[发明专利]基于自适应服务模型的联合分组调度和信道分配路由方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机技术领域，尤其是应用于移动认知无线网络环境下基于自适应服务模型的联合分组调度和信道分配的路由方法，具体涉及一种基于自适应服务模型的联合分组调度和信道分配路由方法。

背景技术

认知无线电是在软件无线电的基础上扩展的一种新技术，最早在1999年由瑞典皇家理工学院的Joseph Mitola博士提出。认知无线电技术的出现打破了传统的固定频谱分配制度，它可以实时地感知当前的无线环境，找出没有被使用的授权频谱，通过机会频谱接入，动态地利用这些“频谱空穴”，实现授权频谱的二次利用，提高了授权频谱的利用率，有效地缓解了无线频谱资源日趋紧张的问题。在认知无线网络中，存在两种用户，主用户(Primary User,PU)和次用户(Secondary User,SU)。主用户即分配了固定频段的授权用户，它对频谱具有优先使用权。次用户也叫做认知用户，它是在不对主用户的通信造成干扰的前提下，动态地接入授权频谱、利用“频谱空穴”进行通信的非授权用户。

传统的认知无线网络为数据传输业务提供单一的尽力而为的服务，而随着一些多媒体业务如视频点播、IP电话的不断涌现，对网络的服务质量（QoS）提出了不同层次的要求。例如实时语音业务要求传输时延和抖动要小，允许存在一定错误；而数据传输业务要求可靠性高，对时延要求一般。此外，在移动认知无线网络中，各节点的移动速度、移动模式、接入频谱都是随机的，这就造成网络拓扑、信道带宽随时可能发生变化。移动无线认知网络内在的动态性决定了它很难满足不同业务的服务质量需求。如何根据不同的业务QoS需求提供不同的服务始终是移动认知无线网络致力解决的难点，而综合各层的认知信息进行路由选择是解决QoS的关键技术。

经过对现有技术文献的检索发现，目前针对移动认知无线网络的QoS路由方法的研究还处于起步阶段，且没有一个公认的模型。He Qing和Zhou Huaibei(He Qing,Zhou Huaibei.Research on the routing algorithm based on Qos requirement forcognitive radio networks[C].2008International Conference on Computer Science and SoftwareEngineering.2008)根据信道容量和时延的不同，联合网络层和MAC层采用最小生成树的思想找出最佳的路由路径，用于减少整个路由数据转发过程中的时延。这种QoS路由算法试图在信道容量和时延之间找到一个平衡点，最终得出一个具有最佳QoS性能的路由选择。但是，网络的QoS性能不单单是指时延这样一种单一的性能，不同的应用在不同的场合有着不同的性能需求。此外，该QoS路由机制中将认知信息与控制信息融合在一起，使得协议很难扩展和维护。认知无线网络必须能根据不同的业务QoS需求、不同的网络环境自适应地分配所需的网络资源，以此达到网络资源的优化分配与网络服务质量的提高，因而，移动认知无线网络需要新的可扩展资源的路由方法。

发明内容

移动认知无线网络必须根据动态的网路状况、可用频谱以及不同的业务QoS需求自适应地选择路由，以此来提高用户满意度和网络资源利用率。因此，为了在最短时间内完成业务的传输需求，必须基于业务QoS联合考虑分组调度和频谱分配，进行路由选择。

基于以上理解以及针对现有技术中的不足之处，本发明的目的在于克服现有移动认知无线网络资源分配机制可扩展性差、自适应能力弱的不足，针对业务QoS需求多样性，认知无线网络动态多变的特点，提出一种移动认知无线网络中基于自适应服务模型的联合分组调度和信道分配的路由方法。本发明将业务的不同层次需求、网络状况、可用频谱统一建模，在选择路由时综合考虑调度和信道策略，做出全局最优路由决策，从而达到了自适应地满足不同业务QoS需求、提高网络整体服务质量的目的。

根据本发明提供的基于自适应服务模型的联合分组调度和信道分配路由方法，包括依次连接的认知信息库、推理学习库以及自适应路由调度器，其中：

认知信息库用于认知信息的获取与建模；

推理学习库用于资源分配子决策的预测与推理；

自适应路由调度器用于联合分组调度和信道分配做出全局最优决策，控制整个网络资源的分配。

优选地，所述认知信息库包括业务QoS需求信息、网络节点信息、可用频谱信息，其中：

业务QoS需求信息包括传输时延、时延抖动、吞吐量和丢包率；

网络节点信息包括节点的邻居信息；