JP6945897B2 - Wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on quality of service assurance - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信の技術分野に属し、具体的に、サービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズムに関する。 The present invention belongs to the technical field of wireless communication, and specifically relates to a wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on service quality assurance.
従来の無線ローカルエリアネットワーク(Wireless LAN)において、各ユーザは、無線リンクを介して固定アクセスポイント(AP:Access Point)に接続する方式でネットワークにアクセスすることが可能で、これは、シングルホップネットワーク構造に属する。この方式は、有線接続の方式に比べて、ユーザにより利便性を与えている。しかしながら、固定APとユーザとの間の無線通信の範囲が限られており、且つ障害物が両ポイントの間の通信に大きく影響するため、従来の無線ローカルエリアネットワークでは、理想的なカバレッジ及びスケーラビリティを達することは、困難である。 In a conventional wireless local area network (Wireless LAN), each user can access the network by connecting to a fixed access point (AP: Access Point) via a wireless link, which is a single-hop network. It belongs to the structure. This method provides more convenience to the user than the wired connection method. However, the range of wireless communication between the fixed AP and the user is limited, and obstacles greatly affect the communication between both points, so conventional wireless local area networks have ideal coverage and scalability. Is difficult to reach.
無線メッシュネットワーク(WMN:Wireless Mesh Networks)は、典型的な無線マルチホップネットワークの1つであり、自己組織性、柔軟なネットワーキング、複数のアクセス方法との互換性等の優れた点を持って、自己組織無線ネットワークの中でも、最も有望なネットワーキング技術の1つと言われており、現在、緊急通信や軍事応用等に多大な貢献をしており、幅広い応用の見込みがある。従来の無線ローカルエリアネットワークに比べて、無線メッシュネットワークにおいて、各ノードは、アクセスポイントとされてもよいし、ルーターとされてもよく、いずれの場合も、1つ又は複数の他のピアノードと通信して、マルチホップネットワーク構造を形成することができる。このようなマルチホップネットワーク構造により、無線メッシュネットワークは、NLOS伝送をサポートする特性を有し、この特性によって、ネットワークによるデータ伝送時に、障害物を効果的に回避し、シングルホップネットワーク環境内の通信死角を無くすことができる。また、無線メッシュネットワークのマルチホップ伝送構造は、一連の中継ノードを選択することで、遠距離のデータ伝送を達成することができ、そのカバレッジ及びスケーラビリティが、従来の無線ローカルエリアネットワークの方式に比べて大きく向上している。 A wireless mesh network (WMN: Wireless Mesh Networks) is one of the typical wireless multi-hop networks, and has excellent points such as self-organization, flexible networking, and compatibility with multiple access methods. It is said to be one of the most promising networking technologies among self-organized wireless networks, and is currently making a great contribution to emergency communications and military applications, and is expected to have a wide range of applications. Compared to traditional wireless local area networks, in a wireless mesh network, each node may be an access point or a router, in which case it communicates with one or more other peer nodes. Thus, a multi-hop network structure can be formed. With such a multi-hop network structure, the wireless mesh network has the property of supporting NLOS transmission, which effectively avoids obstacles during data transmission by the network and communicates within the single-hop network environment. The blind spot can be eliminated. In addition, the multi-hop transmission structure of the wireless mesh network can achieve long-distance data transmission by selecting a series of relay nodes, and its coverage and scalability are compared with the conventional wireless local area network method. Has greatly improved.
一方で、無線マルチホップネットワークは、ルーティング設計にチャレンジをもたらしている。ネットワーキング方式において、無線メッシュネットワークと、ad−hocネットワークとは、ある程度で似ているが、従来のad−hocネットワークネットワーキングの方式のほうは、通信の実現可能性により重点を置いている。無線メッシュネットワークにとって、データ伝送のサービス品質要求にさらに重点を置くためには、無線マルチホップネットワークで用いられていた従来のルーティングプロトコルは、すでに要求を満たせなくなっており、新しいルーティングアルゴリズムを設計して、データ伝送のサービス品質要求が満たされるようにする必要がある。 On the other hand, wireless multi-hop networks pose a challenge to routing design. In the networking method, the wireless mesh network and the ad-hoc network are similar to some extent, but the conventional ad-hoc network networking method places more emphasis on the feasibility of communication. To further focus on the service quality requirements of data transmission for wireless mesh networks, traditional routing protocols used in wireless multi-hop networks are no longer able to meet the requirements, and new routing algorithms have been designed. , Data transmission service quality requirements need to be met.
日和見ルーティング(OP:Opportunity Routing)は、マサチューセッツ工科大学の研究者が提案したルーティング策略であり、無線マルチホップネットワークに適用可能である。従来のルーティング策略と異なり、日和見ルーティングは、データを転送する時に固定の伝送経路を形成しておらず、無線ネットワークのブロードキャスト伝送特性を用いて、データを複数の近隣ノードにブロードキャストし、一定のルーティングメトリックに基づいて、最適な近隣ノードを次ホップとして選択してデータ転送を継続する。このようなルーティング策略は、無線ネットワークの複雑な環境にうまく適応して、リアルタイムなネットワーク状態に応じて、最適な次ホップを選択して伝送することができ、無線マルチホップネットワークのルーティング性能を大幅向上させており、信頼性及び冗長性に一定の優れた点がある。 Opportunity Routing (OP) is a routing strategy proposed by researchers at the Massachusetts Institute of Technology and is applicable to wireless multi-hop networks. Unlike traditional routing strategies, opportunistic routing does not form a fixed transmission path when transferring data, and uses the broadcast transmission characteristics of wireless networks to broadcast data to multiple neighboring nodes for constant routing. Based on the metric, select the best neighbor node as the next hop to continue data transfer. Such a routing strategy can be well adapted to the complex environment of a wireless network and can select and transmit the optimum next hop according to the real-time network state, greatly improving the routing performance of the wireless multi-hop network. It has been improved and has certain advantages in reliability and redundancy.
本発明の目的は、日和見ルーティング思想の元で、ネットワークのリアルタイムな状態及びデータ伝送に必要なサービス品質要求も参照して、ネットワークリソースの利用率及びルーティングの信頼性を効果的に向上させる、サービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズムを提供することにある。 An object of the present invention is a service that effectively improves the utilization rate of network resources and the reliability of routing by referring to the real-time state of the network and the service quality requirements required for data transmission based on the concept of opportunistic routing. The purpose is to provide a wireless mesh network optimistic routing algorithm based on quality assurance.
