[发明专利]基于频谱感知的地理机会路由协议

说明书

基于频谱感知的地理机会路由协议，通过频谱感知发现本地频谱的接入机会，提高路由协议每跳的传输性能，为了适应信道动态性，SUs机会接入本地空闲信道并转发数据包，采用地理位置和信道的使用可用概率从多个候选节点中机会的选择中继节点，协议中每跳中继选择分为频谱感知、路由发现和路由响应三个阶段。本发明有益效果：传输路径较短，信道切换次数较少，端到端时延和能量消耗较小，降低了授权用户即主用户的干扰。

技术领域

本发明涉及无线电通信技术领域，具体地说是基于频谱感知的地理机会路由协议。

背景技术

近几十年以来，无线通信技术得到巨大的发展，从广播、收音机、电视到移动电话，再到现在随处可见的无线通信应用，使得人们对无线频谱资源的需求日益增加。但是大多数频带被分配到一定的服务，而且全球频谱占用率测试表明，授权频段频谱资源利用率却非常低。此时，认知无线电网络(cognitive radio network，CRN)受到了广泛的关注，能有效提高频谱使用效率，满足人们对宽带无线通信的用户需求。在CRN中，认知用户，也称为次用户(secondaryusers，SUs)可以机会式使用主用户(primary users，PUs)空闲的授权频谱。因此，对授权频谱的接入和利用是CRN中研究的核心问题。

为了充分发挥多跳CRN的潜力，支持多媒体应用，认知无线网络路由机制必须考虑到认知环境的动态频谱接入。现有研究工作主要集中在有效的频谱感知和物理层和MAC层的共享机制。但是在多跳CRN中，分布在不同位置的SUs可能在多个信道上对PUs的模式有不同的观点，因此需要SUs之间的互相协作。现有提出的地理路由协议TIGHT，提供三种路由模式，并允许二级用户充分检测授权信道的传输机会而不会影响主要用户(PU)。采用贪婪地里转发模式发送数据包直到遇到PU区，一旦恢复转发后进一步围绕PU区转发。在PU活跃度较低的情况下，协议工作良好。也有人提出一种基于多路径网格的地理路由MGGR协议，该协议将网络视为逻辑3D网格。路由通过网格的方式采用不相交信道将数据分组中继到汇聚节点。还有基于贪婪的地理转发路由协议，选择拥有最大距离增益的候选节点作为下一跳中继节点，以最小化到目的节点的跳数。而SEARCH虽然也采用了地理转发原则，但是并不是纯粹的贪婪前进选择下一跳，而是在特定的区域内选择。以上方法在某种程度下能提高路由的稳定性，但是没有考虑到路由节点业务量大时，中继节点由于超负荷运转造成队列延迟和频繁的信道切换问题。以上协议的路径选择决议都是由目的节点进行的，加重了目的节点的业务量。

为了提高CRN的稳定性，减低端到端的时延，防止目的节点超负荷运转，充分利用信道信息，我们通过定期更新路由，改进SEARCH来适应动态变化频谱接入机会，提出一种基于频谱感知的地理机会路由协议。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供基于频谱感知的地理机会路由协议，提高认知无线电网络的稳定性，减低端到端的时延，防止目的节点超负荷运转，充分利用信道信息，提高信道接入机会，降低PU活动的影响，增强网络性能。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于频谱感知的地理机会路由协议，包括以下步骤：

步骤1、频谱感知：发送节点SSU在公共控制信道上广播former消息给所要感知数据信道上的相邻节点SUs，相邻节点SUs接收到Former消息后，将所选的数据信道设置为不可访问，降低信道感知期间的同频干扰；发送节点SSU通过扩散频谱感知算法与其邻节点进行检测信息融合，得到最终的判决信息，再与之前的信道状态联合确定主用户PU是否使用该频谱；

步骤2、路由发现：发送节点从最佳转发区域中选择最佳转发节点作为下一跳中继节点，被选择的合格的中继节点继续作为发送节点寻找下一跳中继节点，直到消息到达目的节点；