本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多信道的無線傳輸路由方法。

背景技術(shù)：

在無線通信傳輸中，路由協(xié)議是通過多個潛在轉(zhuǎn)發(fā)路由節(jié)點(diǎn)競爭，并根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層的實(shí)時無線信道環(huán)境和節(jié)點(diǎn)在傳播時的可用性來自主判斷，進(jìn)而動態(tài)地選擇最優(yōu)下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由節(jié)點(diǎn)來發(fā)送數(shù)據(jù)包。然而大部分路由都是單信道路由，對所有路由協(xié)議來說，單信道網(wǎng)絡(luò)無法從根本上解決多跳環(huán)境下“隱藏終端和暴露終端”的問題，隨著節(jié)點(diǎn)密度的增加，相互距離較近的節(jié)點(diǎn)因它們共享相同傳輸介質(zhì)而產(chǎn)生相互干擾，因此會加劇節(jié)點(diǎn)間的競爭和沖突，導(dǎo)致信道利用率和無線網(wǎng)絡(luò)的整體性能大大下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種基于多信道的無線傳輸路由方法，解決無線網(wǎng)絡(luò)傳輸性能因干擾而下降問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于多信道的無線傳輸路由的方法，具體包括如下步驟：

步驟s1、通信網(wǎng)絡(luò)初始化；

步驟s2、監(jiān)聽通信傳輸信道環(huán)境；

步驟s3、建立路由表；

步驟s4、信息發(fā)送端發(fā)送信息；

步驟s5、路由節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息；

步驟s6、信息接收端接收信息。

進(jìn)一步地，所述通信網(wǎng)絡(luò)初始化，使網(wǎng)絡(luò)中每個通信節(jié)點(diǎn)上數(shù)據(jù)包收發(fā)和信道的分配機(jī)制一致，所述分配機(jī)制是按照信道受到干擾最小而進(jìn)行的調(diào)度準(zhǔn)則；在進(jìn)行初始化時，即在有通信行為發(fā)生前，網(wǎng)絡(luò)中每個通信節(jié)點(diǎn)均會缺省分配一個干擾最小的初始通信信道進(jìn)行通信。

進(jìn)一步地，所述步驟s2包括如下子步驟：

s201、通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測包；

s202、通信節(jié)點(diǎn)判斷是否收到其他通信節(jié)點(diǎn)確認(rèn)數(shù)據(jù)包；

s203、確認(rèn)信道質(zhì)量。

進(jìn)一步地，所述探測包包括幀頭、幀長度、本地id、探測報發(fā)送標(biāo)志位、幀校驗(yàn)和幀尾；所述確認(rèn)數(shù)據(jù)包包括幀頭、幀長度、本地id、探測包確認(rèn)標(biāo)志位、幀校驗(yàn)和幀尾；所述探測包和所述確認(rèn)數(shù)據(jù)包只在通信節(jié)點(diǎn)間發(fā)送，不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

進(jìn)一步地，所述信道質(zhì)量是通過期望傳輸路徑etp(expectedtransmissonpath,etp)來確定的；

etp計算方法為：etp＝∑idr×df×ψi,j其中，df、dr分別表示兩通信節(jié)點(diǎn)間正向通信即發(fā)送探測包和反向通信即確認(rèn)接收數(shù)據(jù)包的成功傳輸數(shù)，ψi,j表示兩通信節(jié)點(diǎn)的信道占用情況，取值在0和1之間，0代表信道最差，1代表信道最好，σi表示由發(fā)送信息通信節(jié)點(diǎn)到信息接收端的通信節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過的所有中間轉(zhuǎn)發(fā)通信節(jié)點(diǎn)，i表示信息發(fā)送端節(jié)點(diǎn)，j表示信息接收端節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，信息發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)前，累加計算自身到所述信息接收端的etp，所述etp通過數(shù)據(jù)包獲得的信息計算出df、dr和ψi,j，并把前一節(jié)點(diǎn)的etp和本地etp相加，根據(jù)etp的最大值分布式地選出信息發(fā)送端到信息接收端的所有路由通信節(jié)點(diǎn)以及每個路由通信節(jié)點(diǎn)所使用的通信信道，依次構(gòu)建路由表。

進(jìn)一步地，信息發(fā)送端根據(jù)路由表中下一跳的通信節(jié)點(diǎn)以及其所在的信道對自身相關(guān)通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，將計算得出的含etp信息的路由信息與數(shù)據(jù)信息打包組成數(shù)據(jù)幀進(jìn)行發(fā)送。

