專利名稱：一種分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)雙向信道預(yù)約建鏈方法
技術(shù)領(lǐng)域：
無線網(wǎng)絡(luò)信道資源分配、多信道接入本發(fā)明屬于使用認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的領(lǐng)域，如認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)、分布式多跳網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)、無線接入等，特別是涉及到認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的信道分配技術(shù)。
背景技術(shù)：
分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)由具有感知功能的對等節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個節(jié)點(diǎn)都可以感知到 空閑的頻譜資源，在不干擾授權(quán)用戶的前提下，使用空閑的頻譜資源進(jìn)行通信，以提高頻譜 資源的利用率。分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)雙向信道預(yù)約建鏈方法就是采用針對具有服務(wù)質(zhì) 量保證要求的雙向話音通信等業(yè)務(wù)特點(diǎn)，在充分利用認(rèn)知無線電終端所具有的對頻譜空穴 資源的感知能力基礎(chǔ)上，對從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)路由中每條鏈路可用信道資源進(jìn)行預(yù)約分 配，通過沖突避免信道選擇方式，為業(yè)務(wù)傳輸提供具有傳輸能力保障的端到端服務(wù)。由于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中可用信道資源的動態(tài)性，現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)中對具有服務(wù)質(zhì)量 保證要求的多跳雙向業(yè)務(wù)傳輸?shù)男诺李A(yù)約研究比較少，尤其是對分布式環(huán)境下用于多跳話 音傳輸?shù)入p向傳輸業(yè)務(wù)的信道預(yù)約建鏈方法沒有文獻(xiàn)報(bào)道。具有服務(wù)質(zhì)量保證要求的話音通信等雙向業(yè)務(wù)傳輸端到端建鏈的難點(diǎn)在于分布 式控制方式下對可用信道資源的整合，解決它的關(guān)鍵在于如何將動態(tài)的可用信道資源以相 對靜態(tài)的方式分配給節(jié)點(diǎn)。認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中可用信道的可變性，使得對從源節(jié)點(diǎn)到目的 節(jié)點(diǎn)的一條路由中各鏈路進(jìn)行信道資源的預(yù)約成為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于充分利用信道資源，提高分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)對多跳雙向話 音傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)的服務(wù)保障能力，在從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由中，每個參與業(yè)務(wù)傳輸?shù)墓?jié) 點(diǎn)在感知可用信道資源基礎(chǔ)上，采用前驅(qū)鏈路把公共信道盡量留給后繼鏈路使用的思想， 對可用信道資源進(jìn)行逐跳預(yù)約，建立一條從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的雙向傳輸通信鏈路。本發(fā)明設(shè)計(jì)的分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由具有通信感知功能的節(jié)點(diǎn)組成，每 個節(jié)點(diǎn)能夠感知到自己的空閑信道資源，并在不干擾授權(quán)用戶的前提下，使用空閑的信道 資源實(shí)現(xiàn)諸如話音通信等業(yè)務(wù)傳輸。本發(fā)明中所述方法對于各種多址方式下的不同信道劃 分方式均適用，例如基于時分多址(TDMA)的時隙、基于頻分多址(FDMA)的頻段帶寬、基于 碼分多址(CDMA)的正交碼等。本發(fā)明提供一種分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)雙向信道預(yù)約建鏈方法，包括雙向預(yù)約 建鏈請求發(fā)起、下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)預(yù)約分配信道、預(yù)約建鏈完成三個過程。