上記目的を達成するために、サービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズムは、
無線メッシュネットワー内の各ノードは、周期的に情報を交換して、近隣テーブルを保持及び更新し、次ホップ近隣ノードの状態情報を獲得するステップS1と、
データを転送する必要のあるノードは、ルーティング要求をブロードキャストし、ルーティング要求を受け取った近隣ノードは、目的ノードとの間の距離を算出し、データを転送する必要のあるノードにルーティング応答を返信するステップS2と、
データを転送する必要のあるノードは、受け取ったルーティング応答に基づいて、ルーティング応答を返信した近隣ノードを使用可能な近隣ノードセットとして構築し、自身と目的ノードとの距離と、近隣ノードと目的ノードとの距離との差分に応じて、使用可能な次ホップノードとして適切な近隣ノードを選択して、使用可能な次ホップノードセットを構築するステップS3と、
データを転送する必要のあるノードは、データに必要なサービス品質要求、及び、使用可能な次ホップノードとの間のチャネル容量の推定値に応じて、情報交換遅延に対するチャネル容量の比をメトリック値として設定して候補次ホップノードセットを選択し、候補次ホップノードセット内でメトリック値に基づいてノードに優先順位を付け、優先順位に従って順番にデータを転送するステップS4と、
転送データを受け取った各近隣ノードは、確認文字を返すためのタイマーを優先順位に従って設定し、データ転送を開始する時間を決定するステップS5と、
データを転送する必要のあるノードは、いずれかの候補次ホップノードから返された確認文字を受け取ると、現在のルーティングプロセスを終了するステップS6と、
ルーティングが目的ノードに辿り着くまで、上記のステップS1〜S6を繰り返すステップS7と、を含む。
To achieve the above objectives, the wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on quality of service is
Each node in the wireless mesh network periodically exchanges information, holds and updates the neighbor table, and acquires the state information of the next hop neighbor node.
The node that needs to transfer the data broadcasts the routing request, and the neighboring node that receives the routing request calculates the distance to the target node and returns the routing response to the node that needs to transfer the data. Step S2 and
Based on the received routing response, the node that needs to transfer data builds the neighboring node that returned the routing response as a usable neighboring node set, the distance between itself and the target node, and the neighboring node and the target node. Step S3, which selects an appropriate neighboring node as a usable next hop node according to the difference from the distance to and builds a usable next hop node set,
Nodes that need to transfer data measure the ratio of channel capacity to information exchange delay as a metric, depending on the quality of service requirements required for the data and the estimated channel capacity to the next available next hop node. Step S4, in which the candidate next hop node set is selected, the nodes are prioritized based on the metric value in the candidate next hop node set, and the data is transferred in order according to the priority.
Each neighboring node that receives the transfer data sets a timer for returning a confirmation character according to the priority, and determines the time to start the data transfer in step S5.
When the node that needs to transfer data receives the confirmation character returned from any of the candidate next hop nodes, it ends the current routing process in step S6.
It includes step S7, which repeats the above steps S1 to S6 until the routing reaches the target node.
本発明の好ましい案として、ステップS1において、無線メッシュネットワーク内の各ノードは、周期的にHello電文情報を交換して、近隣ノードの状態情報であって、情報交換遅延とチャネル容量の推定値とを含む状態情報をリアルタイムに獲得する。 As a preferred proposal of the present invention, in step S1, each node in the wireless mesh network periodically exchanges Hello telegram information to obtain the state information of neighboring nodes, which is the information exchange delay and the estimated value of the channel capacitance. Acquire state information including in real time.
更に好ましくは、チャネル容量の推定値の計算式は、
であり、iは、データを転送する必要のあるノード、jは、隣接ノード、γは、経路損失係数であり、hijは、データを転送する必要のあるノードiと近隣ノードjとの間のチャネルゲインを表し、Bは、利用可能な帯域幅、Pは、ノード送信信号パワー、n0/2は、ホワイトノイズのパワースペクトル密度、Dist(i,j)は、データを転送する必要のあるノードiと近隣ノードjとの間の距離である。
More preferably, the formula for calculating the estimated channel capacity is:
I is a node that needs to transfer data, j is an adjacent node, γ is a path loss coefficient, and hij is between a node i that needs to transfer data and a neighboring node j. of represents channel gain, B is bandwidth available, P is a node transmitting signal power, n 0/2, the power spectral density of white noise, Dist (i, j) is the need to transfer data The distance between a certain node i and a neighboring node j.
好ましくは、ステップS2において、データを転送する必要のあるノードは、近隣ノードに目的ノードがあるかどうかを最初に判断し、あるのであれば、そのまま転送し、そうでなければ、ルーティング要求をブロードキャストする。 Preferably, in step S2, the node that needs to transfer the data first determines if there is a target node in the neighboring node, if so, transfers it as is, otherwise broadcasts the routing request. do.
好ましくは、ステップS3において、データを転送する必要のあるノードと目的ノードとの距離と、近隣ノードと目的ノードとの距離との差分の式は、
であり、Dist(i,d)は、データを転送する必要のあるノードiと目的ノードdとの間の距離、Dist(j,d)は、近隣ノードjと目的ノードdとの間の距離、Dijは、距離スパン値であり、距離スパン値Dijが0よりも小さければ、近隣ノードjのほうが目的ノードdから離れており、使用可能な次ホップノードとして適切ではないとし、距離スパン値Dijが0よりも大きければ、近隣ノードjのほうが目的ノードdに近づいており、使用可能な次ホップノードとして適切であるとし、使用可能な次ホップノードセットを構築する。
Preferably, in step S3, the formula for the difference between the distance between the node for which data needs to be transferred and the target node and the distance between the neighboring node and the target node is
Dist (i, d) is the distance between the node i and the target node d for which data needs to be transferred, and Dist (j, d) is the distance between the neighboring node j and the target node d. , D ij is a distance span value, and if the distance span value D ij is smaller than 0, it is assumed that the neighboring node j is farther from the target node d and is not suitable as a usable next hop node, and the distance span. If the value D ij is greater than 0, it is assumed that the neighboring node j is closer to the target node d and is suitable as a usable next hop node, and a usable next hop node set is constructed.
好ましくは、ステップS4において、
使用可能な次ホップノードセットに候補次ホップノードがなければ、使用可能な近隣ノードセットから所定数のノードを選択して候補次ホップノードセットを構築し、
使用可能な次ホップノードセット内のノード数が所定の候補ノード数上限以下であれば、そのまま候補次ホップノードセットとして選択し、
使用可能な次ホップノードセット内のノード数が所定の候補ノード数上限を超えていれば、ヒューリスティックアルゴリズムにより、使用可能な次ホップノードセットから、リンク品質及びサービス品質の要求に応じて候補次ホップノードセットを選択する。
Preferably, in step S4
If there is no candidate next hop node in the available next hop node set, select a predetermined number of nodes from the available neighbor node set to build the candidate next hop node set.
