一种面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法技术

技术编号:39241307 阅读:13 留言:0更新日期:2023-10-30 11:53
本发明专利技术公开了一种面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法,具体如下:建立层级网络拓扑结构,将无线mesh网络中的节点按照距离远近分为多个层级,层级之间的节点通过多跳路由相互连接;利用LSRP协议获取全局视图,并在每个层级中选择满足条件的节点作为关键路由节点;基于DDPG算法,从mesh网络中选择一条最优路径作为流媒体传输通道,通过路由节点传输流媒体数据;根据mesh网络负载和节点状态的变化,动态调整网络拓扑结构和路由节点,维持mesh网络的稳定性和实时性。本发明专利技术通过引入深度强化学习算法,优化了网络拓扑结构,提高了节点之间的通信效率,从而保障了传输过程中网络的稳定性和实时性。性和实时性。性和实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法


[0001]本专利技术涉及无线mesh网络路由
,特别是一种面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法。

技术介绍

[0002]无线mesh网络是一种多节点、无中心、自组织的无线多跳通信网络,其中每个节点都可以充当数据传输的路由器和终端设备,能完成发现以及维持到其它节点路由的功能,并且都能以任意方式动态地保持与其他单个或多个节点的连接通信。这种网络结构可以快速地建立和扩展,具有较强的自组织和自修复能力,因此在城市宽带无线接入、智能家居、工业物联网等领域得到了广泛的应用。
[0003]随着网络流媒体应用的发展,现阶段对无线mesh网络的要求也越来越高,需要保证高质量的流媒体传输,无线mesh网络面临着新的挑战。由于mesh网络中每个节点都可以充当路由器和终端设备,导致了网络的拓扑结构非常复杂,节点之间的通信效率较低。此外,流媒体数据传输过程中容易出现丢包和延迟等问题,容易导致视频卡顿和音频断续。同时,由于mesh网络无法动态调整网络结构,无法根据网络负载和节点状态的变化来优化网络拓扑结构和路由节点,因而网络的稳定性和实时性无法得到保证。
[0004]当前无线mesh网络中采用的路由方法如自适应路由算法可根据网络拓扑结构和传输质量,选择最佳的路由路径进行数据传输。这种算法可以提高网络性能和可靠性,但是需要消耗较多的计算资源和带宽资源;单一的距离向量路由算法具有简单、易于实现的特点,但是容易出现路由环路和计算误差等问题。总之,目前常见mesh网络路由方法未考虑无线mesh网络通信链路的不稳定性和动态性,路由环路的出现很容易导致网络拥塞和性能下降等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法,通过引入深度强化学习算法,优化网络拓扑结构,提高节点之间的通信效率,从而保障传输过程中网络的稳定性和实时性。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法,包括以下步骤:
[0007]步骤1,建立层级网络拓扑结构:将无线mesh网络中的节点按照距离远近分为多个层级,层级之间的节点通过多跳路由相互连接;
[0008]步骤2,选择关键路由节点:利用LSRP协议获取全局视图,并在每个层级中选择满足条件的节点作为关键路由节点;
[0009]步骤3,建立流媒体传输通道:基于DDPG算法,从mesh网络中选择一条最优路径作为流媒体传输通道,通过路由节点传输流媒体数据;
[0010]步骤4,动态调整网络拓扑结构:根据mesh网络负载和节点状态的变化,动态调整
网络拓扑结构和路由节点,维持mesh网络的稳定性和实时性。
[0011]本专利技术与现有技术相比,其显著优点为:
[0012](1)本专利技术采用距离向量算法将整个网络拓扑分层次处理,分层后的网络结构简单,使得网络管理及资源利用率大大提高;
[0013](2)本专利技术利用链路状态信息路由协议根据网络中各节点的度确定关键节点,排除了所有不能连通的路径,减轻了计算负担,减少了路径计算时间,加快数据流转发,使得节点之间通信效率高,能够保证流媒体传输的实时性和稳定性;
[0014](3)本专利技术在mesh网络选举关键节点,并在关键节点引入DDPG深度强化学习,赋予整个网络智能化,使得网络各节点在传输多媒体流量时具有最优化路由的能力,保证网络的稳定性和实时性。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的mesh网络模型图。
[0016]图2为本专利技术的面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法总体流程图。
[0017]图3为本专利技术的深度强化学习算法模型图。
具体实施方式
[0018]容易理解,依据本专利技术的技术方案,在不变更本专利技术的实质精神的情况下,本领域的一般技术人员可以想象出本专利技术的多种实施方式。因此,以下具体实施方式和附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明,而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限制或限定。
[0019]现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。
[0020]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。
[0021]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0022]在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0023]结合图1,本专利技术一种面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法,包括以下步骤:
[0024]步骤1,建立层级网络拓扑结构:将无线mesh网络中的节点按照距离远近分为多个层级,层级之间的节点通过多跳路由相互连接;
[0025]步骤2,选择关键路由节点:利用LSRP协议获取全局视图,并在每个层级中选择满足条件的节点作为关键路由节点;所选取的关键路由节点具有更强的计算和通信能力,可以快速地转发数据包;
[0026]步骤3,建立流媒体传输通道:基于DDPG算法,从mesh网络中选择一条最优路径作为流媒体传输通道,通过路由节点传输流媒体数据;
[0027]步骤4,动态调整网络拓扑结构:根据mesh网络负载和节点状态的变化,动态调整
网络拓扑结构和路由节点,维持mesh网络的稳定性和实时性。
[0028]作为一种具体示例,步骤1中,建立层级网络拓扑结构,具体过程如下:
[0029]步骤1.1,使用距离向量算法(Distance Vector Algorithm,DVA)计算mesh网络中各个节点之间的距离和路径;
[0030]步骤1.2,根据节点之间的距离,将mesh网络中的节点分为多个层级,层级越高的节点距离mesh网络中心越近,层级越低的节点距离mesh网络中心越远;
[0031]步骤1.3,通过多跳路由相互连接,形成层级网络拓扑结构。
[0032]作为一种具体示例,步骤1.1中,使用距离向量算法DVA计算mesh网络中各个节点之间的距离和路径,具体过程如下:
[0033](1

