一种无线多跳自组织网络的自适应体系的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线多跳自组织网络的自适应体系，包括信息交互模块、自适应决策系统、应用层、传输层、网络层、链路层和物理层，所述信息交互模块分别与自适应决策系统、应用层、传输层、网络层、链路层和物理层连接。所述自适应决策系统包括信息管理模块、形势判断模块、性能评估模块、管理规则模块、决策模块、参数调节模块和决策传递模块，本发明的无线自组网是仅由一组移动节点组成的网络，具有自组织、多跳、分布式控制等特点，系统中的每一个移动终端既是路由器，能实现路由转发功能，也是主机，能进行正常的接收发送数据。
【专利说明】
一种无线多跳自组织网络的自适应体系
技术领域
[0001]本发明涉及一种较大范围，具体是一种无线多跳自组织网络的自适应体系。
【背景技术】
[0002]自适应能力对于一个网络来说非常重要，而无线自组网的网络动态变化的特征，使得其对网络的自适应能力有较高的要求，而目前国内外对无线自组网的研究基本上都集中在上文介绍的五个方面，而对自适应的网络体系架构与机制方面的研究不足，缺乏各种协议在无线自组网状态变化的适应性方面的研究，特别是路由协议的自适应的研究。当前主流的路由协议，无论是定期更新路由的先应式路由协议还是根据需要进行路由寻找与更新的按需式路由协议，都在无线自组网的适应性方面存在着缺陷。要求每个节点定期维护更新路由信息的先应式路由协议在随着网络中节点增多、网络范围增大，其需要节点维护的无用路由信息也会逐渐增加，大量的路由分组将会浪费大量的网络资源。按需式路由协议路由发现延迟较大，网络节点的移动性会导致已建立的路由链路断裂的可能性增加，进而会增加网络中路由发现的频率，影响网络性能。由于对一个新型网络进行整体自适应性设计研究的具体工作量是巨大的，目前对自适应网络体系架构与机制的研究基本上是对网络各层协议的优化，通过在协议中增加自适应模块来达到适应网络变化的目的。如外文文献提出通过对信道编码进行自适应优化来提高路由协议和传输协议的性能。通过引入跨层机制，利用底层向高层提供的网络状态信息来提高高层协议对网络状态变化的反应灵敏度，如文献提出通过使用信道状态信息设计信道自适应的路由协议来提高路由协议的适应性。通过控制一些协议变量，如传输功率、信道编码和信道时延等，只利用本层获取的网络信息同样可以达到提高协议的适应能力，如文献提出在MAC协议的设计中加入链路质量的因素，最大化带宽利用，可以明显提高MAC层协议性能，文献通过在ZRP(Zone RoutingProtocol，区域路由协议)中加入流量监控模块，使得协议根据网络负载情况自适应的调增区域覆盖范围，以达到减轻协议控制负载的目的。国内文献通过在信道接入层采用模糊逻辑来协调不同优先级数据流的信道接入概率，提高了信道接入对不同接入优先级别的适应能力。文献在路由协议中引入“节点闲置程度”提出一种基于“节点闲置程度”的自适应路由协议，这种协议避免了网络中局部“热点区域”的形成，能进行有效的拥塞控制和负载分担。
[0003]从上述分析可以看出，虽然目前对无线自组网的研究已取得重大成果，但仍然存在着许多问题。无线自组网的信道接入技术的发展解决了多址接入的问题，但对其研究多是为了解决在单一网络状态下的信道接入问题，缺乏信道接入技术对网络变化的适应性研究与分析。无线自组网路由协议的研究是业界研究的热点，目前已有适应各种网络规模的路由协议被提出，然而已提出的各种协议对无线自组网的动态变化适应能力都比较差，业界还缺乏对自适应的路由体系的研究。业界对QoS保证机制的研究目前已有很多研究成果，但由于无线自组网对不同结构网络之间的共存、各种业务类型的支持、网络的扩展性等有更高的要求，无线自组网需要适应性更强的QoS保证机制以满足这些要求，显然目前的QoS保证机制的研究成果无法满足这一要求。在功率控制与管理方面，业界提出了不少杰出的研究成果，如“休眠”模式、功率意识控制等，但是总体来说，这方面的研究成果还不够，无线自组网需要更加完善、对无线自组网更加适用的功率控制与管理体系。在网络安全方面，已有不少安全策略被业界学者提出，但整个无线自组网的安全体系还没有形成，一个完整的安全体系需要对网络各种状态有较强的适应能力，显然目前已有的安全技术缺乏这方面的研究。
