认知无线电网络中基于动态吞吐量的路由算法

沈毅斌 陈元亨 毕春艳

摘 要： 针对认知无线电网络中传统路由协议的不足，提出基于动态吞吐量的认知无线电网络路由算法（LSAR）。LSAR协议利用动态传输吞吐量（DTT）作为选择转发节点判决指标。只有节点满足比当前节点更靠近于目的节点，比当前节点具有更低的传输时延两个条件才可以作为候选转发节点。LSAR协议再从候选转发节点中选择具有最大DTT的节点作为转发节点。仿真结果表明，提出的LSAR协议能减少信道切换次数及传输时延，并提高路径建立的成功率。

关键词： 认知无线电； 路由协议； 动态频率接入； 吞吐量； 传输时延； 转发节点

中图分类号： TN711?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）19?0079?04

Abstract： The conventional routing protocol in cognitive radio networks has some shortage. Therefore， the location aided spectrum aware routing （LSAR） protocol in cognitive radio network is proposed in this paper. The LSAR protocol uses dynamic transport throughput （DTT） as the judgment index to select the forwarding node. The nodes satisfying the following two conditions can be selected as the candidate forwarding node， one condition is that the node is closer to the destination node than the current node， the other condition is that the node has lower transmission delay than the current node. LSAR protocol selects the node with maximum DTT from the candidate forwarding nodes as the forwarding node. The simulation results show that the LSAR protocol can reduce the channel switching times and transmission delay， and improve the success rate of path establishment.

Keywords： cognitive radio； routing protocol； dynamic frequency access； throughput； transmission delay； forwarding node

0 引 言

隨着无线用户数量急剧的增加和无线通信技术的迅速发展，无线频谱资源日益紧张，认知无线电CR（Cognitive Radio）技术受到广泛关注[1]。然而，FCC对频率利用率的研究表明：有执照频段的频谱利用率[1]小于0.85。为了提高频率利用率，文献[2]首次提出认知无线电的概念，并改变传统的频谱管理方式。传统的频道管理规定某段频谱只给有执照用户单独使用，即使空闲，也不安排其他用户使用。执照用户也称为主级用户（Primary User，PU），其他用户是指非主级用户，将其称为次级用户（Secondary User，SU）。

为了提高频率利用率，需改变传统的管理方式，规定主级用户PU对频谱使用具有高的优先级，但SU可以检测周围频谱使用情况，一旦发现空闲频谱，就可使用。

换而言之，认知无线电CR就是在不影响PU正常通信的前提下，SU动态地感知PU是否正在使用频谱，如果没有，就接入频谱，并使用该空闲频谱。……