基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法技术

本发明专利技术属于信息数据处理技术领域，公开了一种基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法；提出了一个新的指标“链路质量”(LQ)；它不仅刻画了链路的相对位置对于链路性能的影响，同时，也考虑了传输开销以及数据投递率；基于这个指标，本发明专利技术设计了一个高速道路场景下基于802.11的感知链路质量的机会路由协议；利用这个机制，多跳的传输性能可以极大的提升；仿真显示该协议在数据的投递率和端到端的传输时延方面都要优于对比技术的性能。

【技术实现步骤摘要】
基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法
本专利技术属于信息数据处理
，尤其涉及一种基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法。
技术介绍
车载自组织网络(VANETs)由于其在安全和娱乐应用方面的潜力，已经吸引了越来越多的关注。为了保障具有一定服务质量(QoS)的各种应用需求，车载自组织网络主要支持一下通信方式：车-车，车-路边设施，以及结合两者的混合结构。作为移动自组织网络的一个分类，车载自组织网络有自身独有的特点，比如，节点高度移动性，拓扑动态变化等。这些容易造成链路的不稳定性，从而影响信息的传输。为了解决这个问题，已经有许多的机制被提出：为了提升信息传输的可用性，EG-RAODV利用演化图理论建立了高速道路场景下车间的通信模型。该模型刻画了动态拓扑的演化特征，能够在发送信息之前决定鲁棒的路由。然而，它不能反映信道的性能。GPSR-R完善了GPSR协议。它在选择下一跳节点中继数据的过程中，考虑了节点间链路的稳定性，进而提出了一个链路稳定性的概率分析模型。通过该模型，一系列的节点被选择，来建立一条从源节点到目的节点之间的路由。然而，相对于GPSR协议，该协议的时延有略微的增加。因为成功传输一个数据给多个节点的概率大于给一个特定节点的概率，所以另外一个提升车载网络稳定性的方法是采用“任播”路由。基于“任播”的概念，LLA引入了一个链路开销的特殊指标。该指标结合了传输投递率和链路稳定性来反映不同链路的性能。基于该指标，在源节点和目的节点之间的路由可以通过LLA机制建立。但该协议没有考虑链路的相对位置对于网络性能的影响。现在虽有很多指标用于刻画多跳链路的传输性能，比如，ETX，ETF，PRR，ETOP，但是它们主要关注的是估计节点之间链路的性能，并没有反映节点自身的传输性能。所以，用这样的测量指标容易产生次优的方案而影响路由的性能。如此的问题已经被一些实验所验证，比如，GreenOrbs。这将进一步影响数据传输的稳定性。假设在一对节点之间存在两条路径。每条路径有相同的链路组成，但是链路的位置不同。如果利用传统的指标，比如，ETX，来评估不同路径的性能，则结果是一样的，而事实上两者却并不相同。这是因为它并没有考虑节点内部的性能，所以就没能刻画链路的相对位置对于网性能的影响。综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术没有考虑组成路由的链路的相对位置对于数据传输的影响；ETOP和QoF分析了链路位置的影响，不过，它们没有考虑节点的移动、信号衰落、信道竞争、隐藏终端等要素；SPRE虽然反映了链路的特性，却没有考虑传输的时间，同时，它也不适合高速场景。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法。本专利技术是这样实现的，一种基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法，所述基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法包括：测量链路在传输开销和信息投递率方面的性能，当数据传输成功时所需要的链路质量LQn为：LPDRn表示信息投递率，也就是数据成功传输的概率：LCn表示数据从节点n到节点1传输过程中因为失败所造成的开销：其中ti(i-1)表示节点i和i-1之间的一跳传输时延。根据链路质量LQn方程，在任播机制下，从节点i到节点d的LQn被表示为：其中Mk＝LPDRk。进一步，pij作为发送节点i和接收节点j之间的信息投递率；假设每个节点只有一次发送机会,数据从源节点n向目的节点1发送过程中，在节点k丢失的概率为：数据从节点n到节点1传输过程中因为失败所造成的开销LCn为：其中ti(i-1)表示节点i和i-1之间的一跳传输时延；根据公式计算期望开销所需要的信息可以通过迭代的一跳信息交互获得。进一步，为应对节点的移动性以及保障信息的快速传输，结合链路稳定性以及一跳传输距离，定义一个自适应的一跳选择指标链路可用性：dj表示一跳传输距离；R表示节点的通信半径；rj(Tl)一跳链路稳定性，即节点i和j的链路在给定时间Tl内保持有效的概率；其中μ和σ2各自表示速度的平均值和相应的方差。进一步，根据方程(5),，选择Ni个可用的一跳邻居节点作为下一跳选择的候选者；它们和发送节点之间的链路可用性均超过一个给定的阈值；对于其中一个节点j,它的优先级是根据相应的LQ排序，当比它优先级高的节点若都没有成功收到发送节点的信息，它将作为中继节点，而这个情况发送的概率为:根据LQn，LQi越小，节点i的优先级越高。进一步，在任播机制下，从节点i到节点d路由协议方法包括：对于V的每个节点i,设置LQi＝∞,Ji＝0；设置LQd＝0,N＝V；WhileD＝D∪{j}；对于每个边(i,j)；J＝Ji∪{j}；IfLQi＜LQj；Ji＝J；结束；其中，V:节点的集合；Cj:在任播机制下，从节点j到节点d的链路质量；D:具有到目的节点链路质量的节点的集合；N:到目的节点还没有链路质量的节点的集合；J:传输节点集合；Ji:从节点i到节点d的传输节点集合。进一步，在任播机制下，从节点i到节点d路由协议方法通过在任播机制下，从节点i到节点d路由协议方法，每个节点得到自己到目的节点的最小的LQi；当节点i想要通过多跳传输向目的节点d传输信息时候，每个节点首先检查目的节点是否在每个节点的通信范围；若在，就直接传输；否则，每个节点尝试把数据传给邻居节点当中具有最小LQi的节点；若这次传输失败，每个节点会根据节点到目的节点LQi的降序把数据传给第二个节点；以此类推，直到有节点成功接收到目的节点的最小的LQi信息；这时候，成功接收信息的节点重复以上过程，直到目的节点成功接收到自己目的节点的最小的LQi信息。本专利技术的优点及积极效果为：为了基于不同的应用需求设计一个协议，路由指标可以定量的评估路由的有效性，在选择最优路由的过程中发挥着重要的作用，直接影响网络的性能。在本专利技术中，不同以往的工作，提出了一个新的指标“链路质量”(LQ)。它不仅刻画了链路的相对位置对于链路性能的影响，同时，也考虑了传输开销以及数据投递率。基于这个指标，本专利技术提出了一个高速道路场景下基于802.11的感知链路质量的机会路由协议。利用这个机制，多跳的传输性能可以极大的提升。该协议的仿真场景：本专利技术用SUMO和MOVE工具产生实际城市的道路环境。给定的区域为2000m*1500m,有15个路口和22个双向车道。每个节点的节点位置随机分布在该区域，速度区间为30km/h-60km/h，在每个路口随机的选择方向。IEEE802.11的DCF协议用来作为MAC层的协议。每个节点的传输范围为250m，信道的传输速率为2Mbp/s，CBR用于产生网络的数据流。周期性的beacon用于节点之间交互信息，间隔长度是1s，过期时间是5s。对比的协议为GPSR和ExOR。数据投递率：相比于GPRS和ExOR,我们提出的协议考虑了数据传输失败时候的开销，同时充分利用了网络的资源获得最优的性能，此外，在做路由决定时候也开发了相邻路段的信息，因此，在数据投递率方面分别有22.85％和8.09％的提升。端到端时延：相比于GRRS和ExOR，我们提出的协议考虑了网络资源的开销以及相邻路段的性能，所以在一定程度上保障了数据传输的效率，降低了局部优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法，其特征在于，所述基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法包括：测量链路在传输开销和信息投递率方面的性能，当数据传输成功时所需要的链路质量LQ

