[发明专利]一种基于方向性天线的Ad Hoc传输数据的方法

说明书

本发明是一种基于方向性天线的Ad Hoc传输数据的方法，涉及移动自组网路由协议。首先根据已建立的邻居节点表，计算邻居节点之间的连通概率以及稳定性，选择出备选节点集合；然后在备选节点集合中，计算两跳范围内节点之间通信的等待时延和可持续传输时间；最后设定节点之间的可持续传输时间阈值，根据步骤二计算所得可持续传输时间，从备选节点集合中，选出能够成功到达目的节点的有效节点，获取有效路径集合。本发明适用于基于方向性天线的Ad Hoc；根据方向性天线的扇区和转换模式，引入了邻居节点之间的连通概率和稳定性，确保了所选路径的有效性；路径决策过程中，考虑了等待时延和可持续传输时间，有效提高了路由决策的准确性。

技术领域

本发明涉及一种移动自组网(MANET)路由协议，具体说是一种基于方向性天线的Ad Hoc传输数据的方法。

背景技术

近来，方向性天线已经被广泛应用于无线Ad Hoc网络。在相同功率下，方向性天线可以产生更高的增益和更远的传输范围，因此可以提高网络的空间复用率和吞吐量。另外，方向性天线的引入还能减少网络中邻居节点之间的同频干扰。同时，由于方向性天线发射距离远，可以带来以下优点：①减少路由转发的跳数。由于单跳传输距离的增加，使得在源节点到目的节点之间距离一定的情况下，数据包可以通过更少的转发次数从源节点转发到目的节点。②减少数据包的时延。当数据包在已有的路径上传输时，时延主要由处理时延、排队时延、传输时延和传播时延组成。由于路由转发跳数的减少，数据包经过的节点数减少从而降低了处理时延、排队时延和传输时延，所以数据包端到端的时延也减少了。然而，由于方向性天线的波束集中特性，方向性天线单次转发只能在某一个方向上转发，这与网络中信息共享需求存在着一定的矛盾性，由此给邻居发现和路由协议的设计带来很大的挑战。

在Ad Hoc中，网络拓扑是变化的，又由于方向性天线的引入，节点只能在某一方向进行发送和接收消息，导致网络中节点之间的链路很容易断裂，这样Ad Hoc就成为了一个间歇式网络。

由于间歇式网络中从源节点到目的节点的完整路径不总是存在的，传统的端到端的移动自组网路由协议，例如，DSR(动态源路由协议)、AODV(无线自组网按需平面距离向量路由协议)不再适用于间歇式网络。现有的间歇式网络路由协议绝大多数关注于减少网络负载。为了减少网络中重复冗余的消息副本，有人提出了比较极端的方法——在网络中只发送每条消息的一个副本，这种方法避免了网络中重复冗余的消息副本，但是其传递时延高，并且投递率低。为此，基于多复制的路由协议被提出来，根据不同的网络需求和应用场景，节点有选择地发送多个消息副本。

发明内容

针对基于方向性天线的Ad Hoc，为了实现网络中节点之间的通信，本发明结合方向性天线的转换模式设计了一种新颖的路由协议，以减小消息传输时延、提高消息递交率。

本发明提供的基于方向性天线的Ad Hoc路由协议，是一种基于方向性天线的AdHoc传输数据的方法，具体包括如下步骤：

步骤一：根据已建立的邻居节点表中的信息，计算邻居节点之间的连通概率以及稳定性，选择出备选节点集合；

步骤二：在备选节点集合中，计算两跳范围内节点之间通信的等待时延和可持续传输时间；

步骤三：设定节点之间的可持续传输时间阈值，根据步骤二计算所得可持续传输时间，从备选节点集合中，选出能够成功到达目的节点的有效节点，获取有效路径集合。

所述的步骤一中，连通概率是：设节点j是节点i的邻居节点；i、j均为正整数；当节点i方向性天线处于扇区s_i时，节点j从节点i接收的消息总数目为

则节点i通过扇区s_i与节点j之间的连通概率表示为