[发明专利]一种基于定向天线的无线网络路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线网络路由方法，特别是涉及一种基于定向天线的无线网络路由方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

定向天线在无线网络的应用将极大地提高无线通信特别是军事通信网络中的保密性、增加通信距离、提高网络的空间利用率、提高网络容量等，这些优点已经使其成为目前无线通信产学研，特别是在军事通信应用领域关注的热点之一。但是应该注意的是，引入定向天线带来的上述优点是以网络整体机动性下降为代价的，而网络机动性的下降将大大降低网络信息的扩散效率，比如路由链接信息、路由建立与维护信息以及面向业务的路由服务质量保证信息的扩散；降低路由算法的收敛速率；减弱网络稳定性以及QoS(服务质量)保证等，这些问题已经成为目前无线通信产学研需要重点攻克的难题。

经过对现有文献的检索发现，R.R.Choudhury等人以及H.Gossain等人分别于2005年在Elsevier旗下的《Ad Hoc Networks(自组织网络)》期刊第3卷第157页到173页和2006年12月在《IEEE TRANSACTIONS ON PARALLEL AND DISTRIBUTED SYSTEMS(IEEE并行与分布式系统学报)》第17卷第1438页到1451页发表了题为“Performance of ad hoc routing using directional antennas(使用定向天线的自组织网络路由性能)”与“DRP：An Efficient Directional Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks(一种移动自组织网络的有效定向路由协议)”的文章。这些文章都基于Dynamic Source Routing(DSR)协议，提出了面向定向天线网络的定向路由协议。但文章都没有去深入探究如何提高基于定向发送定向接收模式下的机动受限问题，同时文章提出的路由机制也没有考虑面向业务流的实际需求，而这些正是我们实际应用过程中所迫切需要解决的问题。

经检索还发现，于全和吴克军在2008年通信学报第29卷第8期上发表了题为“采用方向性天线的ad hoc网络路由协议研究”的文章，提出一种采用方向性天线的ad hoc网络位置信息辅助的按需距离矢量路由协议，通过结合泛洪、受限泛洪、路由压缩、位置信息修正的贪婪转发策略以及分区桥接策略提高了路由发现效率，但文章假定系统采用定向和全向两种天线模式，与定发定收的天线模式相比，文章中采用的天线模型将大大影响定向天线网络的网络容量、网络通信距离，也降低了网络的保密性。

此外，经检索还发现，I.Jawhar等人在2010年《IEEE TRANSACTIONS ON PARALLEL AND DISTRIBUTED SYSTEMS(IEEE并行与分布式系统学报)》第21卷第1240页到1253页发表了题为“Resource Scheduling in Wireless Networks Using Directional Antennas”的文章。该文章为基于定向天线的时分复用移动自组织网络的QoS路由协议提出了一种带宽预约机制。因为文章侧重QoS路由协议中的定向预约方法，所以也没有考虑定向天线网络中的机动受限问题。

综上所述，现在提出的基于定向天线的通信网络路由机制中，或没有提供定向天线网络中机动受限问题的解决方案，或通过增加全向通信模式直接回避了这个关键问题，或忽视了实际应用中多业务流对无线网络资源的优化与有效利用等。这些都影响了该热点方向在产学研各方面的进展，也迫切需要联合这些角度为定向天线在无线网络的应用提供解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于定向天线的无线网络路由方法，该方法充分考虑了源节点的按需通信业务对于链路QoS的需求，并且在路由的建立过程中对节点引入了级别的概念，采用分布式处理方法，通过中间节点的快速有条件转发，目的节点的最优决策，最终建立了一条自适应分布式QoS路由。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：通过引入节点级别设置消除路径扩散的回路，保证路径请求报文快速扩散到目的节点；在路径回复的反向回馈过程中，通过目的节点制定最佳路由决策，避免了由源节点做决策情况下各链路进行路径请求回馈造成的定向延迟；为了减少节点定向通信引入的扫描延迟，在路径请求回复和后向回馈过程中，通过中间节点记录的与下一跳节点的通信方位角，及时有效地建立通信链接。

本发明方法基于如下计算公式及条件。

公式一，延迟累积量计算：