所述的雙向預(yù)約建鏈請求發(fā)起的步驟如下步驟1 需要進(jìn)行雙向業(yè)務(wù)通信的源節(jié)點(diǎn)src查找本地路由表是否包含到目的節(jié) 點(diǎn)des的路由信息；若有到目的節(jié)點(diǎn)des的路由，轉(zhuǎn)步驟4 ；步驟2 源節(jié)點(diǎn)src通過向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送路由請求分組搜索到目的節(jié)點(diǎn)des的路由；如 果中間節(jié)點(diǎn)有到目的節(jié)點(diǎn)des的路由信息，中間節(jié)點(diǎn)對路由請求消息進(jìn)行應(yīng)答；否則，由目 的節(jié)點(diǎn)des對路由請求做出應(yīng)答；
步驟3 收到路由應(yīng)答消息的源節(jié)點(diǎn)src，更新到目的節(jié)點(diǎn)的路由表項(xiàng)信息；步驟4 根據(jù)信道感知結(jié)果，判斷源節(jié)點(diǎn)src與到目的節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)之間是否 可用空閑信道數(shù)大于2 ；如果可用空閑信道數(shù)小于2，報(bào)告應(yīng)用層無空閑信道可用并取消本 次話音通信；
步驟5 源節(jié)點(diǎn)src從路由表中獲得到目的節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)，并向其發(fā)送雙向 建鏈請求分組Call_Setup_REQ，該分組中包含從源節(jié)點(diǎn)src到目的節(jié)點(diǎn)des的路由列表 (src, ... , i-2，i-1，i，i+1，i+2，... , des)、下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)、本節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)的前后兩 條相鄰鏈路已經(jīng)預(yù)約的信道標(biāo)識。所述的下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)預(yù)約分配信道的步驟如下步驟1 節(jié)點(diǎn)i收到來自上一跳節(jié)點(diǎn)(i_l)轉(zhuǎn)發(fā)的雙向建鏈請求分組Call_SetUp_ REQ，獲得從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由列表、以上一跳節(jié)點(diǎn)(i_l)為中間節(jié)點(diǎn)的前后兩條 相鄰有向鏈路(i_2 —i-1)、(i-1 —i-2)、(i-1 —i)、(i —i_l)建立時已預(yù)約的信道 ！^！^^！^！^…-”！^！^…！^！^…其中!^!^，^為節(jié)點(diǎn)(i_2)到節(jié)點(diǎn)(i_l)的有向鏈路 (i-2 — i-1)預(yù)約的信道，RSLh.h為節(jié)點(diǎn)(i-1)到節(jié)點(diǎn)(i-2)的有向鏈路(i-1 — i-2)預(yù) 約的信道，RSL^.i為節(jié)點(diǎn)(i-1)到節(jié)點(diǎn)i的有向鏈路(i-1 — i)預(yù)約的信道，RSLi^為節(jié) 點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)(i-1)的有向鏈路(i — i-1)預(yù)約的信道；步驟2 節(jié)點(diǎn)i根據(jù)所收到的雙向建鏈請求分組Call_Setup_REQ中包含的路由列 表，判斷本節(jié)點(diǎn)是否為目的節(jié)點(diǎn)；如果是目的節(jié)點(diǎn)，記錄上一跳節(jié)點(diǎn)與本節(jié)點(diǎn)之間鏈路的預(yù) 約信道RSLi^RSLin，轉(zhuǎn)步驟40 ；步驟3 根據(jù)雙向建鏈請求分組Call_Setup_REQ獲得在需要建立的鏈路中本節(jié) 點(diǎn)的上一跳節(jié)點(diǎn)(i-1)和下一跳節(jié)點(diǎn)(i+1)；計(jì)算以節(jié)點(diǎn)i為中間節(jié)點(diǎn)的兩條相鄰鏈路的 可用信道集合 ASLh.h，ASLh.h =ASLi_Ui U ASLU i+1 = (Ch n Ci) U (Ci n ci+1)，其中， ASLiji+1為節(jié)點(diǎn)i收到來自節(jié)點(diǎn)(i-1)的雙向建鏈請求分組Call_Setup_REQ時節(jié)點(diǎn)i與節(jié) 點(diǎn)(i+1)之間鏈路可用信道集合，C,為節(jié)點(diǎn)i所感知的可用信道集合；步驟4 如果ASL^.h集合的元素|ASLH,i+1| < 