If the number of nodes in the available next hop node set is less than or equal to the predetermined upper limit of the number of candidate nodes, select it as the candidate next hop node set as it is, and select it as it is.
If the number of nodes in the available next hop node set exceeds a given candidate node limit, the heuristic algorithm will allow the available next hop node set to be candidate next hops as required for link quality and quality of service. Select a node set.
更に好ましくは、サービス品質は、転送成功確率及び遅延を含み、転送成功確率について、式(1)によってチャネル容量の推定値ci,jを最初に獲得し、チャネル容量推定値ci,jがトラフィックに必要な伝送率Rよりも大きい場合に限って、近隣ノードjを介する転送が成功可能であることで、転送成功確率pi,jは、pi,j=P(ci,j≧R)となり、
式(1)によれば、ci,j≧Rは、
と等価し、レイリーフェージングに従うチャネルにおいて、データを転送する必要のあるノードiと近隣ノードjとの間のチャネルゲインhij同士は、互いに独立しており、且つ、|hij|2は、パラメータがσij −2となる指数分布に従い、
もし、
とすると、ノードiは、ノードjを介する転送の成功確率が、
となり、ノードiは、近隣ノードjを介するデータ転送のシングルホップ総遅延tKが、
となり、TCは、データを転送する必要のあるノードiがチャネル媒体を競争する時間、THは、情報交換遅延、TDATAは、データ伝送の時間、TSIFSは、短いフレーム間スペース、TACKは、ACKを送信するレスポンス時間であり、
もし選択した候補次ホップノードセットF(i)にn個の候補ノードある場合、データを転送する必要のあるノードiのデータ転送のシングルホップ平均総遅延E(T(i))、シングルホップ平均チャネル容量E(C(i))の式は、
となり、pi,Kは、データを転送する必要のあるノードiから優先順位がKとなるノードまでデータ転送が成功する確率を表し、ci,Kは、データを転送する必要のあるノードiと優先順位がKとなるノードとの間のチャネル容量を表し、もし、データを転送する必要のあるノードiが、分析により、トラフィック遅延への要求がL、データ伝送速率への要求がR、ノード間の通信距離がrcであるとして決定した場合、候補次ホップノードセットF(i)の選択は、
に変換され、情報交換遅延THに対するチャネル容量の推定値ci,jの比の大きさに応じて、比が大きいほど、ノードの優先順位が高くなるようにデータ転送の優先順位を決定する。
More preferably, the quality of service includes the transfer success probability and the delay, and for the transfer success probability, the channel capacity estimates ci and j are first obtained by the equation (1), and the channel capacity estimates ci and j are used. Since the transfer via the neighboring node j can be successful only when the transmission rate R required for the traffic is larger, the transfer success probability pi, j is pi, j = P (ci , j ≧). R) and
According to the equation (1), ci , j ≧ R is
In a channel that is equivalent to and follows Rayleigh fading, the channel gains h ij between the node i and the neighboring node j that need to transfer data are independent of each other, and | h ij | 2 is a parameter. According to the exponential distribution where is σ ij -2
if,
Then, the node i has a success probability of transfer via the node j.
Therefore, the node i has a single-hop total delay t K of data transfer via the neighboring node j.
Next, T C is the time that needs to transfer data node i to compete the channel medium, T H is information exchange delay, T DATA is the time of data transmission, T SIFS is shorter interframe space, T ACK is the response time to send ACK,
If there are n candidate nodes in the selected candidate next-hop node set F (i), the single-hop average total delay E (T (i)), single-hop average of the data transfer of the node i for which data needs to be transferred. The formula for the channel capacitance E (C (i)) is
Next, p i, K represents the probability that the data transfer from node i that need to transfer data to the node priority is K is successful, c i, K is a node i that need to transfer data Represents the channel capacity between when the communication distance between nodes is determined as a r c, the selection of candidate next hop node set F (i) is
Is converted into, depending on the estimated value c i, the magnitude of the ratio of the j channel capacity for information exchange delay T H, the larger the ratio is large, prioritizing data transfer as priority node is higher ..
好ましくは、ステップS5において、優先順位Kに従って、確認文字を返すためのタイマーK(TSIFS+TACK)を設定し、TSIFSは、短いフレーム間スペース、TACKは、確認文字を送信するレスポンス時間であり、
優先順位がKとなるノードは、そのタイマーが満了になっても、優先順位のより高いノードから返されるデータ転送についての確認文字に対する確認を受け取れなかった場合、自身を次ホップノードとして、確認文字をブロードキャストし、ステップS2〜S5を繰り返してデータを転送し、
優先順位がKとなるノードは、そのタイマーが満了になる前に、他のノードによりブロードキャストされる確認文字を受け取った場合、転送データを削除してルーティングプロセスを終了する。
Preferably, in step S5, a timer K (T SIFS + T ACK ) for returning a confirmation character is set according to the priority K, T SIFS is a short inter-frame space, and T ACK is a response time for transmitting the confirmation character. And
If the node with the priority K does not receive confirmation for the confirmation character for data transfer returned from the node with the higher priority even if the timer expires, it considers itself as the next hop node and the confirmation character. Is broadcast, and steps S2 to S5 are repeated to transfer the data.
If a node with a priority of K receives a confirmation character broadcast by another node before its timer expires, it deletes the transfer data and terminates the routing process.
好ましくは、ステップS6において、データを転送する必要のあるノードは、いずれのノードからも、確認文字に対する確認情報を受け取れなかった場合、キャッシュリソースを用いて転送すべきデータを一時的にキャッシュし、ステップS2〜S6を繰り返して転送プロセスを継続し、ネットワーク状態が回復した後、適切な候補次ホップノードを見つけてデータ転送を続行する。 Preferably, in step S6, if the node that needs to transfer the data cannot receive the confirmation information for the confirmation character from any of the nodes, the cache resource is used to temporarily cache the data to be transferred. Steps S2 to S6 are repeated to continue the transfer process, and after the network state is restored, a suitable candidate next hop node is found and data transfer is continued.
本発明の有益な効果として、該アルゴリズムは、ネットワークリンクのリアルタイムな状態を参照して、候補次ホップノードを選択してデータを転送する過程において、サービス品質要求を十分に考慮して、候補次ホップノードに優先順位を付け、データ転送の信頼性を保証しているため、ネットワークのリアルタイムな利用效率を向上させた上で、データ転送のサービス品質要求を効果的に保証している。 As a beneficial effect of the present invention, the algorithm refers to the real-time state of the network link and takes into account the quality of service requirements in the process of selecting and transferring data to the candidate order hop node. By prioritizing hop nodes and guaranteeing the reliability of data transfer, the service quality requirements of data transfer are effectively guaranteed while improving the real-time utilization efficiency of the network.
