[发明专利]一种无线自组织网络中自适应路由修复方法

权利要求书

1.一种无线自组织网络中自适应路由修复方法，其特征在于当无线自组织网络中发生中断，执行以下步骤：

步骤1：检测环境变化量，计算本地邻居节点变化率的瞬时值Rate、实际需要本地邻居节点变化率Rate(k)；

步骤2：将实际需要本地邻居节点变化率与设定阈值Rate_max比较，确定修复范围；

实际需要本地邻居节点变化率小于等于设定阈值，路由修复消息的泛洪范围定为以中断链路上游节点为中心二跳半径的圆形区域，实际需要本地邻居节点变化率大于设定阈值，路由修复消息的泛洪范围定为以中断链路上游节点为中心三跳半径的圆形区域；

步骤3：计算出路由链路中断处上游节点的实际需要节点移动速度、修复范围中的节点的实际需要节点移动速度；

实际需要节点移动速度：

V(k)＝V(k-1)γ+V_Current(1-γ)

式中，V(k)表示当前k时刻网络经过计算实际需要节点移动速度的值，V(k-1)表示上次检测得出的节点移动速度的值，V_Current表示当前时间段内计算得到的节点移动速度的瞬时值大小，γ表示自适应滑动平均控制因子，0γ1；

步骤4：将上游节点的实际需要节点移动速度与修复范围中的节点的实际需要节点移动速度进行对比，选择和上游节点的实际需要节点移动速度最相近的节点作为路由修复的下一跳节点；

步骤5：按照无线自组织网络中自适应路由修复方法的修复模型进行修复工作；

所述无线自组织网络中自适应路由修复方法的修复模型：假设系统中的节点数为N，并且假定所有节点移动速度相同，并且其他参数为：源节点和目的节点之间的平均路由长度为E_L、路由数据包到达的持续时间符合指数分布，并且平均值为1/λ、网络中的所有节点都有相同的传输范围r、每个节点位置变化之间是指数分布的平均值为1/μ，此时当网络静态时为0，网络中所有节点的密度都相同，其中网络的面积用A来表示；

在网络中移动节点Y在节点X的附近的概率P₀的计算方法如下述公式所示：

P₀＝min(1,πr²/A)

一个节点周围能通信的节点的平均数量N_m的计算方法如下述公式所示：

式中，n为网络中节点的数量；

当数据包被传输时，链路断开的概率P_B的计算方法如下述公式所示：

P_B＝λ/(λ+μ)

在遇到链路中断前，业务分组成功经过的链路平均数量Np的计算方法如下述公式所示：

N_p＝P_L/(1-P_L)

式中P_L业务分组通过链路成功传输概率；

随机变量Q的数学期望E[Q]的计算方法如下述公式所示：

E[Q]＝1/(1-P_L)

最后得出N_P计算方法如下述公式所示：

N_P＝E[Q]-1＝P_L/(1-P_L)

单个数据包失败的平均次数z₀的计算方法如下述公式所示：

z₀＝(1-P_s)/P_s

式中，Ps表示数据包成功路由到最终目的地的概率；

业务路由到达最终目的地的平均开销C_R的计算方法如下述公式所示：

式中，E_L为源节点和目的节点之间的平均路由长度，C_LS表示链路传输成功花费的开销，C_LF为处理链路错误的花费的开销；

在网络中任意节点X的E_N个邻居节点中，至少有一个节点同时也是节点Z的邻居节点的概率的计算方法P_w如下述公式所示：

式中，P_B表示数据包数据一次路由成功的概率，E_N表示邻居节点的数量；

三跳内修复模型的概率的计算方法P_x如下述公式所示：

数据包使用自适应路由方法通过两跳的修复成功的概率P_L2的计算方法如下述公式所示：

P_L2＝(1-P_B)²+P_BP_w

数据包使用自适应路由方法通过三跳的修复成功的概率P_L3的计算方法如下述公式所示：

P_L3＝(1-P_B)³+P_BP_x

使用自适应路由修复方法路由修复成功的概率P_R的计算方法如下述公式所示：

式中，E_L表示业务源节点与目的节点路径的长度；

每个数据包被成功交付的概率P_s如下述公式所示：

式中，P_B表示当数据包被传输时，链路断开的概率；

如下述公式所示，网络中唯一的开销是确认机制，开销T_noRec的计算方法为：

T_noRec＝T_ACK

式中，T_ACK表示确认包的流量；

网络中一个节点成功时生成的流量T_k的计算方法如下述公式所示：

T_K＝2(T_RTS+T_CTS)+T_DATA+T_ACK

式中，T_RTS表示请求包的流量，T_CTS表示应答包的流量；T_DATA表示数据包的流量；

然后网络中节点生成的总流量如下述公式所示：

式中，E_N表示邻居节点的数量；

在最坏的情况下，网络为从链接错误中恢复而产生的流量T_{Link-recovery}的计算方法如下述公式所示：

T_{Link-recovery}＝T_DATA(1+E_N)。

2.根据权利要求1所述的一种无线自组织网络中自适应路由修复方法，其特征在于所述步骤1中本地邻居节点变化率的瞬时值为：

Rate＝Count/Δt

式中，Rate表示本地邻居节点变化率的瞬时值，Count表示新建链路和丢失链路变化的数量，Δt表示检测的时间；

采用指数滑动平均的方法计算实际需要本地邻居节点变化率：

Rate(k)＝Rate(k-1)λ+Rate(1-λ)

式中，Rate(k)表示当前k时刻经过计算实际需要本地邻居节点变化率的值，Rate(k-1)表示上次检测得出的节点变化率的值，λ表示自适应滑动平均控制因子，0λ1。