4，轉(zhuǎn)步驟41 ；步驟5 計(jì)算節(jié)點(diǎn)i與到目的節(jié)點(diǎn)的路由列表中下一跳節(jié)點(diǎn)(i+1)之間鏈路當(dāng)前 可用信道集合 Si = ASLi.w-ASLu+i n {RSLiuRSLu-J ；步驟6 計(jì)算集合 S2 = {RSL^.H，RSL^^J-IRSL^,^, RSLh,^} n S” 以判斷節(jié) 點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)(i+1)之間鏈路當(dāng)前可用信道Si中是否包含鏈路(i-2 — i-1)、(i-1 — i-2)已 預(yù)約的信道；如果S2 =①，則預(yù)約信道設(shè)置為RSLu+i = RSLH.h，RSLi+lji = RSkm ；步驟7 如果S2中元素個數(shù)| S21 = 2，轉(zhuǎn)步驟20 ；步驟8 計(jì)算節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)(i+1)之間鏈路可用信道中去除前兩跳有向鏈路已預(yù) 約的信道之后的剩余可用信道集合s3，S3 = SrlRSL^,^, rsl^.h} n Si ；如果|S3| > 1， 轉(zhuǎn)步驟10 ；步驟9 如果S3中元素個數(shù)| S31 = 1，節(jié)點(diǎn)i預(yù)約信道S3中唯一信道(記為RSX)， 有{RSJ = S3，轉(zhuǎn)步驟18 ；步驟10 如果 S3 n ASLh, i_2 =①，轉(zhuǎn)步驟 15 ；步驟11 計(jì)算 S4 = S3-S3 n ASLh.h，如果 S4 =①，轉(zhuǎn)步驟 15 ；步驟12 如果S4 n ASLi_2,i+3 =①，從S4中任選一個元素預(yù)約作為RSX，轉(zhuǎn)步驟18 ；
步驟13 計(jì)算S6 = S4-S4 η ASLi+2, i+3，如果S6 = Φ，從S4中任選一個元素預(yù)約作 為RSX，轉(zhuǎn)步驟18 ；步驟14 從S6中任選一個元素預(yù)約作為RSX，轉(zhuǎn)步驟18 ；步驟15 如果S3 Π ASLi_2,i+3 = Φ，從S3中任選一個元素預(yù)約作為RSX，轉(zhuǎn)步驟18 ；步驟16 計(jì)算S5 = S3-S3 Π ASLi+2, i+3，如果S5 = Φ，從S3中任選一個元素預(yù)約作 為RSX，轉(zhuǎn)步驟18 ；

步驟18 如果{RSLim，RSLiIiJ Π S1 = (RSLi^J，預(yù)約信道設(shè)置為 RSLi^1 = RSx, RSLi+1,i = RSLi^1,轉(zhuǎn)步驟 35 ；步驟19 預(yù)約信道設(shè)置為 RSLi, i+1 = RSL^2,卜” RSLi+1, 士 = RSx，轉(zhuǎn)步驟 35 ；步驟20 如果 S1 Π ASLi+1,+2 = Φ，轉(zhuǎn)步驟 30 ；步驟21 計(jì)算 S8 = S1-S1 Π ASLi+1, i+2，如果 S8 = Φ，轉(zhuǎn)步驟 30 ；步驟22 如果|S8| Φ 1，轉(zhuǎn)步驟26 ；步驟23 計(jì)算 S9 = S1 Π ASLi+1, i+2 ；如果 S9 Π ASLi+1, i+2 = Φ，預(yù)約 S8 中唯一的信 道，同時從S9中任選一個信道預(yù)約，將兩個預(yù)約的信道分配給RSLi,i+1和RSLi+1,i，轉(zhuǎn)步驟35 ；步驟24 計(jì)算S10 = S9-S9 η ASLi+1, i+2 ；如果S10 = Φ，預(yù)約S8中唯一的信道，同時 從S9中任選一個信道預(yù)約，將兩個預(yù)約的信道分配給RSLi, i+1和RSLi+1, i，轉(zhuǎn)步驟35 ；步驟25 預(yù)約S8中唯一的信道，同時從Sltl中任選一個信道預(yù)約，將兩個預(yù)約的信 道分配給RSLi, i+1和RSLi+1, 轉(zhuǎn)步驟35 ；步驟26 如果S8 Π ASLi+2, i+3 = Φ，從S8中任選兩個信道分配給RSLi^1和RSLi+1, i，轉(zhuǎn)步驟35;步驟27 計(jì)算S11 = S8-S8 Π ASLi+2,i+3 ；如果S11 = Φ，從S8中任選兩個信道分配給 RSLi, i+1 和 RSLi+1,i，轉(zhuǎn)步驟 35 ；步驟28 如果I S111 = 1，預(yù)約S11中唯一的信道，同時從S8 Π ASLi+2,i+3中任選一個 信道預(yù)約，將兩個預(yù)約的信道分配給RSLi, i+1和RSLi+1,i，轉(zhuǎn)步驟35 ；步驟29 從S11中任選兩個信道分配給RSLi, i+1和RSLi+1, 轉(zhuǎn)步驟35 ；步驟30 如果S1 Π ASLi+2, i+3 = Φ，從S1中任選兩個信道分配給RSLi^1和RSLi+1, i，轉(zhuǎn)步驟35;步驟31 計(jì)算 S7 = S1-S1 η ASLi+2i+2, i+3 ；步驟32 如果S7 = Φ，從S1中任選兩個信道分配給RSLi, i+1和RSLwa,轉(zhuǎn)步驟35 ；步驟33 如果|S7| = 1，預(yù)約S7中唯一的信道，同時從S1 Π ASLi+2, i+3中任選一個 信道預(yù)約，將兩個預(yù)約的信道分配給RSLi, i+1和RSLi+1,i，轉(zhuǎn)步驟35 ；步驟34 從S7中任選兩個信道分配給RSLi, i+1和RSLi+1, i ；步驟35 記錄本節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)的相鄰兩條鏈路預(yù)約信道RSLg, ρ RSLi,…RSLi, i+1、RSLi+1, i ；將CLi, i+1，CLi+1, i封裝在雙向建鏈請求分組call_setup_REQ中，以更新分組中 所包含的以本節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)的前后兩條相鄰鏈路已經(jīng)預(yù)約的信道值；步驟36 將更新后的分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳節(jié)點(diǎn)(i+Ι)，以完成后續(xù)建鏈及信道選擇；步驟37 超時未收到目的節(jié)點(diǎn)建鏈成功應(yīng)答消息，轉(zhuǎn)步驟41 ；步驟38 收到下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的建鏈?zhǔn)∠?，轉(zhuǎn)步驟41 ；
步驟39 ；收到目的節(jié)點(diǎn)建鏈成功應(yīng)答消息call_Setup_SUCCESS，轉(zhuǎn)步驟40 ；步驟40 根據(jù)雙向建鏈請求分組cal l_setup_REQ中包含的路由列表，采用已記錄的與上一跳節(jié)點(diǎn)間鏈路預(yù)約的信道，向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送建鏈成功應(yīng)答消息Call_SetUp_ SUCCESS ；雙向預(yù)約建鏈過程結(jié)束；進(jìn)入雙向業(yè)務(wù)傳輸階段；步驟41 根據(jù)雙向建鏈請求分組call_Setup_REQ中包含的路由列表，向源節(jié)點(diǎn)報(bào) 告建鏈?zhǔn)。粍h除本節(jié)點(diǎn)記錄的相鄰兩條鏈路預(yù)約信道RSLp1, ρ RSLi, Η、RSLi, i+1、RSLi+1,,； 雙向預(yù)約建鏈過程結(jié)束；所述的預(yù)約建鏈完成的步驟如下源節(jié)點(diǎn)src收到建鏈成功應(yīng)答消息call_Setup_SUCCESS，雙向預(yù)約建鏈過程結(jié) 束，進(jìn)入雙向業(yè)務(wù)傳輸階段。


圖1是本發(fā)明的雙向信道預(yù)約建鏈方法的流程示意2是本發(fā)明認(rèn)知推理算法的一個圖示例
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖2給出一個具體的分布式認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中本專利的實(shí)施方法。以節(jié)點(diǎn) i與節(jié)點(diǎn)(i+Ι)之間建鏈時信道預(yù)約為實(shí)例，通過算法為中間節(jié)點(diǎn)建立雙向話音鏈路預(yù)約 的優(yōu)選信道。圖中的8個節(jié)點(diǎn)對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)路由表中的8個用戶，分別用S, i-2, i-1，i，i+1, i+2，i+3，d來表示，要通過算法找到節(jié)點(diǎn)i在建立雙向話音鏈路時預(yù)約的 信道，依次類推，進(jìn)而建立從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的雙向業(yè)務(wù)傳輸鏈路及其信道預(yù)約。網(wǎng)絡(luò)中 共有10個可用信道，分別是TS0、TS1、TS,.. TS10。源節(jié)點(diǎn)s通過向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送路由請求分組搜索獲得到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)d的路由，并發(fā)起 雙向預(yù)約建鏈請求。節(jié)點(diǎn)i讀取收到來自上一跳節(jié)點(diǎn)(i-Ι)轉(zhuǎn)發(fā)的雙向建鏈請求分組Call_Setup_ REQ，從分組獲得從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由列表為(...，i-2, i-1, i，i+1, i+2,...)