專利名稱：一種認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)多徑路由的流量分配方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)的流量控制技術(shù)，尤其涉及一種認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)多徑路由的流量分配方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)靜態(tài)頻譜分配規(guī)定已導(dǎo)致頻譜使用率出現(xiàn)嚴(yán)重不均。認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的提出，旨在通過具有頻譜感知能力的節(jié)點(diǎn)(簡稱次用戶)探測授權(quán)頻譜中的傳輸機(jī)會(huì)，動(dòng)態(tài)切換傳輸信道，在不干擾授權(quán)頻譜用戶(簡稱主用戶)的前提下伺機(jī)接入傳輸。該技術(shù)能有效緩解非授權(quán)頻譜資源占用壓力，提高授權(quán)頻譜使用率。國際頻譜管理組織也出臺(tái)相關(guān)規(guī)定鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)對(duì)于認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的研究與開發(fā)。認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜探測策略、頻譜共享機(jī)制及相關(guān)功率分配、干擾控制已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，但已有研究多數(shù)針對(duì)物理層及鏈路層單跳范圍內(nèi)資源分配?；谧越M織網(wǎng)絡(luò)形式的認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)將次用戶組網(wǎng)方式擴(kuò)展至自組織結(jié)構(gòu)，充分利用次用戶網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，靈活共享授權(quán)頻譜資源，提高認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)資源利用率，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，增進(jìn)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中用戶間相互協(xié)作，滿足主次用戶服務(wù)質(zhì)量需求，從而為認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)提供機(jī)制基礎(chǔ)。目前針對(duì)認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)已有技術(shù)大多根據(jù)動(dòng)態(tài)環(huán)境建立端到端的通信路徑，但一般主要考慮在認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)中通信環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而提出建路策略以及性能新標(biāo)量。然而，認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)中存在的數(shù)據(jù)流量到達(dá)率及節(jié)點(diǎn)服務(wù)速率的動(dòng)態(tài)變化，同樣影響端到端通信服務(wù)質(zhì)量，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)此未作深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是降低認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)中存在的數(shù)據(jù)流量到達(dá)率及節(jié)點(diǎn)服務(wù)速率的動(dòng)態(tài)變化對(duì)端到端通信服務(wù)質(zhì)量的影響。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)多徑路由的流量分配方法，包括如下內(nèi)容在該認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)中采用多徑路由算法，獲得端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑炊舜斡脩襞c目的端次用戶之間的路徑數(shù)量；該源端次用戶收集各路徑上各跳節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率和頻譜可用率；
該源端次用戶根據(jù)所述各路徑上各跳節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率和頻譜可用率，以及多徑路由協(xié)議，生成多徑路由的路徑列表；通過拉格朗日方法將流量分配最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為求解拉格朗日乘子和分配給該路徑列表中各路徑的流量的凸優(yōu)化問題，根據(jù)降梯度法迭代求解結(jié)果在該路徑列表中的各路徑上采用最優(yōu)速率進(jìn)行傳輸。
其中，通過拉格朗日方法將流量分配最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為求解拉格朗日乘子和分配給該路徑列表中各路徑的流量的凸優(yōu)化問題，包括根據(jù)如下表達(dá)式確定目標(biāo)函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)多徑路由的流量分配方法，其特征在于，包括如下內(nèi)容 在該認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)中采用多徑路由算法，獲得端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑炊舜斡脩襞c目的端次用戶之間的路徑數(shù)量； 該源端次用戶收集各路徑上各跳節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率和頻譜可用率； 該源端次用戶根據(jù)所述各路徑上各跳節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率和頻譜可用率，以及多徑路由協(xié)議，生成多徑路由的路徑列表； 通過拉格朗日方法將流量分配最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為求解拉格朗日乘子和分配給該路徑列表中各路徑的流量的凸優(yōu)化問題，根據(jù)降梯度法迭代求解結(jié)果在該路徑列表中的各路徑上采用最優(yōu)速率進(jìn)行傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過拉格朗日方法將流量分配最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為求解拉格朗日乘子和分配給該路徑列表中各路徑的流量的凸優(yōu)化問題，包括根據(jù)如下表達(dá)式確定目標(biāo)函數(shù) L(l,s;aJ,r) = e + ^ap 玄-l-—s + ~ E^,) + Up ~ (ppiPpi) P1=I \ i=l PpiMpi ~ p JP=I產(chǎn)I 其中，X表示源端業(yè)務(wù)到達(dá)率，\ p表示第p條路徑的業(yè)務(wù)到達(dá)率，U pi表示第p條路徑第i跳的服務(wù)速率，P pi表示第P條路徑第i跳的頻譜可用率，《 =^和 /, J為非負(fù)拉格朗日乘子，e為所有路徑最大時(shí)延限制kp為第p條路徑上的總跳數(shù)；p大于等于I小于等于該路徑數(shù)量，i大于等于I。