[發明專利]一種基于MAODV協議的無線自組織網組播路由能量改進方法

有效

• 申請號: 200810069269.X
• 申請日: 2008-01-21
• 公開（公告）號: CN101217500A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 唐紅;劉宴兵;楊巍
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L12/18;H04L29/06
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉小紅

技術領域

本發明涉及無線自組織網絡技術，尤其是自組網中的組播路由能量改進方法。

背景技術

無線自組織網絡(WANET)是一種由固定或者移動的主機通過無線鏈路構成的自治系統。它不像有線網絡那樣有固定的基站，所有主機之間的通訊都是通過基站來集中調度；每個節點都象終端主機一樣可以作為路由器來使用。由于在無線自組織網中，節點運行時所需要的能量來自于電池的有限供給，因此針對節能目的對WANET網絡的組播路由算法進行改進是很有必要的。

與本發明最接近的現有自組織網能量改進技術有移動Agent及LAPAMRP組播算法技術，移動Agent(張毅，王小非.移動Ad?Hoc網絡中一種基于電池量的的路由算法，計算機應用第26卷第8期，2006年8月.)技術能夠通過移動Agent和各節點進行數據交換，了解網絡中所有節點的連接信息，形成一個節點信息矩陣表；然后在該矩陣表的基礎上，根據節點電池余量，選擇最合適的路徑進行數據報文的發送。實驗證明這種路由算法有很高的效率和魯棒性，可以使各節點電池量的消耗趨于平衡，為下一步Ad?Hoc網絡管理打下基礎。而LAPAMRP組播算法技術(蔡莉黃傳河?張文濤等.一種在Ad?Hoc網絡中基于地理位置的節約能量的組播路由算法，計算機工程與應用，2004年第2期)的基本思想是先由基本的組播算法生成一棵組播樹，然后由組播樹的每個非葉子節點根據其鄰居節點的地理位置，動態地選擇一些轉發點，通過這些點以較小功率轉發時可節約能量，以此優化組播樹。但是本算法的不足之處在于當組播樹中某節點的子節點不同屬于一個轉發區域時，未尋找該節點的轉發節點，對此節點沒有進行能量優化，節點運行消耗的能量較大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：從無線自組織網中結點能量有限，無線網鏈路以及鏈路容量并不是事先決定，而是由一些諸如節點之間距離、傳輸能量、硬件實現所決定等角度考慮，對自組網中的組播路由協議進行相關改進，以達到優化網絡鏈路連接時間，提高整體網絡能量利用率的目的。

本發明解決上述技術問題所采用的技術手段是提出一種基于按需距離向量組播路由協議(MAODV協議)的無線自組織網組播路由能量改進方法，改進方法主要包括以下四個階段：傳輸能量預測階段、節點能量比較階段、請求路徑優化階段和應答路由激活階段。

傳輸能量預測階段：請求節點向二級相鄰節點發送能量檢測位，由能量消耗模型計算出源節點發送給下級相鄰節點的能量值；節點能量比較階段：將源節點的剩余能量與預測的發送能量進行比較；請求路徑優化階段：如果發送能量高于節點本身的剩余能量，源節點將節點路由表中的門限標志位置高位，舍棄該路徑，反之則選擇該路徑；應答路由激活階段：源節點在發送完廣播路由請求報文(RREQ)后等待一段時間，并記錄下這段時間內接收到的路由應答報文(RREP)的序列號，跳數及此路徑的節點生存時間和平均節點生存時間，在激活一個根據RREP信息建立起來的多播路由時，首選序列號為標準，選擇擁有最大序列號的RREP為到達該組播樹的路徑。當出現目的序列號相同的情況，將不僅僅以跳數更小的RREP更新至目的節點的用于建立向前路由的相應路由表項，而是以結合跳數和節點生存時間綜合考慮的RREP更新至目的節點的路由表項。選擇RREP路徑完畢后，源節點單播發送組播激活報文(MACT)到收到把所選RREP發送給自己的鄰節點，鄰節點收到MACT后激活單播路由表中到該組地址的路由項，并把MACT轉發給路由項指出的下一跳節點。

源節點的發送能量由與其相鄰的最大距離的節點需要的能量確定。當請求節點發送的能量檢測位無法傳遞到二級節點，將請求節點列入不可發送節點集；當請求節點和二級節點之間發生斷鏈，鏈路修復完畢后繼續發送能量檢測位；二級節點通過下級相鄰節點反饋回來的地理位置信息，以及節點之間的預測路徑確定發送能量。在應答路由激活階段，每隔一固定周期估算每一個節點當前時刻的能量消耗速度和當前可用剩余能量，由此估算出節點生存時間，根據節點生存時間選取一條生命周期長的路徑。

本發明通過預測源節點發送能量值，并與源節點自身剩余能量進行比較確定合適的請求命令路由以及考慮跳數、整體自組織網中節點能量消耗量來選擇激活路徑的方法，MACT的傳播激活了唯一的一條從源節點到組播樹某成員的路徑上所有中間節點的路由項，保證了源節點到組播樹只有一條路徑。以優化網絡鏈路連接時間，提高了整體網絡能量利用率，有效解決了消息廣播過程中的無效能量損失問題，改善了自組織網的整體傳輸效率，降低了由于某一節點損耗能量過大而產生斷鏈的風險。