无线网络中基于适度服务的自适应协作转发方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种无线网络中基于适度服务的自适应协作转发方法及系统，包括以下步骤：步骤一：对网络内部无线电用户和空闲频带进行初始化；步骤二：对已知路由路径、QoS要求、已知节点周围网络空闲的相关参数进行获取；步骤三：对是否触发协作模式进行确定；步骤四：若触发协作模式，做出一系列的策略集；本发明专利技术在满足用户的QoS要求的情况下，能够尽可能使网络流量和利用率达到最大值。

【技术实现步骤摘要】
无线网络中基于适度服务的自适应协作转发方法及系统
本专利技术涉及一种自适应协作转发方法，具体地，涉及一种无线网络中基于适度服务的自适应协作转发方法。
技术介绍
伴随着社会需求的日益增长，各种无线通信技术正快速发展并应用在社会生活的各个领域，无线通信网络朝着高速化、宽带化、泛在化的方向发展，各种无线接入技术纷纷涌现，使得未来网络的频谱资源更加紧缺。传统的频谱固定分配模式，导致授权频段与非授权频段负载不均衡，造成频谱资源的极大浪费。3G系统的商用普及以及4G研究的不断推进，无线接入的需求与日俱增，这导致无线频谱资源日益拥挤，给日趋紧张的频谱资源雪上加霜。以认知无线电技术为核心的认知无线网络能够通过对无线网络环境进行交互感知，智能规划、决策和调度，实现无线异构网络的智能组网，有效地进行网络资源管理的智能优化，允许未授权的认知用户机会式的动态接入到空闲的授权用户频段，从而提高频谱资源利用率。然而，由于认知无线网络的固有动态异构特性，使得传统的认知无线电机会式动态频谱接入方式(感知.接入)很具挑战性。认知用户在频谱接入的过程中，必须连续的进行频谱的感知，一旦感知到频段被主用户占用，认知用户则须立即停止自己当前的信息传输或者进行频谱的切换。这种方式下的频谱共享是极其被动的，认知用户间的频谱接入受到主用户的较大约束，然而，主用户缺乏一定灵活性，维持网络整体和平共处的责任完全寄托于认知用户，因此，在实现方面上更加复杂且难以保证网络性能，频谱利用率仍然不高。协作通信作为一种新兴的通信技术，在物理层和MAC层方面优化信号的传输，应用于应用层，具有增加无线网络信道容量、降低发射功率、减少延时的巨大潜力，且灵活多变、扩展性强，为认知无线网络的发展注入了新的活力。采用协作通信技术，在不增加系统硬件资源的条件下，融合分集技术与中继传输技术的优势，对当前网络中多种资源进行有效利用。可以实现多样高速的数据传输，显著缩短数据传输时间，有效克服阴影效应及衰落，提高数据传送的可靠性，降低通信中断概率，扩大网络覆盖范围，降低网络能耗，提高频谱资源利用率。为了更加深入的提升认知无线电网络的性能，融合了协作通信技术和认知无线电技术的协作认知无线网络应运而生。协作认知网络将协作频谱感知、协作中继传输等技术应用于认知无线电网络中，充分发挥两种技术的优势，在提升频谱利用率的同时，提高网络吞吐量、网络覆盖范围等通信性能，近年来引起了学术界的极大关注。已有的对于认知无线网络中的协作机制的研究，主要集中认知用户之间进行协作感知和协作传输上，通过彼此间的信息共享和频谱共享提高频谱资源的利用效率，提升网络性能。然而，该方式下的频谱共享建立在频谱感知的基础上，依然十分被动，只有当主用户空闲情况下，认知用户才能机会式的进行频谱的接入，可用频谱的动态性给信道的选择和接入带来巨大的挑战，同时，在主用户在进行数据传输时，无法充分利用认知用户的网络资源，这使得频谱资源并未得到最大限度的利用，且认知用户的QoS服务要求难以保证。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无线网络中基于适度服务的自适应协作转发方法，本专利技术在满足用户的QoS要求的情况下，尽可能使网络流量和利用率达到最大值。根据本专利技术提供的一种无线网络中基于适度服务的自适应协作转发方法，包括以下步骤：步骤1：对网络内部无线电用户和空闲频带进行初始化；步骤2：对已知路由路径、QoS要求、已知节点周围网络空闲的相关参数进行获取；步骤3：对是否触发协作模式进行确定；步骤4：若触发协作模式，做出一系列的策略集。优选地，所述步骤3包括以下步骤：步骤3.1：检查已知路由路径是否全部满足QoS要求，并将不满足QoS要求的路径Pij放入待解决集合P，其中，Pij表示节点i与节点j之间的路径；步骤3.2：检查待解决集合P中每一项Pij周围网络是否空闲，若为空闲则将Pij赋值为true，否则赋值为false；步骤3.3：若待解决集合P中每一项Pij都为true，则做出决策：触发协作模式；否则，不触发。优选地，在所述步骤3.1中，需要检查已知路由路径是否满足QoS要求并计算相关数据，具体为：步骤3.1.1：比较集合D中所有元素的传输时延之和与QoS要求中的时延要求，更新QoS要求中的带宽要求，其中，集合D存放有已知路由路径Pij；步骤3.1.2：遍历集合D中的每个元素Pij，比较Pij的传输带宽和QoS要求中的带宽要求，然后将不满足QoS的路径Pij放入待解决集合P；步骤3.1.3：最后根据QoS要求与资源限制，按照顺序对集合P中每个元素Pij计算ΔSij，其中，ΔSij表示为满足QoS要求而需要增加的带宽大小。