路由策略，但是目前對全雙工自組織網絡的路由策略研究較少。為了最小化全雙工車載自組織網絡（vehicular?ad-hoc?network，vanet）場景下的路由時延，有研究人員提出了全雙工/半雙工（full-duplex/half-duplex，fd/hd）混合下的最小時延路由算法，通過證明dijkstra算法中“最短路徑的任意子路徑也是最短路”定理在fd/hd混合的無向圖中不成立，提出了一種改進的dijkstra算法進行最低時延的路徑選取。還有研究人員提出了一種雙向的自組織按需多路徑距離矢量（ad?hocon-demand?multipath?distance?vector，aomdv）路由策略來尋找網絡中多路、不相交、雙向的路由，通過仿真實驗表明該策略在端到端時延、丟包率等方面有提升。盡管上述路由策略可被應用于全雙工自組織網絡，但上述路由策略均未考慮全雙工自組織網絡中的互干擾問題。</p>3、為了緩解全雙工自組織網絡中的互干擾問題，研究人員提出可以通過功率控制來緩解全雙工自組織網絡中的互干擾。基于此，有研究人員對自干擾殘留與下一跳互干擾下的全雙工無線網絡容量進行了建模分析，并通過嚴格的數學公式進行了理論推導，最終實現聯合的最優功率控制與路由策略設計。還有研究人員考慮了一種非飽和全雙工場景的性能優化，通過推導基于不飽和全雙工多跳中繼系統的馬爾可夫鏈的終端-終端中斷概率模型，提出了功率調整方案，以最小化全雙工中繼系統在總發射功率約束下的端到端中斷概率。但這兩種方案只考慮了通信過程中下一跳節點的互干擾，未考慮全網絡的互干擾。為了解決全網互干擾的問題，有研究人員在現有研究的基礎上，提出了一種基于自干擾殘余與全網互干擾下的全雙工網絡最優功率分配與路由協議設計，通過對一條給定的路徑，提出了一種功率分配最優算法，以最大化吞吐量；同時對dijkstra算法進行改進，以每一跳以節點最大通信速率為成本，尋找一條通信速率最大的路徑，再運用上述提出的基于給定路徑的最佳功率分配算法，最終找到一條吞吐量最大的路由。進一步地，研究人員在現有研究的基礎上繼續優化，將尋找具有最大頻譜效率的源-目的地路由路徑的問題表述為一個混合整數非線性規劃問題，但是這種方法僅考慮了網絡中的單條數據流的優化，然而在實際情況中，網絡通常存在多條數據流同時傳輸的情況。為了能夠應對多條數據流同時傳輸的場景，有研究人員提出對網絡中的多條數據流進行最優路徑規劃，以最大化吞吐量（即通過建立流守恒約束、鏈路速率約束等最大化最小瓶頸速率）；進而通過采用重構-線性化技術與分段線性逼近技術，將該混合整數非線性規劃問題轉化為線性問題求解。然而，此方案僅基于給定路徑的前提條件，未對路徑選取本身進行求解。
4、綜上所述，現有技術在處理全雙工自組織網絡的互干擾問題時存在兩方面的缺陷。一方面是互干擾考慮不周全：未考慮互干擾或只考慮了一跳鄰居節點的互干擾、未考慮多條數據流并發傳輸的場景以及未對多路徑的選取進行求解。另一方面是未充分利用全雙工通信在提升頻譜效率與減少端到端傳輸時延方面的優勢。
技術實現思路
1、因此，本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種全雙工自組織網絡路由方法。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的。
3、根據本專利技術的第一方面，提供一種全雙工自組織網絡路由方法，所述全雙工自組織網絡包括多個節點，所述方法包括：步驟s1、迭代執行如下步驟直至收斂以獲取多條路由和目標功率調整策略；步驟s11、基于多對源節點與目標節點之間的數據傳輸需求，按照預設的篩選規則為每一對源節點與目標節點選擇一條路由；步驟s12、以最小化所有路由的傳輸總時延為目標，確定所有路由中各個節點的節點功率得到功率調整策略；步驟s2、基于目標功率調整策略，調整多條路由中各個節點的節點功率。
4、在本專利技術的一些實施例中，所述預設的篩選規則包括集中式篩選規則和分布式篩選規則；其中：集中式控制的全雙工自組織網絡采用集中式篩選規則，其中，集中式控制表示全雙工自組織網絡被配置為通過一個中心節點來集中管理網絡中的所有節點；分布式控制的全雙工自組織網絡采用分布式篩選規則，其中，分布式控制表示全雙工自組織網絡被配置為通過網絡中的各個節點自治管理。