以下、図面を参照して本発明を更に説明する。
実施例一
図1を参照して、本実施例によるサービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズムは、
無線メッシュネットワー内の各ノードは、周期的に情報を交換して、近隣テーブルを保持及び更新し、次ホップ近隣ノードの状態情報を獲得するステップS1と、
データを転送する必要のあるノードは、ルーティング要求をブロードキャストし、ルーティング要求を受け取った近隣ノードは、目的ノードとの間の距離を算出し、データを転送する必要のあるノードにルーティング応答を返信するステップS2と、
データを転送する必要のあるノードは、受け取ったルーティング応答に基づいて、ルーティング応答を返信した近隣ノードを使用可能な近隣ノードセットとして構築し、自身と目的ノードとの距離と、近隣ノードと目的ノードとの距離との差分に応じて、使用可能な次ホップノードとして適切な近隣ノードを選択して、使用可能な次ホップノードセットを構築するステップS3と、
データを転送する必要のあるノードは、データに必要なサービス品質要求、及び、使用可能な次ホップノードとの間のチャネル容量の推定値に応じて、情報交換遅延に対するチャネル容量の比をメトリック値として設定して候補次ホップノードセットを選択し、候補次ホップノードセット内でメトリック値に基づいてノードに優先順位を付け、優先順位に従って順番にデータを転送するステップS4と、
転送データを受け取った各近隣ノードは、確認文字を返すためのタイマーを優先順位に従って設定し、データ転送を開始する時間を決定するステップS5と、
データを転送する必要のあるノードは、いずれかの候補次ホップノードから返された確認文字を受け取ると、現在のルーティングプロセスを終了するステップS6と、
ルーティングが目的ノードに辿り着くまで、上記のステップS1〜S6を繰り返すステップS7と、を含む。
Example 1 With reference to FIG. 1, the wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on the quality of service assurance according to this embodiment is described.
Each node in the wireless mesh network periodically exchanges information, holds and updates the neighbor table, and acquires the state information of the next hop neighbor node.
The node that needs to transfer the data broadcasts the routing request, and the neighboring node that receives the routing request calculates the distance to the target node and returns the routing response to the node that needs to transfer the data. Step S2 and
Based on the received routing response, the node that needs to transfer data builds the neighboring node that returned the routing response as a usable neighboring node set, the distance between itself and the target node, and the neighboring node and the target node. Step S3, which selects an appropriate neighboring node as a usable next hop node according to the difference from the distance to and builds a usable next hop node set,
Nodes that need to transfer data measure the ratio of channel capacity to information exchange delay as a metric, depending on the quality of service requirements required for the data and the estimated channel capacity to the next available next hop node. Step S4, in which the candidate next hop node set is selected, the nodes are prioritized based on the metric value in the candidate next hop node set, and the data is transferred in order according to the priority.
Each neighboring node that receives the transfer data sets a timer for returning a confirmation character according to the priority, and determines the time to start the data transfer in step S5.
When the node that needs to transfer data receives the confirmation character returned from any of the candidate next hop nodes, it ends the current routing process in step S6.
It includes step S7, which repeats the above steps S1 to S6 until the routing reaches the target node.
ステップS1において、無線メッシュネットワーク内の各ノードは、周期的にHello電文情報を交換して、近隣ノードの状態情報であって、情報交換遅延とチャネル容量の推定値とを含む状態情報をリアルタイムに獲得する。 In step S1, each node in the wireless mesh network periodically exchanges Hello message information to provide state information of neighboring nodes, including information exchange delay and an estimated value of channel capacity, in real time. Acquire.
チャネル容量の推定値の計算式は、
であり、iは、データを転送する必要のあるノード、jは、隣接ノード、γは、経路損失係数であり、hijは、データを転送する必要のあるノードiと近隣ノードjとの間のチャネルゲインを表し、Bは、利用可能な帯域幅、Pは、ノード送信信号パワー、n0/2は、ホワイトノイズのパワースペクトル密度、Dist(i,j)は、データを転送する必要のあるノードiと近隣ノードjとの間の距離である。
The formula for calculating the estimated channel capacity is
I is a node that needs to transfer data, j is an adjacent node, γ is a path loss coefficient, and hij is between a node i that needs to transfer data and a neighboring node j. of represents channel gain, B is bandwidth available, P is a node transmitting signal power, n 0/2, the power spectral density of white noise, Dist (i, j) is the need to transfer data The distance between a certain node i and a neighboring node j.
ステップS2において、データを転送する必要のあるノードは、近隣ノードに目的ノードがあるかどうかを最初に判断し、あるのであれば、そのまま転送し、そうでなければ、ルーティング要求をブロードキャストする。 In step S2, the node that needs to transfer the data first determines if there is a target node in the neighboring node, if so, transfers it as is, and if not, broadcasts the routing request.
ステップS3において、データを転送する必要のあるノードと目的ノードとの距離と、近隣ノードと目的ノードとの距離との差分の式は、
であり、Dist(i,d)は、データを転送する必要のあるノードiと目的ノードdとの間の距離、Dist(j,d)は、近隣ノードjと目的ノードdとの間の距離、Dijは、距離スパン値であり、距離スパン値Dijが0よりも小さければ、近隣ノードjのほうが目的ノードdから離れており、使用可能な次ホップノードとして適切ではないとし、距離スパン値Dijが0よりも大きければ、近隣ノードjのほうが目的ノードdに近づいており、使用可能な次ホップノードとして適切であるとし、使用可能な次ホップノードセットを構築する。
In step S3, the formula for the difference between the distance between the node for which data needs to be transferred and the target node and the distance between the neighboring node and the target node is
Dist (i, d) is the distance between the node i and the target node d for which data needs to be transferred, and Dist (j, d) is the distance between the neighboring node j and the target node d. , D ij is a distance span value, and if the distance span value D ij is smaller than 0, it is assumed that the neighboring node j is farther from the target node d and is not suitable as a usable next hop node, and the distance span. If the value D ij is greater than 0, it is assumed that the neighboring node j is closer to the target node d and is suitable as a usable next hop node, and a usable next hop node set is constructed.
ステップS4において、
使用可能な次ホップノードセットに候補次ホップノードがなければ、使用可能な近隣ノードセットから所定数のノードを選択して候補次ホップノードセットを構築し、
使用可能な次ホップノードセット内のノード数が所定の候補ノード数上限以下であれば、そのまま候補次ホップノードセットとして選択し、
使用可能な次ホップノードセット内のノード数が所定の候補ノード数上限を超えていれば、ヒューリスティックアルゴリズムにより、使用可能な次ホップノードセットから、リンク品質及びサービス品質の要求に応じて候補次ホップノードセットを選択する。
In step S4
If there is no candidate next hop node in the available next hop node set, select a predetermined number of nodes from the available neighbor node set to build the candidate next hop node set.
