[发明专利]用于应急通信的探路网拓扑结构及其路由方法

权利要求书

1.一种用于应急通信的探路网拓扑结构路由方法，其中拓扑结构包括N个车载节点、A·N个单兵节点、1个控制席位，N＞0，A＞0；控制席位固定在灾害区域的某一位置，用于与空中对应的无人机进行通信，车载节点固定在控制席位通信范围内的任意位置上，以与控制席位和处于通信范围内的其他车载节点相互通信，形成相对稳定的车载网；单兵节点均位于车载网的外围，每个单兵的位置随时间变动，且运动方向随机，且任一单兵节点能与处于通信范围内的其他单兵节点相互通信，形成动态变化的单兵网，从而将探路网分成两层；其特征在于，包括如下步骤：

(1)限定路由的目的节点为任意车载节点；限定路由的中继节点为位于车载网通信范围之内的单兵节点；限定路由的源节点为位于车载网通信范围之外，且在其通信范围内存在中继节点的单兵节点；

(2)任一节点周期地在无线信道上广播消息，收集处于该节点通信范围内的邻节点信息与中继节点信息，该信息更新周期记为T且T＞0，新的信息更新周期到来时，将清空上一次收集的节点信息；

(3)源节点向目的节点发送数据包，判断在所处信息更新周期内，该源节点是否还未发送过数据包，若是，则执行(4)；否则，执行(5)；

(4)源节点根据收集得到的邻节点信息与中继节点信息进行选路：

(4a)估计每条可行路径的传输时延t_传输和处理时延t_处理之和，即端对端时延t₁；

(4b)计算端对端时延t₁超过b的概率P₁，b表示一个常数；

(4c)计算所有可行路径的平均时延t₂；

(4d)搜索可行路径：

第一种情况：若搜索到一条可行路径满足t₁＜e·t₂，e＞0，且P₁＜f％，0＜f100，则选择该可行路径作为传输路径，执行(4e)；

第二种情况：若搜索不到满足t₁＜e·t₂，e＞0，且P₁＜f％，0＜f100的可行路径，则从最接近t₂的m条路径中，选择P₁最小的可行路径作为传输路径，执行(4e)，其中m≥1；

(4e)创建路由表，将该传输路径保存到路由表中，执行(6)；

(5)查询该源节点的路由表，选择路由表中唯一的可行路径作为传输路径；

(6)根据传输路径传输数据包，判断数据包是否传输成功，若传输失败，判断该传输路径是否来自第一种情况，若是，删除(4e)创建的路由表，返回(4d)继续搜索可行路径；若该传输路径来自第二种情况，则销毁该数据包，记录传输失败的信息；

(7)在新的信息更新周期到来时，删除源节点建立的路由表，即(4e)创建的路由表，返回(3)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：(2)中收集的处于任一节点i通信范围内的邻节点信息，包括该节点i到各邻节点的距离d₁、邻节点各自的到达强度λ和处理强度μ、该节点i到各邻节点的信道条件g₁及估计传输速率C₁，其中C₁通过公式求出，式中E_b表示给定传输功率下的每比特能量，B表示节点i的传输带宽，N₀表示窄带高斯噪声的双边功率谱密度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：(2)中收集的处于任一节点i通信范围内的中继节点信息，包括中继节点到任意车载节点的距离d₂、信道条件g₂及估计传输速率C₂，其中C₂通过公式求出，若中继节点与某个车载节点不可相互通信，则距离、信道条件与估计传输速率均记为∞。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：(4a)所述的可行路径是指，由一个源节点，一个处于源节点通信范围内的中继节点，一个与该中继节点之间的距离不为∞的目的节点构成的传输方案。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：(4)中各参数的计算如下：

传输时延：其中d₁表示源节点到中继节点的传输距离，C₁表示源节点到中继节点的估计传输速率，d₂表示中继节点到目的节点的传输距离，C₂表示中继节点到目的节点的估计传输速率；

处理时延：其中λ表示中继节点的到达强度，μ表示中继节点的处理强度；

端对端时延t₁超过b的概率：P₁＝e^-b(μ-λ)，其中t₁＝t_传输+t_处理，b表示一个常数；

平均时延：其中l表示可行路径的总数。