、以節(jié) 點(diǎn)(i-1)為中間節(jié)點(diǎn)的兩條相鄰有向鏈路(i-2 — i-1)、(i-1 — i-2)、(i-1 — i)、(i — i-1) 建立時已預(yù)約的信道 RSLi_2, η、RSL^1, i_2、RSLH, i、RSLi, 。假設(shè)RSLp2, η = TS0, RSLH,卜2 = TS1, RSLi^lj j = TS2, RSLi, = TS3ASLi, i+1 = {TSQ、TS4, TS5, TS6}、ASLi+1, i+2 = {TS4、TS7, TS8, TS9}ASLi+2, i+3 = {TS4、TS5, TS6, TS8}由S1 = ASLi, i+1-ASLi, i+1 Π (RSLi^lji, RSLi, ^J，得 S1 = {TS0、TS4、TS5, TSj。S2 = {RSLuh，RSLiH2I-^SLiH1, RSLi^lj Π S2，得 S2 = {TSj，滿足 S2 非空 且元素個數(shù)為1 ；計(jì)算S3 = S1-IRSL^2,卜” RSLh, i-2l Π S1 = {TS4、TS5, TSj，滿足 S3 非空且元素個 數(shù)為3;計(jì)算S3 η ASLi+1, i+2 = {TSJ，S4 = S3-S3 Π ASLi+1, i+2 = {TS5、TSj，S4 為非空；S4 Π ASLi+2, i+3 = {TS5、TSj 為非空，得出 S6 = S4-S4 Π ASLi+2, i+3 = Φ ；從 S4 中任選一個元素給RSX，令RSX = TS5 ；{RSLh.wRSLh.h} n = TS0 = RSLh.h，所以，節(jié)點(diǎn) i 與節(jié)點(diǎn)(i+1)之間鏈路 優(yōu)選出的雙向建鏈信道為 RSLi+1,i = RSLim = TS0, RSLiji+1 = RSX = TS5。節(jié)點(diǎn)i在完成信道優(yōu)選以后，記錄本節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)的相鄰兩條鏈路預(yù)約信道 RSLh,” RSLi.H、RSLi,i+1、RSLi+1,i，將 0^」+1，CLi+1, i 封裝在雙向建鏈請求分組 Call_setup_ REQ中，以更新分組中所包含的以本節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)的前后兩條相鄰鏈路已經(jīng)預(yù)約的信道 標(biāo)識；節(jié)點(diǎn)(i+1)按照所述步驟完成節(jié)點(diǎn)(i+1)與節(jié)點(diǎn)(i+2)之間建鏈時預(yù)約的信道， 該路由后續(xù)節(jié)點(diǎn)照此依次進(jìn)行建鏈信道預(yù)約，直至從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)整個雙向鏈路建立 和信道預(yù)約完成。本發(fā)明與傳統(tǒng)的多信道接入?yún)f(xié)議相比有如下優(yōu)點(diǎn)①現(xiàn)有分布式多信道接入?yún)f(xié)議在支持多跳業(yè)務(wù)傳輸時，采用多跳共享信道的盡力 而為保證方式，同一傳輸路徑中相鄰鏈路間將由于競爭使用信道而導(dǎo)致業(yè)務(wù)傳輸服務(wù)質(zhì)量 要求難以得到有效保證，且多跳競爭將導(dǎo)致頻譜利用率下降。利用本發(fā)明，由于采用了量 力而為的逐跳無沖突信道預(yù)約的接入方式，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信道資源決定是否對業(yè)務(wù)提供傳輸保 證，一旦接納業(yè)務(wù)就能提供滿足業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保證要求的傳輸能力，可有效克服基于多跳 競爭方式的多信道接入?yún)f(xié)議導(dǎo)致的不拒絕為業(yè)務(wù)提供服務(wù)但又不保證提供服務(wù)質(zhì)量的問 題，并通過無沖突的信道占用方式獲得信道利用率提高。②現(xiàn)有集中式多信道接入?yún)f(xié)議通過集中調(diào)度可用頻譜資源，獲得信道利用率的提 高，但調(diào)度中心導(dǎo)致的瓶頸問題和開銷增加問題比較突出。利用本發(fā)明，采用分布式信道預(yù) 約，同一路徑中信道預(yù)約建鏈時前驅(qū)鏈路將公共信道留給后繼鏈路使用的方式，提高頻譜 資源利用率，可有效克服性能瓶頸和開銷增加問題。本發(fā)明特別適用于分布式多跳無線網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源管理和多信道接入等。
權(quán)利要求