[0004]总之，当前无线自组网的各种研究成果对网络变化的自适应能力都不好，虽然当前已有不少研究学者开始对各种网络技术的自适应能力进行研究，也提出了一些改进方案，但是总体来看比较杂乱，缺乏一个明确的体系框架。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种无线多跳自组织网络的自适应体系，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]一种无线多跳自组织网络的自适应体系，包括信息交互模块、自适应决策系统、应用层、传输层、网络层、链路层和物理层，所述信息交互模块分别与自适应决策系统、应用层、传输层、网络层、链路层和物理层连接。
[0008]作为本发明进一步的方案:所述信息交互模块是逻辑上的独立实体，实现网络认知的功能;信息交互模块负责网络功能实体间的信息交互、追踪网络的动态变化、收集各层信息、协调各层状态变量、向自适应决策模块发送需要作的决策并将决策结果反馈给各层、集成和调整网络中分布的参数以达到网络整体优化的目的。
[0009]作为本发明再进一步的方案:所述自适应决策系统包括信息管理模块、形势判断模块、性能评估模块、管理规则模块、决策模块、参数调节模块和决策传递模块，信息管理模块从信息交互模块获取网络各层信息，并对信息进行处理，形势判断模块和性能评估模块对标准信息进行分析，以获得当前的网络状态，并对以后的状态进行预测，然后决策模块根据管理规则模块作出决策，并产生对网络各层参数的修改方案，最后决策模块将修改方案通过信息交互模块反馈给网络各层，从而达到自适应调节的目的。
[0010]作为本发明再进一步的方案:所述应用层包括视频模块、语音模块、图像模块、文本模块，应用层负责根据优先级来组织相应的服务、匹配QoS要求和QoS指标、QoS的多指标优化。
[0011]作为本发明再进一步的方案:所述传输层通过调节资源预留、接入控制、重传参数来适应网络的动态变化，提高网络性能。
[0012]作为本发明再进一步的方案:所述网络层的功能是路由，自适应的路由功能要实现路由发现与路由维护，节省路由对网络资源的占用。
[0013]作为本发明再进一步的方案:所述链路层通过调节节点信道接入参数实现节点的接入控制，以此来适应网络的状态变化或QoS的要求。
[0014]作为本发明再进一步的方案:所述物理层通过调节节点控制、功率控制、调制解调、编解码、数据发送速率参数来适应网络信道的变化。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是:无线自组网是仅由一组移动节点组成的网络，具有自组织、多跳、分布式控制等特点，系统中的每一个移动终端既是路由器，能实现路由转发功能，也是主机，能进行正常的接收发送数据。
【附图说明】
[0016]图1为无线多跳自组织网络的自适应体系的结构示意图。
[0017]图2为无线多跳自组织网络的自适应体系中无线自组网通用协议栈结构图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]请参阅图1?2，本发明实施例中，一种无线多跳自组织网络的自适应体系，包括信息交互模块、自适应决策系统、应用层、传输层、网络层、链路层和物理层，所述信息交互模块分别与自适应决策系统、应用层、传输层、网络层、链路层和物理层连接，所述自适应决策系统包括信息管理模块、形势判断模块、性能评估模块、管理规则模块、决策模块、参数调节模块和决策传递模块。
[0020]所述信息交互模块是逻辑上的独立实体，可以看作是一个控制过程，其与网络各层都有联系，主要实现网络认知的功能;信息交互模块具体负责网络功能实体间的信息交互、追踪网络的动态变化、收集各层信息、协调各层状态变量、向自适应决策模块发送需要作的决策并将决策结果反馈给各层、集成和调整网络中分布的参数以达到网络整体优化的目的。
[0021]所述自适应决策系统赋予了网络学习、自我优化的能力；其中信息管理模块从信息交互模块获取网络各层信息，并对信息进行处理(如信息的标准化)。形势判断和性能评估模块对标准信息进行分析，以获得当前的网络状态，并对以后的状态进行预测。然后决策模块根据管理规则作出决策，并产生对网络各层参数(如物理层节点的发射功率、链路层的资源预留、网络层的路由参数等)的修改方案。最后决策模块将修改方案通过交互模块反馈给网络各层，从而达到自适应调节的目的。