5、在本專利技術的一些實施例中，所述集中式篩選規則為：計算全雙工自組織網絡中所有任意兩節點之間的信干噪比；基于所有任意兩節點之間的信干噪比，按照預設的拓撲連接規則構建網絡拓撲連接圖；基于網絡拓撲連接圖，計算所有存在連接關系的兩節點間的傳輸中斷概率；基于所有存在連接關系的兩節點間的傳輸中斷概率和網絡拓撲連接圖，按照第一路徑選取規則為每一對源節點與目標節點選擇一條路由。
6、在本專利技術的一些實施例中，所述預設的拓撲連接規則為：判斷任意兩節點間的信干噪比是否大于或等于預設的信干噪比閾值，并將滿足條件的所有節點進行連接得到網絡拓撲連接圖。
7、在本專利技術的一些實施例中，按照如下方式計算傳輸中斷概率：
8、
9、其中，表示傳輸中斷概率，表示信干噪比，表示預設的信干噪比閾值，表示小于的概率。
10、在本專利技術的一些實施例中，所述第一路徑選取規則為：基于所有存在連接關系的兩節點間的傳輸中斷概率和網絡拓撲連接圖，為源節點選擇與之具有最小中斷概率的鄰居節點作為該源節點的下一跳節點，并繼續為該下一跳節點選擇與之具有最小中斷概率的鄰居節點作為該下一跳節點的下一跳節點，直至最后一跳節點為目標節點。
11、在本專利技術的一些實施例中，所述分布式篩選規則為：每個節點計算其自身與其他節點之間的信干噪比；基于所有節點與其他節點之間的信干噪比，每個節點按照預設的拓撲連接規則構建網絡拓撲連接圖；基于網絡拓撲連接圖，按照第二路徑選取規則確定每一對源節點與目標節點之間的路由。
12、在本專利技術的一些實施例中，所述第二路徑選取規則為：基于網絡拓撲連接圖，源節點選擇與之具有最大信干噪比的鄰居節點作為該源節點的下一跳節點，并基于該下一跳節點為其選擇與之具有最大信干噪比的鄰居節點作為該下一跳節點的下一跳節點，直至最后一跳節點為目標節點。
13、與現有技術相比，本專利技術的優點在于：（1）以最小化傳輸總時延為目標，調解各個節點的節點功率，在緩解節點間、數據流間的互干擾的同時，降低傳輸時延；（2）通過計算傳輸中斷概率，選取最小傳輸中斷概率的節點作為本文檔來自技高網
...
【技術保護點】
1.一種全雙工自組織網絡路由方法，所述全雙工自組織網絡包括多個節點，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預設的篩選規則包括集中式篩選規則和分布式篩選規則；其中：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述集中式篩選規則為：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述預設的拓撲連接規則為：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，按照如下方式計算傳輸中斷概率：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一路徑選取規則為：
7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述分布式篩選規則為：
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二路徑選取規則為：
9.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序可被處理器執行以實現權利要求1-8任一所述方法的步驟。
10.一種電子設備，其特征在于，包括：
【技術特征摘要】
1.一種全雙工自組織網絡路由方法，所述全雙工自組織網絡包括多個節點，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預設的篩選規則包括集中式篩選規則和分布式篩選規則；其中：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述集中式篩選規則為：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述預設的拓撲連接規則為：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，按照如下方式計算傳輸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡佳佳，劉玲，周一青，石晶林，
申請(專利權)人：中國科學院計算技術研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。