一種分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)雙向信道預(yù)約建鏈方法，包括雙向預(yù)約建鏈請求發(fā)起、下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)預(yù)約分配信道、預(yù)約建鏈完成三個過程，其特征是所述的雙向預(yù)約建鏈請求發(fā)起的步驟如下步驟1需要進(jìn)行雙向業(yè)務(wù)通信的源節(jié)點(diǎn)src查找本地路由表是否包含到目的節(jié)點(diǎn)des的路由信息；若有到目的節(jié)點(diǎn)des的路由，轉(zhuǎn)步驟4；步驟2源節(jié)點(diǎn)src通過向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送路由請求分組搜索到目的節(jié)點(diǎn)des的路由；如果中間節(jié)點(diǎn)有到目的節(jié)點(diǎn)des的路由信息，中間節(jié)點(diǎn)對路由請求消息進(jìn)行應(yīng)答；否則，由目的節(jié)點(diǎn)des對路由請求做出應(yīng)答；步驟3收到路由應(yīng)答消息的源節(jié)點(diǎn)src，更新到目的節(jié)點(diǎn)的路由表項(xiàng)信息；步驟4根據(jù)信道感知結(jié)果，判斷源節(jié)點(diǎn)src與到目的節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)之間是否可用空閑信道數(shù)大于2；如果可用空閑信道數(shù)小于2，報(bào)告應(yīng)用層無空閑信道可用并取消本次話音通信；步驟5源節(jié)點(diǎn)src從路由表中獲得到目的節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)，并向其發(fā)送雙向建鏈請求分組call_setup_REQ，該分組中包含從源節(jié)點(diǎn)src到目的節(jié)點(diǎn)des的路由列表(src，...，i-2，i-1，i，i+1，i+2，...，des)、下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)、本節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)的前后兩條相鄰鏈路已經(jīng)預(yù)約的信道標(biāo)識。所述的下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)預(yù)約分配信道的步驟如下步驟1節(jié)點(diǎn)i收到來自上一跳節(jié)點(diǎn)(i-1)轉(zhuǎn)發(fā)的雙向建鏈請求分組call_setup_REQ，獲得從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由列表、以上一跳節(jié)點(diǎn)(i-1)為中間節(jié)點(diǎn)的前后兩條相鄰有向鏈路(i-2→i-1)、(i-1→i-2)、(i-1→i)、(i→i-1)建立時已預(yù)約的信道RSLi-2，i-1、RSLi-1，i-2、RSLi-1，i、RSLi，i-1，其中RSLi-2，i-1為節(jié)點(diǎn)(i-2)到節(jié)點(diǎn)(i-1)的有向鏈路(i-2→i-1)預(yù)約的信道，RSLi-1，i-2為節(jié)點(diǎn)(i-1)到節(jié)點(diǎn)(i-2)的有向鏈路(i-1→i-2)預(yù)約的信道，RSLi-1，i為節(jié)點(diǎn)(i-1)到節(jié)點(diǎn)i的有向鏈路(i-1→i)預(yù)約的信道，RSLi，i-1為節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)(i-1)的有向鏈路(i→i-1)預(yù)約的信道；步驟2節(jié)點(diǎn)i根據(jù)所收到的雙向建鏈請求分組call_setup_REQ中包含的路由列表，判斷本節(jié)點(diǎn)是否為目的節(jié)點(diǎn)；如果是目的節(jié)點(diǎn)，記錄上一跳節(jié)點(diǎn)與本節(jié)點(diǎn)之間鏈路的預(yù)約信道RSLi-1，i、RSLi，i-1，轉(zhuǎn)步驟40；步驟3根據(jù)雙向建鏈請求分組call_setup_REQ獲得在需要建立的鏈路中本節(jié)點(diǎn)的上一跳節(jié)點(diǎn)(i-1)和下一跳節(jié)點(diǎn)(i+1)；計(jì)算以節(jié)點(diǎn)i為中間節(jié)點(diǎn)的兩條相鄰鏈路的可用信道集合ASLi-1，i+1，ASLi-1，i+1＝ASLi-1，i∪ASli，i+1＝(Ci-1∩Ci)∪(Ci∩Ci+1)，其中，ASLi，i+1為節(jié)點(diǎn)i收到來自節(jié)點(diǎn)(i-1)的雙向建鏈請求分組call_setup_REQ時節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)(i+1)之間鏈路可用信道集合，Ci為節(jié)點(diǎn)i所感知的可用信道集合；步驟4如果ASLi-1，i+1集合的元素|ASLi-1，i+1|＜4，轉(zhuǎn)步驟41；步驟5計(jì)算節(jié)點(diǎn)i與到目的節(jié)點(diǎn)的路由列表中下一跳節(jié)