If the number of nodes in the available next hop node set is less than or equal to the predetermined upper limit of the number of candidate nodes, select it as the candidate next hop node set as it is, and select it as it is.
If the number of nodes in the available next hop node set exceeds a given candidate node limit, the heuristic algorithm will allow the available next hop node set to be candidate next hops as required for link quality and quality of service. Select a node set.
サービス品質は、転送成功確率及び遅延を含み、転送成功確率について、式(1)によってチャネル容量の推定値ci,jを最初に獲得し、チャネル容量推定値ci,jがトラフィックに必要な伝送率Rよりも大きい場合に限って、近隣ノードjを介する転送が成功可能であることで、転送成功確率pi,jは、pi,j=P(ci,j≧R)となり、
式(1)によれば、ci,j≧Rは、
と等価し、レイリーフェージングに従うチャネルにおいて、データを転送する必要のあるノードiと近隣ノードjとの間のチャネルゲインhij同士は、互いに独立しており、且つ、|hij|2は、パラメータがσij −2となる指数分布に従い、
もし、
とすると、ノードiは、ノードjを介する転送の成功確率が、
となり、ノードiは、近隣ノードjを介するデータ転送のシングルホップ総遅延tKが、
となり、TCは、データを転送する必要のあるノードiがチャネル媒体を競争する時間、THは、情報交換遅延、TDATAは、データ伝送の時間、TSIFSは、短いフレーム間スペース、TACKは、ACKを送信するレスポンス時間であり、
もし選択した候補次ホップノードセットF(i)にn個の候補ノードある場合、データを転送する必要のあるノードiのデータ転送のシングルホップ平均総遅延E(T(i))、シングルホップ平均チャネル容量E(C(i))の式は、
となり、pi,Kは、データを転送する必要のあるノードiから優先順位がKとなるノードまでデータ転送が成功する確率を表し、ci,Kは、データを転送する必要のあるノードiと優先順位がKとなるノードとの間のチャネル容量を表し、もし、データを転送する必要のあるノードiは、分析により、トラフィック遅延への要求がL、データ伝送速率への要求がR、ノード間の通信距離がrcであるとして決定した場合、候補次ホップノードセットF(i)の選択は、
に変換され、情報交換遅延THに対するチャネル容量の推定値ci,jの比の大きさに応じて、比が大きいほど、ノードの優先順位が高くなるようにデータ転送の優先順位を決定する。
The quality of service includes the transfer success probability and the delay. Regarding the transfer success probability, the channel capacity estimates ci and j are first obtained by the equation (1), and the channel capacity estimates ci and j are required for the traffic. Since the transfer via the neighboring node j can be successful only when the transmission rate is larger than R, the transfer success probability pi, j becomes pi, j = P (ci , j ≧ R).
According to the equation (1), ci , j ≧ R is
In a channel that is equivalent to and follows Rayleigh fading, the channel gains h ij between the node i and the neighboring node j that need to transfer data are independent of each other, and | h ij | 2 is a parameter. According to the exponential distribution where is σ ij -2
if,
Then, the node i has a success probability of transfer via the node j.
Therefore, the node i has a single-hop total delay t K of data transfer via the neighboring node j.
Next, T C is the time that needs to transfer data node i to compete the channel medium, T H is information exchange delay, T DATA is the time of data transmission, T SIFS is shorter interframe space, T ACK is the response time to send ACK,
If there are n candidate nodes in the selected candidate next-hop node set F (i), the single-hop average total delay E (T (i)), single-hop average of the data transfer of the node i for which data needs to be transferred. The formula for the channel capacitance E (C (i)) is
Next, p i, K represents the probability that the data transfer from node i that need to transfer data to the node priority is K is successful, c i, K is a node i that need to transfer data Represents the channel capacity between and the node of priority K, and if the node i that needs to transfer data is analyzed, the request for traffic delay is L, the request for data transmission speed is R, when the communication distance between nodes is determined as a r c, the selection of candidate next hop node set F (i) is
Is converted into, depending on the estimated value c i, the magnitude of the ratio of the j channel capacity for information exchange delay T H, the larger the ratio is large, prioritizing data transfer as priority node is higher ..
ステップS5において、優先順位Kに従って、確認文字を返すためのタイマーK(TSIFS+TACK)を設定し、TSIFSは、短いフレーム間スペース、TACKは、確認文字を送信するレスポンス時間であり、
優先順位がKとなるノードは、そのタイマーが満了になっても、優先順位のより高いノードから返されるデータ転送についての確認文字に対する確認を受け取れなかった場合、自身を次ホップノードとして、確認文字をブロードキャストし、ステップS2〜S5を繰り返してデータを転送し、
優先順位がKとなるノードは、そのタイマーが満了になる前に、他のノードによりブロードキャストされる確認文字を受け取った場合、転送データを削除してルーティングプロセスを終了する。
In step S5, a timer K (T SIFS + T ACK ) for returning a confirmation character is set according to the priority K, T SIFS is a short inter-frame space, and T ACK is a response time for transmitting the confirmation character.
If the node with the priority K does not receive confirmation for the confirmation character for data transfer returned from the node with the higher priority even if the timer expires, it considers itself as the next hop node and the confirmation character. Is broadcast, and steps S2 to S5 are repeated to transfer the data.
If a node with a priority of K receives a confirmation character broadcast by another node before its timer expires, it deletes the transfer data and terminates the routing process.
ステップS6において、データを転送する必要のあるノードは、いずれのノードからも、確認文字に対する確認情報を受け取れなかった場合、キャッシュリソースを用いて転送すべきデータを一時的にキャッシュし、ステップS2〜S6を繰り返して転送プロセスを継続し、ネットワーク状態が回復した後、適切な候補次ホップノードを見つけてデータ転送を続行する。 In step S6, when the node that needs to transfer the data cannot receive the confirmation information for the confirmation character from any of the nodes, the data to be transferred is temporarily cached by using the cache resource, and the data to be transferred is temporarily cached in steps S2 to S2. S6 is repeated to continue the transfer process, and after the network state is restored, a suitable candidate next hop node is found and data transfer is continued.