1)设mesh网络中有n个节点,分别为1,2,3,...,n,将节点之间的距离表示为一个n*n的节点距离矩阵
[0034][0035]定义一个n*n的最短路径矩阵
[0036][0037]其中,D
ij
表示节点i到节点j的距离,P
ij
表示从节点i到节点j的最短路径经过的中间节点;i=1,2,3,...,n,j=1,2,3,...,n;
[0038](1

2)初始化矩阵D和P,将矩阵D本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,建立层级网络拓扑结构:将无线mesh网络中的节点按照距离远近分为多个层级,层级之间的节点通过多跳路由相互连接;步骤2,选择关键路由节点:利用LSRP协议获取全局视图,并在每个层级中选择满足条件的节点作为关键路由节点;步骤3,建立流媒体传输通道:基于DDPG算法,从mesh网络中选择一条最优路径作为流媒体传输通道,通过路由节点传输流媒体数据;步骤4,动态调整网络拓扑结构:根据mesh网络负载和节点状态的变化,动态调整网络拓扑结构和路由节点,维持mesh网络的稳定性和实时性。2.根据权利要求1所述的面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法,其特征在于,步骤1中,建立层级网络拓扑结构,具体过程如下:步骤1.1,使用距离向量算法DVA计算mesh网络中各个节点之间的距离和路径;步骤1.2,根据节点之间的距离,将mesh网络中的节点分为多个层级,层级越高的节点距离mesh网络中心越近,层级越低的节点距离mesh网络中心越远;步骤1.3,通过多跳路由相互连接,形成层级网络拓扑结构。3.根据权利要求2所述的面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法,其特征在于,步骤1.1中,使用距离向量算法DVA计算mesh网络中各个节点之间的距离和路径,具体过程如下:(1

1)设mesh网络中有n个节点,分别为1,2,3,...,n,将节点之间的距离表示为一个n*n的节点距离矩阵;定义一个n*n的最短路径矩阵;其中,D
ij
表示节点i到节点j的距离,P
ij
表示从节点i到节点j的最短路径经过的中间节点;i=1,2,3,...,n,j=1,2,3,...,n;(1

2)初始化矩阵D和P,将矩阵D和P的对角线元素初始化为0,表示节点到自身的距离为0,将矩阵D中的其余元素初始化为无穷大,表示节点之间暂时无法到达,将矩阵P中的所有元素初始化为

1,表示暂无最短路径;(1

3)迭代计算:每个节点都维护一个距离向量表,表中记录了该节点到其他节点的距离;在迭代过程中,各节点向周围节点发送自己的距离向量,其他节点接收到距离向量后,根据当前节点的距离向量更新自己的距离向量和最短路径矩阵;(1

4)当所有节点的距离向量和最短路径矩阵不再发生改变时,迭代计算结束,得到mesh网络中每个节点之间的距离和路径。4.根据权利要求3所述的面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法,其特征在于,步骤
(1

3)中,根据当前节点的距离向量更新自己的距离向量和最短路径矩阵,具体过程如下:

节点i接收到节点j的距离向量后,将自己的距离向量D
ij
更新为D
xy
;其中k为节点i的相邻节点,表示从节点j到节点k的最短距离;

如果节点i的距离向量发生了改变,则更新最短路径矩阵P
ij
为j,表示从节点i到节点j的最短路径经过节点j。5.根据权利要求4所述的面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法,其特征在于,步骤2中,选择关键路由节点的具体过程如下:步骤2.1,将各节点距离矢量的距离矩阵D和最短路径矩阵P封装进HELLO报文,随后在全网各节点进行广播链路状态信息,链路状态信息包括连接到的邻居节点、距离,从而获取全网链路状态拓扑图,生成邻接图G(V,E),其中V表示路由节点集,E表示网络链路集;步骤2.2,根据邻接图G(V,E),计算网络各层中各节点的度;步骤2.3,根据各层各节点度的大小,选择度值大于设定值的节点作为各层的关键节点,所选择的关键路由节点满足计算和通信能力要求,并且转发数据包的速度大于设定值;步骤2.4,当网络拓扑结构发生变化时更新邻接图G(V,E),并按最短路径优先选择更新路由表以及目标节点信息,进而计算出各节点的度。6.根据权利要求5所述的面向流媒体传输的无线mesh网络路由方法,其特征在于,步骤2.2中,计算网络各层中各节点的度,计算公式为:;其中,节点i的度值D
i
表明了节点i在与网络中各节点的连...

【专利技术属性】
技术研发人员:任保全李金城李洪钧王莹
申请(专利权)人:军事科学院系统工程研究院系统总体研究所
类型:发明
国别省市:

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