[0022]所述应用层包括视频模块、语音模块、图像模块、文本模块等，与应用服务相关最紧密的是服务质量(QoS)，应用层负责根据优先级来组织相应的服务、匹配QoS要求和QoS指标、Q ο S的多指标优化等。
[0023]所述传输层通过调节资源预留、接入控制、重传等参数来适应网络的动态变化，提高网络性能。传输层的一些信息可以为其它层进行自适应调节提供参考，如端到端的时延。
[0024]所述网络层最主要的功能是路由，自适应的路由功能不仅要实现路由发现与路由维护，还要尽可能的节省路由对网络资源的占用。自适应路由协议应能根据各层的网络信息对网络变化作出快速而准确的反应。
[0025]所述链路层通过调节节点信道接入参数实现节点的接入控制，以此来适应网络的状态变化或QoS的要求。当网络负载较重时，链路层可以通过限制某些节点发送数据来缓解网络的负载；当某节点拥有较高的接入等级时，链路层可以通过调节其接入参数来增加其与其它节点竞争接入胜利的概率。
[0026]所述物理层是网络的最底层，其对网络的动态变化最敏感，通过追踪信道参数(如信噪比和误码率)，物理层可以估计当前信道的容量，进而通过调节节点控制、功率控制、调制解调、编解码、数据发送速率等参数来适应网络信道的变化，尽可能的保证传输信息的可靠性，进而使得网络性能得到整体的提高。
[0027]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0028]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种无线多跳自组织网络的自适应体系，包括信息交互模块、自适应决策系统、应用层、传输层、网络层、链路层和物理层，其特征在于，所述信息交互模块分别与自适应决策系统、应用层、传输层、网络层、链路层和物理层连接。2.根据权利要求1所述的无线多跳自组织网络的自适应体系，其特征在于，所述信息交互模块是逻辑上的独立实体，实现网络认知的功能；信息交互模块负责网络功能实体间的信息交互、追踪网络的动态变化、收集各层信息、协调各层状态变量、向自适应决策模块发送需要作的决策并将决策结果反馈给各层、集成和调整网络中分布的参数以达到网络整体优化的目的。3.根据权利要求1所述的无线多跳自组织网络的自适应体系，其特征在于，所述自适应决策系统包括信息管理模块、形势判断模块、性能评估模块、管理规则模块、决策模块、参数调节模块和决策传递模块，信息管理模块从信息交互模块获取网络各层信息，并对信息进行处理，形势判断模块和性能评估模块对标准信息进行分析，以获得当前的网络状态，并对以后的状态进行预测，然后决策模块根据管理规则模块作出决策，并产生对网络各层参数的修改方案，最后决策模块将修改方案通过信息交互模块反馈给网络各层，从而达到自适应调节的目的。4.根据权利要求1所述的无线多跳自组织网络的自适应体系，其特征在于，所述应用层包括视频模块、语音模块、图像模块、文本模块，应用层负责根据优先级来组织相应的服务、匹配QoS要求和QOS指标、QoS的多指标优化。5.根据权利要求1所述的无线多跳自组织网络的自适应体系，其特征在于，所述传输层通过调节资源预留、接入控制、重传参数来适应网络的动态变化，提高网络性能。6.根据权利要求1所述的无线多跳自组织网络的自适应体系，其特征在于，所述网络层的功能是路由，自适应的路由功能要实现路由发现与路由维护，节省路由对网络资源的占用。7.根据权利要求1所述的无线多跳自组织网络的自适应体系，其特征在于，所述链路层通过调节节点信道接入参数实现节点的接入控制，以此来适应网络的状态变化或QoS的要求。8.根据权利要求1所述的无线多跳自组织网络的自适应体系，其特征在于，所述物理层通过调节节点控制、功率控制、调制解调、编解码、数据发送速率参数来适应网络信道的变化。
【文档编号】H04W40/12GK106060891SQ201610429752
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】陈圳
【申请人】陈圳