本実施例において、図2に示すように、ノードi、h、j、k、l、u、v、dがあり、中では、ノードiは、データを転送しているノード、dは、転送データの目的ノードである。ネットワーク内の各ノードの通信距離は、rcであるとする。周期的にHello電文情報を交換することで、ノードiは、1ホップ近隣ノードの状態情報であって、情報交換遅延THと使用可能なチャネル容量の推定値cとを含む状態情報を獲得及び更新し、これらの情報を近隣テーブルに保持する。図2における丸印1に示すように、ノードh、j、k、lは、いずれも、ノードiの1ホップ近隣ノードとなる。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, there are nodes i, h, j, k, l, u, v, d, in which node i is a node transferring data and d is a transfer. The target node for the data. The communication distance of each node in the network is assumed to be r c. By periodically exchanging Hello message information, the node i acquires the state information including the information exchange delay TH and the estimated value c of the available channel capacity, which is the state information of the one-hop neighboring node. Update and keep this information in the neighborhood table. As shown by the circle 1 in FIG. 2, the nodes h, j, k, and l are all one-hop neighbor nodes of the node i.
ノードiの近隣ノードから、候補次ホップノードを選択する過程は、以下の通りである。 The process of selecting a candidate next hop node from the neighboring nodes of node i is as follows.
(1)ノードiは、近隣ノードに目的ノードdがあるかどうかを最初に判断し、本実施例において、目的ノードdがノードiの近隣ノードではないことで、ノードiは、ルーティング要求(RREQ)をブロードキャストする。ルーティング要求を受け取った近隣ノードjは、地理位置情報に基づいて、目的ノードとの間の距離Dist(j,d)を算出して、目的ノードとの間の距離情報Dist(j,d)が含まれたルーティング応答(RREP)情報をノードiに返信する。 (1) The node i first determines whether or not the target node d exists in the neighboring node, and in this embodiment, the target node d is not a neighboring node of the node i, so that the node i requests a routing request (RRQ). ) Is broadcast. The neighboring node j that received the routing request calculates the distance Dist (j, d) from the target node based on the geolocation information, and the distance information Dist (j, d) from the target node is calculated. The included routing response (RREP) information is returned to node i.
(2)ノードiは、受け取ったルーティング応答(RREP)から、近隣ノードと目的ノードとの間の距離情報を抽出して、目的ノードとの距離Dist(i,d)を計算することで、ノードiと目的ノードdとの間の距離と、近隣ノードと目的ノードdとの間の距離との差分である距離スパン値Dijを定義する。図2における丸印2に示すように、ノードiとノードjとの距離スパンは、Dist(i,d)とDist(j,d)との差分として定義されている。図2における丸印3に示すように、ノードiとノードj、k、lとの値が0よりも大きいため、ノードj、k、lは、ノードiの使用可能な次ホップノードとなり、ノードiの使用可能な次ホップノードセットV(i)として構築するが、ノードhは、次ホップとして考慮されない。
(2) The node i extracts the distance information between the neighboring node and the target node from the received routing response (RREP), and calculates the distance Dist (i, d) to the target node. The distance span value D ij , which is the difference between the distance between i and the target node d and the distance between the neighboring node and the target node d, is defined. As shown by the circle 2 in FIG. 2, the distance span between the node i and the node j is defined as the difference between the Dist (i, d) and the Dist (j, d). As shown by the
(3)ノードiは、トラフィックデータを処理及び分析して、トラフィックに対応するQoS要求を決定し、リアルタイムなネットワーク状態情報を参照して使用可能なチャネル品質を推定し、ヒューリスティックアルゴリズムにより、使用可能な次ホップノードセットV(i)から候補次ホップノードセットF(i)を選択する。最初に、候補次ホップノードセットF(i)内のノードの数nを決定し、本実施例では、nの値が2とされることで、ノードkとノードj、ノードkとノードl、ノードjとノードlは、いずれも、F(i)の1つの組み合わせになり得る。ノードj、k、lのいずれも、データ転送サービス品質要求を満たせる場合は、ノードkとノードlは、互いに近隣ノードではなく、即t、Dist(j,d)>rcであり、式(11)内の第三の制約を満たさないため、互いのACK電文を受け取ることが不可能で、候補次ホップノードセットF(i)を構築するのに適していない。すると、図2における丸印4に示すように、ノードkとノードj、ノードjとノードlのシングルホップ平均チャネル容量E(C(i))に対するシングルホップ平均総遅延E(T(i))の比の大きさに応じて、ノードjとノードlを選択して候補次ホップノードセットF(i)を構築することになる。そして、F(i)内のノードを一定のメトリック値に従って優先順位を付け、データ及び優先順位をF(i)内のノードjとノードlに転送する。
(3) Node i processes and analyzes the traffic data, determines the QoS request corresponding to the traffic, estimates the available channel quality by referring to the real-time network state information, and can be used by the heuristic algorithm. Select the candidate next hop node set F (i) from the next hop node set V (i). First, the number n of the nodes in the candidate next hop node set F (i) is determined, and in this embodiment, the value of n is set to 2, so that the node k and the node j, the node k and the node l, Both node j and node l can be one combination of F (i). If any of the nodes j, k, and l can satisfy the data transfer service quality requirement, the node k and the node l are not neighboring nodes to each other, but immediately t, Dist (j, d)> r c , and the expression ( Since it does not satisfy the third constraint in 11), it is impossible to receive each other's ACK messages, and it is not suitable for constructing the candidate next hop node set F (i). Then, as shown by the
(4)ノードiからの転送データを受け取ったノードjとノードlは、優先順位に従って、ACKを返すためのタイマーを設定する。ノードjのほうは、優先順位が高いため、そのタイマーが(TSIFS+TACK)とされる一方で、ノードlのタイマーが2(TSIFS+TACK)とされ、これにより、データ転送を開始可能な時間が決定され、
1)ノードlは、そのタイマーが満了になっても、優先順位のより高いノードjから返されるデータ転送についてのACKを受け取れなかった場合、自身を次ホップノードとしてACKをブロードキャストし、上記の過程を繰り返してデータ転送を継続し、
2)ノードlは、そのタイマーが満了になるまでに、ノードjからブロードキャストされたACKを受け取った場合、転送データを削除してルーティングプロセスを終了する。
(4) Node j and node l that have received the transfer data from node i set a timer for returning ACK according to the priority. Since node j has a higher priority, its timer is set to (T SIFS + T ACK ), while the timer of node l is set to 2 (T SIFS + T ACK ), which enables data transfer to be started. Time is decided,
1) If the node l does not receive the ACK for the data transfer returned from the higher priority node j even if the timer expires, the node l broadcasts the ACK with itself as the next hop node, and the above process. Repeat to continue data transfer,
2) If the node l receives the ACK broadcast from the node j by the time the timer expires, the node l deletes the transfer data and terminates the routing process.