點(diǎn)(i+1)之間鏈路當(dāng)前可用信道集合S1＝ASLi，i+1-ASLi，i+1∩{RSLi-1,i，RSLi，i-1}；步驟6計(jì)算集合S2＝{RSLi-2，-1，RSLi-1，i-2}-{RSLi-2，i-1，RSLi-1，i-2}∩S1，以判斷節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)(i+1)之間鏈路當(dāng)前可用信道S1中是否包含鏈路(i-2→i-1)、(i-1→i-2)已預(yù)約的信道；如果S2＝Ф，則預(yù)約信道設(shè)置為RSLi，i+1＝RSLi-1，i-2，RSLi+1，i＝RSLi-2，i-1；步驟7如果S2中元素個數(shù)|S2|＝2，轉(zhuǎn)步驟20；步驟8計(jì)算節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)(i+1)之間鏈路可用信道中去除前兩跳有向鏈路已預(yù)約的信道之后的剩余可用信道集合S3，S3＝S1-{RSLi-2，i-1，RSLi-1，i-2}∩S1；如果|S3|＞1，轉(zhuǎn)步驟10；步驟9如果S3中元素個數(shù)|S3|＝1，節(jié)點(diǎn)i預(yù)約信道S3中唯一信道(記為RSX)，有{RSx}＝S3，轉(zhuǎn)步驟18；步驟10如果S3∩ASLi+1，i+2＝Ф，轉(zhuǎn)步驟15；步驟11計(jì)算S4＝S3-S3∩ASLi+1，i+2，如果S4＝Ф，轉(zhuǎn)步驟15；步驟12如果S4∩ASLi+2，i+3＝Ф，從S4中任選一個元素預(yù)約作為RSx，轉(zhuǎn)步驟18；步驟13計(jì)算S6＝S4-S4∩ASLi+2，i+3，如果S6＝Ф，從S4中任選一個元素預(yù)約作為RSx，轉(zhuǎn)步驟18；步驟14從S6中任選一個元素預(yù)約作為RSx，轉(zhuǎn)步驟18；步驟15如果S3∩ASLi+2，i+3＝Ф，從S3中任選一個元素預(yù)約作為RSx，轉(zhuǎn)步驟18；步驟16計(jì)算S5＝S3-S3∩ASli+2，i+3，如果S5＝Ф，從S3中任選一個元素預(yù)約作為RSx，轉(zhuǎn)步驟18；步驟17從S5中任選一個元素預(yù)約作為RSx；步驟18如果{RSLi-2，i-1，RSLi-1，i-2}∩S1＝{RSLi-2，i-1}，預(yù)約信道設(shè)置為RSLi，i+1＝RSx，RSLi+1，i＝RSLi-2，i-1，轉(zhuǎn)步驟35；步驟19預(yù)約信道設(shè)置為RSLi，i+1＝RSLi-2，i-1，RSLi+1，i＝RSx，轉(zhuǎn)步驟35；步驟20如果S1∩ASLi+1，i+2＝Ф，轉(zhuǎn)步驟30；步驟21計(jì)算S8＝S1-S1∩ASLi+1，i+2，如果S8＝Ф，轉(zhuǎn)步驟30；步驟22如果|S8|≠1，轉(zhuǎn)步驟26；步驟23計(jì)算S9＝S1∩ASLi+1，i+2；如果S9∩ASLi+1，i+2＝Ф，預(yù)約S8中唯一的信道，同時從S9中任選一個信道預(yù)約，將兩個預(yù)約的信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1，i，轉(zhuǎn)步驟35；步驟24計(jì)算S10＝S9-S9∩ASLi+1，i+2；如果S10＝Ф，預(yù)約S8中唯一的信道，同時從S9中任選一個信道預(yù)約，將兩個預(yù)約的信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1，i，轉(zhuǎn)步驟35；步驟25預(yù)約S8中唯一的信道，同時從S10中任選一個信道預(yù)約，將兩個預(yù)約的信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1，i，轉(zhuǎn)步驟35；步驟26如果S8∩ASLi+2，i+3＝Ф，從S8中任選兩個信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1，i，轉(zhuǎn)步驟35；步驟27計(jì)算S11＝S8-S8∩ASLi+2，i+3；如果S11＝Ф，從S8中任選兩個信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1，i，轉(zhuǎn)步驟35；步驟28如果|S11|＝1，預(yù)約S11中唯一的信道，同時從S8∩ASLi+2，i+3中任選一個信道預(yù)約，將兩個預(yù)約的信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1，i，轉(zhuǎn)步驟35；步驟29從S11中任選兩個信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1，i，轉(zhuǎn)步驟35；步驟30如果S1∩ASLi+2，i+3＝Ф，從S1中任選兩個信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