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，根據(jù)降梯度法迭代求解結(jié)果在該路徑列表中的各路徑上采用最優(yōu)速率進(jìn)行傳輸，包括 采用降梯度迭代方法對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)中的拉格朗日乘子和各路徑分配流量的凸優(yōu)化問題進(jìn)行主從迭代處理，根據(jù)降梯度法迭代求解結(jié)果在該路徑列表中的各路徑上采用最優(yōu)速率進(jìn)行傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，采用降梯度迭代方法對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)中的拉格朗日乘子和各路徑分配流量的凸優(yōu)化問題進(jìn)行主從迭代處理，包括 對(duì)非負(fù)拉格朗日乘子V = P…，《，…,^^)和進(jìn)行從迭代，對(duì)第p條路徑的業(yè)務(wù)到達(dá)率Ap及非負(fù)拉格朗日乘子e進(jìn)彳」. 主迭代； 在所述主迭代或者從迭代到達(dá)最大循環(huán)數(shù)或者Xp(k)達(dá)到收斂條件時(shí)，該源端次用戶采用流量速率Xp(k)在第p條路徑上發(fā)送數(shù)據(jù)； 其中，Ap(k)表示第k次迭代時(shí)的第p條路徑上的業(yè)務(wù)到達(dá)率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中 對(duì)非負(fù)拉格朗日乘子《 =叫._ …和P進(jìn)行從迭代，包括根據(jù)如下表達(dá)式進(jìn)行 'QL Ta{k + \)= a{k)-^{k)— da--1+ ^+1)= 對(duì)第p條路徑的業(yè)務(wù)到達(dá)率及非負(fù)拉格朗日乘子e進(jìn)行主迭代，包括根據(jù)如下表達(dá)式進(jìn)行
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在所述主迭代或者從迭代到達(dá)最大循環(huán)數(shù)或者Ap(k)達(dá)到收斂條件時(shí)，該源端次用戶采用流量速率Xp(k)在第p條路徑上發(fā)送數(shù)據(jù)，包括 該源端次用戶執(zhí)行該從迭代后，判斷所述主迭代或者從迭代到達(dá)最大循環(huán)數(shù)或者Ap(k)達(dá)到收斂條件，是則該源端次用戶采用流量速率Xp(k)在第p條路徑上發(fā)送數(shù)據(jù)，否則該源端次用戶執(zhí)行該主迭代后進(jìn)行下一次循環(huán)。
7.一種認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)多徑路由的流量分配裝置，其特征在于，包括 計(jì)算模塊，設(shè)置為在該認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)中采用多徑路由算法，獲得端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑炊舜斡脩襞c目的端次用戶之間的路徑數(shù)量； 收集模塊，設(shè)置為收集各路徑上各跳節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率和頻譜可用率； 生成模塊，設(shè)置為根據(jù)所述各路徑上各跳節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率和頻譜可用率，以及多徑路由協(xié)議，生成多徑路由的路徑列表； 選擇模塊，設(shè)置為通過拉格朗日方法將流量分配最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為求解拉格朗日乘子和分配給該路徑列表中各路徑的流量的凸優(yōu)化問題，根據(jù)降梯度法迭代求解結(jié)果在該路徑列表中的各路徑上采用最優(yōu)速率進(jìn)行傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，該選擇模塊包括轉(zhuǎn)換單元及迭代單元，其中 該轉(zhuǎn)換單元設(shè)置為根據(jù)如下表達(dá)式確定目標(biāo)函數(shù)
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，該迭代單元包括 迭代子單元，設(shè)置為對(duì)非負(fù)拉格朗日乘子《 =和P進(jìn)行從迭代，對(duì)第P條路徑的業(yè)務(wù)到達(dá)率Xp及非負(fù)拉格朗日乘子e進(jìn)行主迭代； 判斷子單元，設(shè)置為執(zhí)行該從迭代后，判斷所述主迭代或者從迭代到達(dá)最大循環(huán)數(shù)或者Ap(k)達(dá)到收斂條件，是則采用流量速率Xp(k)在第p條路徑上發(fā)送數(shù)據(jù)，否則執(zhí)行該主迭代后進(jìn)行下一次循環(huán)； 其中，Ap(k)表示第k次迭代時(shí)的第p條路徑上的業(yè)務(wù)到達(dá)率。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，該迭代子單元包括 從迭代子單元，設(shè)置為根據(jù)如下表達(dá)式對(duì)非負(fù)拉格朗日乘子o )和3進(jìn)行該從迭代
全文摘要
本發(fā)明公開了一種認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)多徑路由的流量分配方法及裝置，降低認(rèn)知無線自組織網(wǎng)絡(luò)中存在的數(shù)據(jù)流量到達(dá)率及節(jié)點(diǎn)服務(wù)速率的動(dòng)態(tài)變化對(duì)端到端通信服務(wù)質(zhì)量的影響，該方法中采用多徑路由算法獲得端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑炊舜斡脩襞c目的端次用戶之間的路徑數(shù)量；源端次用戶收集各路徑上各跳節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率和頻譜可用率，根據(jù)各路徑上各跳節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率、頻譜可用率以及多徑路由協(xié)議，生成多徑路由的路徑列表；通過拉格朗日方法將流量分配最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為求解拉格朗日乘子和分配給路徑列表中各路徑的流量的凸優(yōu)化問題，根據(jù)降梯度法迭代求解結(jié)果在路徑列表中的各路徑上采用最優(yōu)速率進(jìn)行傳輸。本申請的實(shí)施例提高了端到端傳輸性能及效率。
文檔編號(hào)H04W28/10GK102970714SQ20121054400
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者鄒仕洪, 桂麗 申請人:北京郵電大學(xué)