(5)ノードiは、ある候補次ホップノード(ノードjとノードlのいずれか)から返されるACK確認情報を受け取った場合、現在のルーティングプロセスを終了し、ノードiは、いずれのノードからも、ACK確認情報を受け取れなかった場合、ストレージリソースを用いて、転送すべきデータを一時的に退避し、上記の過程を繰り返して転送プロセスを継続し、ネットワーク状態が回復した後、適切な近隣ノードを見つけてデータ転送を続行する。 (5) When node i receives the ACK confirmation information returned from a certain candidate next hop node (either node j or node l), the current routing process is terminated, and node i is sent from any node. If the ACK confirmation information is not received, use the storage resource to temporarily save the data to be transferred, repeat the above process to continue the transfer process, and after the network status is restored, the appropriate neighboring node. Find and continue the data transfer.
(6)上述したルート発見過程に従って、目的ノードdに辿り着くまでルーティングする。 (6) According to the route discovery process described above, routing is performed until the target node d is reached.
上記実施例以外に、本発明は、他の実施形態を有することが可能である。均等的置換や等価的変換により形成された技術案は、全て本発明によって請求される保護範囲内に入る。 In addition to the above examples, the present invention can have other embodiments. All technical proposals formed by equal substitutions and equivalent transformations fall within the scope of protection claimed by the present invention.
Claims (9)
データを転送する必要のあるノードは、ルーティング要求をブロードキャストし、前記ルーティング要求を受け取った近隣ノードは、目的ノードとの間の距離を算出し、前記データを転送する必要のあるノードにルーティング応答を返信するステップS2と、
前記データを転送する必要のあるノードは、受け取った前記ルーティング応答に基づいて、前記ルーティング応答を返信した近隣ノードを使用可能な近隣ノードセットとして構築し、自身と前記目的ノードとの距離と、近隣ノードと前記目的ノードとの距離との差分に応じて、使用可能な次ホップノードとして適切な近隣ノードを選択して、使用可能な次ホップノードセットを構築するステップS3と、
前記データを転送する必要のあるノードは、データに必要なサービス品質要求、及び、前記使用可能な次ホップノードとの間のチャネル容量の推定値に応じて、情報交換遅延に対するチャネル容量の比をメトリック値として設定して候補次ホップノードセットを選択し、前記候補次ホップノードセット内で前記メトリック値に基づいてノードに優先順位を付け、前記優先順位に従って順番にデータを転送するステップS4と、
転送データを受け取った各近隣ノードは、確認文字を返すためのタイマーを前記優先順位に従って設定し、データ転送を開始する時間を決定するステップS5と、
前記データを転送する必要のあるノードは、いずれかの候補次ホップノードから返された前記確認文字を受け取ると、現在のルーティングプロセスを終了するステップS6と、
ルーティングが前記目的ノードに辿り着くまで、上記のステップS1〜S6を繰り返すステップS7と、を含む
ことを特徴とするサービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズム。 Each node in the wireless mesh network within the click is exchanged periodically information, holds and updates the neighbor table, a step S1 for acquiring the status information of the next hop neighbor node,
Nodes that need to transfer data, broadcasts a routing request, neighbor node receiving the routing request, calculates the distance between the destination node, a routing response to a node needs to transfer the data Step S2 to reply and
Nodes that need to transfer the data, based on said routing response received to construct a neighbor node which has returned the routing response as a neighbor sets available, the distance between itself and the destination node, close according to the difference between the distance between the node and the destination node, and select the appropriate neighbor node as the next hop node available, and step S3 to build available next hop node set,
The node that needs to transfer data, the data service quality requirements necessary, and, depending on the estimate of the channel capacity between the available next hop node, the ratio of the channel capacity for information exchange delay set as the metric value selects a candidate next hop node set, prioritize the node based on the metric values by the candidate next hop nodes in the set, a step S4 for transferring data sequentially according to the priority,
Each neighbor node receiving the transfer data, a timer for returning an acknowledgment character set according to the priority order, and step S5 of determining the time to start data transfer,
Nodes that need to transfer the data, upon receiving the confirmation characters returned from one of the candidate next hop node, and step S6 to terminate the current routing process,
Routing until arrive to the destination node, the wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on service quality assurance, characterized in that it comprises a step S7 to repeat the above steps S1 to S6, the.
ことを特徴とする請求項1に記載のサービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズム。 In step S1, each node in the wireless mesh network periodically to exchange Hello message information, a the state information of the neighboring nodes, including the estimated value of the channel capacities and the information exchange delay The wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on the service quality assurance according to claim 1, wherein the state information is acquired in real time.
であり、iは、前記データを転送する必要のあるノード、jは、隣接ノード、γは、経路損失係数であり、hijは、前記データを転送する必要のあるノードiと近隣ノードjとの間のチャネルゲインを表し、Bは、利用可能な帯域幅、Pは、ノード送信信号パワー、n0/2は、ホワイトノイズのパワースペクトル密度、Dist(i,j)は、前記データを転送する必要のあるノードiと近隣ノードjとの間の距離である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のサービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズム。 The formula for calculating the estimated channel capacity is
And a, i is the node which need to forward the data, j is the adjacent node, gamma is a path loss coefficient, h ij is the node i and the neighboring nodes j which need to forward the data represents a channel gain between the, B is bandwidth available, P is a node transmitting signal power, n 0/2, the power spectral density of white noise, Dist (i, j) is transferred to the data The wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on the service quality assurance according to claim 1 or 2, characterized in that it is the distance between the node i and the neighboring node j that need to be
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のサービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズム。 In step S2, the node that needs to transfer the data, it is determined whether there is the destination node to the neighboring nodes first, if located in, as it is transferred, otherwise, the routing request A wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on the service quality assurance according to claim 1 or 2, characterized in that it broadcasts.
であり、Dist(i,d)は、前記データを転送する必要のあるノードiと前記目的ノードdとの間の距離、Dist(j,d)は、近隣ノードjと前記目的ノードdとの間の距離、Dijは、距離スパン値であり、距離スパン値Dijが0よりも小さければ、近隣ノードjのほうが前記目的ノードdから離れており、前記使用可能な次ホップノードとして適切ではないとし、距離スパン値Dijが0よりも大きければ、近隣ノードjのほうが前記目的ノードdに近づいており、前記使用可能な次ホップノードとして適切であるとし、前記使用可能な次ホップノードセットを構築する
ことを特徴とする請求項1に記載のサービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズム。 In step S3, wherein the difference between the need to transfer the data node and the distance between the target node, and the distance between the neighboring node and the destination node,
In and, Dist (i, d) is the distance between the said data and node i that need to transfer the destination node d, Dist (j, d) includes a neighboring node j of the destination node d the distance between, D ij is the distance span value, if the distance span value D ij is smaller than zero, the better the neighbor j is away from the destination node d, suitable as the available next-hop node and no, if the distance span value D ij is greater than 0, and towards the neighboring node j closer to the destination node d, and is suitable as the available next hop node, the available next-hop node set A wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on the service quality assurance according to claim 1, wherein the node is constructed.