【技术特征摘要】
1.一种基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法，其特征在于，所述基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法包括：测量链路在传输开销和信息投递率方面的性能，当数据传输成功时所需要的链路质量LQn为：LPDRn表示信息投递率，也就是数据成功传输的概率：LCn表示数据从节点n到节点1传输过程中因为失败所造成的开销：其中ti(i-1)表示节点i和i-1之间的一跳传输时延；根据链路质量LQn方程，在任播机制下，从节点i到节点d的链路质量LQn被表示为：其中Mk＝LPDRk。2.如权利要求1所述的基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法，其特征在于，pij作为发送节点i和接收节点j之间的信息投递率；假设每个节点只有一次发送机会,数据在从源节点n向目的节点1发送过程中，在节点k丢失的概率为：数据从节点n到节点1传输过程中因为失败所造成的开销LCn为：其中ti(i-1)表示节点i和i-1之间的一跳传输时延；根据上式计算期望开销所需要的信息可以通过迭代的一跳信息交互获得。3.如权利要求1所述的基于802.11的感知链路质量的机会路由协议方法，其特征在于，为应对节点的移动性以及保障信息的快速传输，结合链路稳定性以及一跳传输距离，定义一个自适应的一跳选择指标链路可用性：dj表示一跳传输距离；R表示节点的通信半径；rj(Tl)一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，刘雷，吕婧华，吕宁，候蓉晖，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61