1，i，轉(zhuǎn)步驟35；步驟31計(jì)算S7＝S1-S1∩ASLi+2，i+3；步驟32如果S7＝Ф，從S1中任選兩個信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1i，轉(zhuǎn)步驟35；步驟33如果|S7|＝1，預(yù)約S7中唯一的信道，同時從S1∩ASLi+2，i+3中任選一個信道預(yù)約，將兩個預(yù)約的信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1，i，轉(zhuǎn)步驟35；步驟34從S7中任選兩個信道分配給RSLi，i+1和RSLi+1i；步驟35記錄本節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)的相鄰兩條鏈路預(yù)約信道RSLi-1，i、RSLi，i-1、RSLi，i+1、RSLi+1，i；將CLi，i+1，CLi+1i封裝在雙向建鏈請求分組call_setup_REQ中，以更新分組中所包含的以本節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)的前后兩條相鄰鏈路已經(jīng)預(yù)約的信道值；步驟36將更新后的分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳節(jié)點(diǎn)(i+1)，以完成后續(xù)建鏈及信道選擇；步驟37超時未收到目的節(jié)點(diǎn)建鏈成功應(yīng)答消息，轉(zhuǎn)步驟41；步驟38收到下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的建鏈?zhǔn)∠?，轉(zhuǎn)步驟41；步驟39；收到目的節(jié)點(diǎn)建鏈成功應(yīng)答消息call_setup_SUCCESS，轉(zhuǎn)步驟40；步驟40根據(jù)雙向建鏈請求分組call_setup_REQ中包含的路由列表，采用已記錄的與上一跳節(jié)點(diǎn)間鏈路預(yù)約的信道，向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送建鏈成功應(yīng)答消息call_setup_SUCCESS；雙向預(yù)約建鏈過程結(jié)束；進(jìn)入雙向業(yè)務(wù)傳輸階段；步驟41根據(jù)雙向建鏈請求分組call_setup_REQ中包含的路由列表，向源節(jié)點(diǎn)報(bào)告建鏈?zhǔn)?；刪除本節(jié)點(diǎn)記錄的相鄰兩條鏈路預(yù)約信道RSLi-1，i、RSLi，i-1、RSLi，i+1、RSLi+1，i；雙向預(yù)約建鏈過程結(jié)束；所述的預(yù)約建鏈完成的步驟如下源節(jié)點(diǎn)src收到建鏈成功應(yīng)答消息call_setup_SUCCESS，雙向預(yù)約建鏈過程結(jié)束，進(jìn)入雙向業(yè)務(wù)傳輸階段。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)雙向信道預(yù)約建鏈方法，屬于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，主要包括節(jié)點(diǎn)利用認(rèn)知無線電終端所具有的對頻譜空穴資源的感知能力，采用前驅(qū)鏈路把公共信道盡量留給后繼鏈路使用的思想，通過沖突避免信道選擇的方式，對從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)路由中每條鏈路的信道資源進(jìn)行逐跳預(yù)約分配，建立起源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的雙向業(yè)務(wù)傳輸路徑。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在路由選擇的同時，對信道進(jìn)行預(yù)約分配，減小了碰撞和沖突，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的高效重用，為分布式環(huán)境下雙向多跳業(yè)務(wù)傳輸提供服務(wù)質(zhì)量保證能力。本發(fā)明適用于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)、分布式多跳網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)以及下一代異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用場合。
文檔編號H04W16/04GK101873598SQ201010199138
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者盧明倫, 張海呈, 李瑞睿, 葛利嘉, 鄭相全, 馬寶紅 申請人:中國人民解放軍重慶通信學(xué)院