前記使用可能な次ホップノードセットに候補次ホップノードがなければ、前記使用可能な近隣ノードセットから所定数のノードを選択して前記候補次ホップノードセットを構築し、
前記使用可能な次ホップノードセット内のノード数が所定の候補ノード数上限以下であれば、そのまま前記候補次ホップノードセットとして選択し、
前記使用可能な次ホップノードセット内のノード数が前記所定の候補ノード数上限を超えていれば、ヒューリスティックアルゴリズムにより、前記使用可能な次ホップノードセットから、リンク品質及びサービス品質の要求に応じて前記候補次ホップノードセットを選択する
ことを特徴とする請求項1に記載のサービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズム。 In step S4 above
Without candidate next hop node to the next available hop node set, and constructing the candidate next hop node set by selecting a predetermined number of nodes from a neighboring node sets available the use,
If the number of nodes of the available next-hop nodes in the set is equal to or less than a predetermined candidate node number limit, select it as the candidate next hop node set,
If the number of nodes in the available next-hop node set exceeds the predetermined candidate node number limit, the heuristic algorithm, said from the available next-hop node set, in accordance with the requirements of the link quality and service quality The wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on the quality of service assurance according to claim 1, wherein the candidate next hop node set is selected.
と等価し、レイリーフェージングに従うチャネルにおいて、前記データを転送する必要のあるノードiと近隣ノードjとの間のチャネルゲインhij同士は、互いに独立しており、且つ、|hij|2は、パラメータがσij −2となる指数分布に従い、
もし、
とすると、ノードiは、ノードjを介する転送の成功確率が、
となり、ノードiは、近隣ノードjを介するデータ転送のシングルホップ総遅延tKが、
となり、TCは、前記データを転送する必要のあるノードiがチャネル媒体を競争する時間、THは、前記情報交換遅延、TDATAは、データ伝送の時間、TSIFSは、短いフレーム間スペース、TACKは、ACKを送信するレスポンス時間であり、もし選択した前記候補次ホップノードセットF(i)にn個の候補ノードある場合、前記データを転送する必要のあるノードiのデータ転送のシングルホップ平均総遅延E(T(i))、シングルホップ平均チャネル容量E(C(i))の式は、
となり、pi,Kは、前記データを転送する必要のあるノードiから前記優先順位がKとなるノードまでデータ転送が成功する確率を表し、ci,Kは、前記データを転送する必要のあるノードiと前記優先順位がKとなるノードとの間のチャネル容量を表し、もし、前記データを転送する必要のあるノードiが、分析により、トラフィック遅延への要求がL、データ伝送速率への要求がR、ノード間の通信距離がrcであるとして決定した場合、前記候補次ホップノードセットF(i)の選択は、
に変換され、前記情報交換遅延THに対する前記チャネル容量の推定値ci,jの比の大きさに応じて、比が大きいほど、ノードの前記優先順位が高くなるようにデータ転送の前記優先順位を決定する
ことを特徴とする請求項1又は6に記載のサービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズム。 The quality of service includes a transfer success probability and delay, for the transfer success probability, initially acquire an estimate c i, j of the channel capacity by the formula (1), channel capacity estimation value c i, j traffic Since the transfer via the neighboring node j can be successful only when the transmission rate R is larger than the transmission rate R required for the above, the transfer success probabilities pi and j are pi, j = P (ci , j ≧). R), and according to equation (1), c i, j ≧ R is
In the equivalent to the channel according to the Rayleigh fading and the channel gain h ij between between node i and neighboring nodes j which need to forward the data are independent of each other, and, | h ij | 2 is According to the exponential distribution where the parameter is σ ij -2
if,
Then, the node i has a success probability of transfer via the node j.
Therefore, the node i has a single-hop total delay t K of data transfer via the neighboring node j.
Next, T C is the time a node i that need to transfer the data to compete the channel medium, T H, the information exchange delay, T DATA is the time of data transmission, T SIFS is shorter interframe space , T ACK is the response time for sending the ACK, if the the selected the candidate next hop node set F (i) is the n candidate nodes, data transfer node i that need to transfer the data The equations for the single-hop average total delay E (T (i)) and the single-hop average channel capacity E (C (i)) are:
Next, p i, K is the priority from a node i that need to transfer the data represents the probability that the data transferred to the node from which K is successful, c i, K is the need to transfer the data represents a channel capacity between nodes the priority and a node i is K, if node i that need to transfer the data, by analysis, demand for traffic delay L, the data transmission speed ratio If the request for R, the communication distance between nodes is determined as a r c, the selection of the candidate next hop node set F (i) is
Is converted to the estimated value c i of the channel capacity for the information exchange delay T H, in accordance with the magnitude of the ratio of j, the larger the ratio is large, the priority of the data transfer so that the priority of the node becomes higher A wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on quality of service assurance according to claim 1 or 6, characterized in determining ranking.
前記優先順位がKとなるノードは、そのタイマーが満了になっても、前記優先順位のより高いノードから返されるデータ転送についての前記確認文字に対する確認を受け取れなかった場合、自身を次ホップノードとして、前記確認文字をブロードキャストし、ステップS2〜S5を繰り返してデータを転送し、
前記優先順位がKとなるノードは、そのタイマーが満了になる前に、他のノードによりブロードキャストされる前記確認文字を受け取った場合、転送データを削除してルーティングプロセスを終了する
ことを特徴とする請求項1に記載のサービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズム。 In step S5, in accordance with the priority K, to set the timer K (T SIFS + T ACK) to return the confirmation letter, T SIFS is shorter interframe space, T ACK is the response to send the confirmation letter It's time
Nodes the priority becomes K is, even if its timer expires, the case where the priority of not received confirmation for the confirmation letter for the data transfer to be returned from a higher node, itself as the next hop node it broadcasts the check character, and transfers the data by repeating steps S2 to S5,
Nodes the priority is K, before the timer expires, the case of receiving the confirmation letter broadcast by other nodes, characterized in that to terminate the routing process to remove the transferred data A wireless mesh network opportunistic routing algorithm based on the quality of service assurance according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のサービス品質保証に基づく無線メッシュネットワーク日和見ルーティングアルゴリズム。 In step S6, the node that needs to transfer the data, from any node, when that did receive the confirmation information for the confirmation text, temporarily cached data to be transferred using the cache resources, Based on the service quality assurance according to claim 1, wherein the transfer process is continued by repeating steps S2 to S6, and after the network state is restored, an appropriate candidate next hop node is found and the data transfer is continued. Wireless mesh network optimistic routing algorithm.
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