進(jìn)一步地，收到信息的通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)信息中的路由信息判斷自己是否為信息接收端，如果是則直接進(jìn)入步驟s6對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收解析，如果不是則根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的地址是否為本地地址，判斷自己是否為轉(zhuǎn)發(fā)路由通信節(jié)點(diǎn)；如果不是轉(zhuǎn)發(fā)路由通信節(jié)點(diǎn)，則該通信節(jié)點(diǎn)直接丟棄數(shù)據(jù)包；如果是轉(zhuǎn)發(fā)路由通信節(jié)點(diǎn)，則該通信節(jié)點(diǎn)繼續(xù)在路由信息中查看轉(zhuǎn)發(fā)信息所需要設(shè)置的通信信道，經(jīng)過確定后，設(shè)置本通信節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的信道參數(shù)并對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行下一跳路由轉(zhuǎn)發(fā)。

進(jìn)一步地，信息接收端接收到數(shù)據(jù)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)信息中的路由信息判斷自己是否為信息接收端，如果是信息接收端則對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收并解析，如果不是則對數(shù)據(jù)包進(jìn)行丟棄。

進(jìn)一步地，網(wǎng)絡(luò)中每個通信節(jié)點(diǎn)均工作在半雙工的狀態(tài)，即在同一時間信道節(jié)點(diǎn)只能進(jìn)行單收或單發(fā),節(jié)點(diǎn)間采用csma/ca機(jī)制來避免無線通信帶來的沖突。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無線路由的無干擾傳輸以及路徑轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)選，有效避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞，降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提升了網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為基于多信道的無線傳輸路由方法流程圖

圖2為監(jiān)聽通信傳輸信道環(huán)境流程圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，公開了一種基于多信道的無線傳輸路由的方法，基于多信道的無線傳輸路由系統(tǒng)的通信節(jié)點(diǎn)在軟件配置下，可完成網(wǎng)絡(luò)初始化、信道監(jiān)聽、路由建立、路由轉(zhuǎn)發(fā)、信息發(fā)送和信息接收功能。

所述網(wǎng)絡(luò)初始化是指網(wǎng)絡(luò)中的所有通信節(jié)點(diǎn)都可以在網(wǎng)絡(luò)初始時刻將本節(jié)點(diǎn)的通信參數(shù)按照預(yù)定的參數(shù)進(jìn)行初始設(shè)置；

所述信道監(jiān)聽是指通信中處于空閑的通信節(jié)點(diǎn)對信道環(huán)境進(jìn)行監(jiān)聽，對信道的通信質(zhì)量進(jìn)行評估；

所述路由建立是指通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)監(jiān)聽后對信道的通信質(zhì)量評估后，建立最優(yōu)信息傳輸路徑；

所述路由轉(zhuǎn)發(fā)是指通信節(jié)點(diǎn)工作在轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，對接收到的通信信息轉(zhuǎn)發(fā)到下一通信節(jié)點(diǎn)；

所述信息發(fā)送是指通信節(jié)點(diǎn)作為信息發(fā)送端發(fā)送通信信息；

所述信息接收是指通信節(jié)點(diǎn)作為信息接收端將接收到的通信信息翻譯為數(shù)據(jù)信息。

如圖1所示，基于多信道的無線傳輸路由的方法具體步驟為：

步驟s1、通信網(wǎng)絡(luò)初始化

通過設(shè)置，使網(wǎng)絡(luò)中每個通信節(jié)點(diǎn)上數(shù)據(jù)包收發(fā)和信道的分配機(jī)制是一致的，所述分配機(jī)制是按照信道受到干擾最小而進(jìn)行的調(diào)度準(zhǔn)則。在進(jìn)行初始化時，即在有通信行為發(fā)生前，網(wǎng)絡(luò)中每個通信節(jié)點(diǎn)均會缺省分配一個干擾最小的初始通信信道進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)中每個通信節(jié)點(diǎn)均工作在半雙工的狀態(tài)，即在同一時間信道節(jié)點(diǎn)只能進(jìn)行單收或單發(fā),節(jié)點(diǎn)間采用csma/ca機(jī)制來避免無線通信帶來的沖突。

步驟s2、監(jiān)聽通信傳輸信道環(huán)境。通過監(jiān)聽確定網(wǎng)絡(luò)中每個局部通信節(jié)點(diǎn)中信道干擾最小且有傳輸鏈路質(zhì)量最好的etp，所述局部節(jié)點(diǎn)是本通信節(jié)點(diǎn)周圍能夠無線直接連接的節(jié)點(diǎn)。

如圖2所示，步驟s2包括以下子步驟：

s201、發(fā)送探測包。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻e間隙，通信節(jié)點(diǎn)會自動工作在信道監(jiān)聽狀態(tài)，所述通信節(jié)點(diǎn)會周期性地在所有信道上輪詢廣播探測包與其他通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互，對各個通信節(jié)點(diǎn)的所有通信信道和鏈路傳輸質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)聽收集，所述探測包包括幀頭、幀長度、本地id、探測報發(fā)送標(biāo)志位、幀校驗(yàn)和幀尾。

