[发明专利]无线多跳网络的分布式拥塞控制、路由及功率分配方法

摘要

本发明公开了一种无线多跳网络的分布式拥塞控制、路由及功率分配方法。该方法针对多径路由，网络节点功率受限，且网络节点为每条业务流设置了独立缓存区的场景，以最大化网络效用为目标，利用牛顿法对优化模型进行求解，获得原始变量牛顿方向更新式以及对偶变量更新式，进一步运用矩阵分裂，使对偶变量能够分布式更新，最后利用牛顿减量计算迭代步长，实现业务流源速率、链路速率以及链路功率的最优分配。本发明收敛速度相比传统算法有大幅提升，与原始对偶内点法和新型背压算法相比，网络效用和能量效用显著提升，并且能够将网络缓存区中的队列长度控制在很低的水平。

主权项

1.针对无线多跳网络的分布式拥塞控制、路由及功率分配方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一：初始化阶段：每个节点通过信息交互获得网络的基本配置信息，所述基本配置信息包括拓扑信息、信道带宽、链路距离、业务流源速率上界以及节点可用发送功率上界；步骤二：建立优化模型：以最大化网络总效用为目标，根据节点流平衡约束、信道容量约束以及节点发射功率约束，建立拥塞控制、路由选择和功率分配的联合优化模型，并引入松弛变量和对数障碍函数将不等式约束转化为等式约束；步骤三：求解优化模型：通过牛顿法对转换为等式约束的优化模型进行求解，得到原始变量的牛顿方向和对偶变量的更新式；其中所述原始变量由业务流源速率、链路速率、链路功率以及松弛变量构成；所述对偶变量由节点拥塞价格、链路拥塞价格，节点功率价格构成；步骤四：通过求解对角矩阵的逆矩阵获得原始变量牛顿方向的分布式更新式，即业务流源速率、链路速率、链路功率以及松弛变量牛顿方向的更新式；利用矩阵分裂的方法获得对偶变量的分布式更新式，即获得节点拥塞价格、链路拥塞价格和节点功率价格的更新式；步骤五：变量更新：根据牛顿减量计算并更新迭代步长，利用步骤四获得的表达式，在各节点处，通过自身存储的信息、相连链路上的信息以及一跳邻居的信息，在本地对节点拥塞价格、链路拥塞价格以及节点功率价格进行更新，再利用这些更新结果和得到的步长，完成对业务流源速率、链路速率以及链路功率及松弛变量的更新；步骤六：停止迭代判决：若满足停止迭代标准则以最终结果配置网络，否则，更新惩罚因子，继续迭代。