优选地，所述步骤3.1.1，具体为：若集合D中所有元素的传输时延之和大于QoS要求中的时延要求，则表示QoS要求中时延不满足，用Δt表示集合D中所有元素的传输时延之和大于QoS要求中的时延要求的差值，Δt同时代表为满足QoS要求而需要减少的时延大小；根据Δt，通过Δt与ΔS之间的转换公式计算ΔS，ΔS表示为满足QoS要求而需要增加的总带宽大小；按照顺序遍历集合D中的元素，计算ΔS加上最小的传输带宽，并与当前QoS要求中的带宽要求作比较，将较大者更新为QoS要求中的带宽要求；其中，Δt与ΔS之间的转换公式如下：其中，S1为协作前的路径带宽,S2为协作后的路径的带宽，C为数据块长度，t1为协作前的传输时延，t2为协作后的传输时延，为协作前的发送时延,为协作后的发送时延，T0为传播时延，T为处理时延。优选地，所述步骤4包括如下步骤：步骤4.1：对集合P中的元素按照带宽从小到大进行排序；步骤4.2：根据宽带提升值，对集合P中每个元素Pij确定协作路径。优选地，在所述步骤4.2中，将QoS要求不满足的情况转换成带宽提升值，具体为：若QoS要求中带宽不满足，带宽提升值直接为QoS要求中的带宽要求减去Pij的当前带宽；若QoS要求中时延不满足，时延提升值为Pij的当前时延减去QoS要求中的时延要求，根据时延提升值，通过时延带宽转换计算带宽提升值。优选地，所述步骤4.2，包括如下步骤：步骤4.2.1：遍历Pij周围网络节点，寻找节点N1使得节点i与节点N1的通信带宽大于等于ΔS，同时节点j与节点N1的通信带宽大于等于ΔS；步骤4.2.2：找到符合条件的节点N1时，停止遍历；步骤4.2.3：将路径PiN1和PjN1加入原路由路径集合，其中，PiN1表示从节点i到N1之间的路径，PjN1表示从节点N1到节点j之间的路径。根据本专利技术提供的一种无线网络中基于适度服务的自适应协作转发系统，所述无线网络中基于适度服务的自适应协作转发系统使用上述的无线网络中基于适度服务的自适应协作转发方法。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术在满足用户的QoS要求的情况下，尽可能使网络流量和利用率达到最大值。本专利技术主要针对认知无线电网络中的传输QoS要求不满足且周围网络空闲时，借助临近节点的协作传输，尽可能满足用户的QoS要求。这种无线网络中基于适度服务的自适应协作转发方法能有效的提升网络利用率。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术无线网络中基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线网络中基于适度服务的自适应协作转发方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对网络内部无线电用户和空闲频带进行初始化；步骤2：对已知路由路径、QoS要求、已知节点周围网络空闲的相关参数进行获取；步骤3：对是否触发协作模式进行确定；步骤4：若触发协作模式，做出一系列的策略集。

【技术特征摘要】
1.一种无线网络中基于适度服务的自适应协作转发方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对网络内部无线电用户和空闲频带进行初始化；步骤2：对已知路由路径、QoS要求、已知节点周围网络空闲的相关参数进行获取；步骤3：对是否触发协作模式进行确定；步骤4：若触发协作模式，做出一系列的策略集；所述步骤3包括以下步骤：步骤3.1：检查已知路由路径是否全部满足QoS要求，并将不满足QoS要求的路径Pij放入待解决集合P，其中，Pij表示节点i与节点j之间的路径；步骤3.2：检查待解决集合P中每一项Pij周围网络是否空闲，若为空闲则将Pij赋值为true，否则赋值为false；步骤3.3：若待解决集合P中每一项Pij都为true，则做出决策：触发协作模式；否则，不触发；所述步骤4包括如下步骤：步骤4.1：对集合P中的元素按照带宽从小到大进行排序；步骤4.2：根据宽带提升值，对集合P中每个元素Pij确定协作路径；在所述步骤3.1中，需要检查已知路由路径是否满足QoS要求并计算相关数据，具体为：步骤3.1.1：比较集合D中所有元素的传输时延之和与QoS要求中的时延要求，更新QoS要求中的带宽要求，其中，集合D存放有已知路由路径Pij；步骤3.1.2：遍历集合D中的每个元素Pij，比较Pij的传输带宽和QoS要求中的带宽要求，然后将不满足QoS的路径Pij放入待解决集合P；步骤3.1.3：最后根据QoS要求与资源限制，按照顺序对集合P中每个元素Pij计算ΔSij，其中，ΔSij表示为满足QoS要求而需要增加的带宽大小；所述步骤3.1.1，具体为：若集合D中所有元素的传输时延之和大于QoS要求中的时延要求，则表示QoS要求中时延不满足，用Δt表示集合D中所有元素的传输时延之和大于QoS要求中的时延要求的差值，Δt同时代表为满足QoS要求而需要减少的时延大小；根据Δt，通过Δt与ΔS之间的转换公式计算ΔS，ΔS表示为满足QoS要求而需要增加的总带宽大小...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞龙，王玉凤，房新宇，栾志坤，张健桐，张杨，唐灿，过敏意，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31