s202、判斷是否收到確認(rèn)數(shù)據(jù)包。所述通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測包到其他通信節(jié)點(diǎn)，當(dāng)其他通信節(jié)點(diǎn)收到探測包后則回發(fā)確認(rèn)數(shù)據(jù)包，所述確認(rèn)數(shù)據(jù)包包括幀頭、幀長度、本地id、探測包確認(rèn)標(biāo)志位、幀校驗(yàn)和幀尾，所述通信節(jié)點(diǎn)通過收到確認(rèn)數(shù)據(jù)包來確認(rèn)信道質(zhì)量。如果所述通信節(jié)點(diǎn)發(fā)出探測包后，沒有收到通信節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)數(shù)據(jù)包，則所述本節(jié)點(diǎn)繼續(xù)發(fā)送探測包到該通信節(jié)點(diǎn)，如果連續(xù)發(fā)送三次探測包后均沒有收到確認(rèn)信息包，則認(rèn)為信息不可達(dá)。所述探測包和所述確認(rèn)數(shù)據(jù)包只在節(jié)點(diǎn)間發(fā)送，不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

s203、確認(rèn)信道質(zhì)量。發(fā)送探測包的節(jié)點(diǎn)通過計算接收到的確認(rèn)數(shù)據(jù)包與已發(fā)送的探測包的比值來確認(rèn)信道質(zhì)量。

具體地，每個通信節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送探測包和接收到的確認(rèn)數(shù)據(jù)包來計算自身到所有通信節(jié)點(diǎn)的綜合權(quán)值，該綜合權(quán)值表示為期望傳輸路徑etp(expectedtransmissonpath,etp)，所述etp表征數(shù)據(jù)在鏈路上傳輸一個數(shù)據(jù)包的成功傳輸因子，etp越大，信息傳輸質(zhì)量越好，通過計算可得出網(wǎng)絡(luò)中每個局部通信節(jié)點(diǎn)中信道干擾最小且傳輸鏈路質(zhì)量最好的通信信道。

etp計算方法為：etp＝σidr×df×ψi,j其中，df、dr分別表示兩通信節(jié)點(diǎn)間正向通信即發(fā)送探測包和反向通信即確認(rèn)接收數(shù)據(jù)包的成功傳輸數(shù)，ψi,j表示兩通信節(jié)點(diǎn)的信道占用情況，取值在0和1之間，0代表信道最差，1代表信道最好，σi表示由發(fā)送信息通信節(jié)點(diǎn)到信息接收端的通信節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過的所有中間轉(zhuǎn)發(fā)通信節(jié)點(diǎn)，i表示信息發(fā)送端節(jié)點(diǎn)，j表示信息接收端節(jié)點(diǎn)。

步驟s3、建立路由表

信息發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)前，累加計算自身到所述信息接收端的etp，所述etp通過數(shù)據(jù)包獲得的信息計算出df、dr和ψi,j，并把前一節(jié)點(diǎn)的etp和本地etp相加，根據(jù)etp的最大值分布式地選出信息發(fā)送端到信息接收端的所有路由通信節(jié)點(diǎn)以及每個路由通信節(jié)點(diǎn)所使用的通信信道，依次構(gòu)建路由表。

步驟s4、信息發(fā)送端發(fā)送信息

信息發(fā)送端根據(jù)路由表中下一跳的通信節(jié)點(diǎn)以及其所在的信道對自身相關(guān)通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，將計算得出的含etp信息的路由信息與數(shù)據(jù)信息打包組成數(shù)據(jù)幀進(jìn)行發(fā)送。

步驟s5、路由節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)

信息發(fā)送端通過無線方式，按照路由表中的路徑，發(fā)送數(shù)據(jù)信息后，收到該信息的通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)信息中的路由信息判斷自己是否為信息接收端，如果是則直接進(jìn)入步驟s6對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收解析，如果不是則根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的地址是否為本地地址，判斷自己是否為轉(zhuǎn)發(fā)路由通信節(jié)點(diǎn)。如果不是轉(zhuǎn)發(fā)路由通信節(jié)點(diǎn)，則該通信節(jié)點(diǎn)直接丟棄數(shù)據(jù)包；如果是轉(zhuǎn)發(fā)路由通信節(jié)點(diǎn)，則該通信節(jié)點(diǎn)繼續(xù)在路由信息中查看轉(zhuǎn)發(fā)信息所需要設(shè)置的通信信道，經(jīng)過確定后，設(shè)置本通信節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的信道參數(shù)并對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行下一跳路由轉(zhuǎn)發(fā)。

步驟s6、信息接收端接收信息

信息接收端接收到數(shù)據(jù)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)信息中的路由信息判斷自己是否為信息接收端，如果是信息接收端則對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收并解析，如果不是則對數(shù)據(jù)包進(jìn)行丟棄。

綜上所述，本實(shí)施例所公開的多信道的無線傳輸路由方法實(shí)現(xiàn)了無線路由的無干擾傳輸以及路徑轉(zhuǎn)發(fā)通信節(jié)點(diǎn)的優(yōu)選，有效避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞，降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提升了網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。