[發明專利]具有拓撲感知能力的分段自適應多路徑路由機制

無效

• 申請號: 200810240385.3
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN101483934A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 武穆清;徐春秀;甄巖;梁紹芳;王彬;魏璐璐;魏宇欣;吳大鵬;閻嘯天;苗建松;鄭鳳
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W74/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及無線自組織網絡，即Ad?hoc網絡。具體地說是提出一種能夠適應拓撲變化的多路徑路由機制。節點在路由建立過程中可以根據路由控制信息對網絡拓撲有一定的感知，并建立分段的自適應多路徑路由，路徑中的每段可以包括單路徑或多路徑。

背景技術

Ad?hoc網絡是一種由靜止或者移動節點組成的臨時性自治無線系統。它不依賴于現有的網絡基礎設施，依靠節點間的相互協作來完成節點彼此間的網絡互聯。Ad?hoc網絡主要應用于軍方以及緊急突發場合和不易布線的臨時場合。目前，Ad?hoc網絡正逐步向商業環境發展，如傳感器網絡、虛擬教室和家庭網絡等。

Ad?hoc網絡的特點主要體現在以下幾個方面：(1)動態變化的網絡拓撲結構：Ad?hoc網絡中沒有固定的通信設施和中央管理設備，網絡節點可以隨機地以任何速度朝任何方向移動，造成網絡拓撲的動態變化。(2)有限的資源：提供給Ad?hoc網絡中移動主機的工作能量是有限的；另一方面，網絡本身提供帶寬有限以及信號之間的沖突和干擾，使移動主機可得到的有限的傳輸帶寬將遠遠小于理論上的最大帶寬。(3)網絡的分布式特性：Ad?hoc網絡中沒有中心控制節點，主機通過分布式協議互聯，某節點有故障，其余節點仍可正常工作，抗毀性強。(4)較低的安全性：Ad?hoc網絡節點之間通信通過無線信道，傳輸的信息非常容易受到監聽、重發、篡改、偽造等各種攻擊。(5)多跳通信：兩個網絡節點由于受到可用資源的限制，不能處在同一個覆蓋網絡內，可采用Adhoc網絡多跳通信，實現不同覆蓋網絡之間源主機與目的主機的通信。

傳統的無線自組織網絡路由協議如AODV和DSR，是單路徑路由協議，這些協議在源節點和目的節點間建立單一路徑。當前的無線自組織網絡多路徑路由協議可以分為兩部分：并行轉發路由機制和備份路由機制。并行轉發路由機制使用多條路徑同時轉發數據包；而備份路由機制在主路徑斷裂時使用備份路徑繼續數據包的轉發。

在當前應用中，多媒體業務占據很大的比重，尤其是語音、視頻等業務。現有的無線網絡只能為對時延敏感和能容忍一部分丟包的多媒體業務提供有限的、時變的服務質量(Quality?of?Service，QoS)。由于無線自組織網絡節點的移動性，端到端路徑斷裂概率比有線網絡高得多，對實時業務來說，頻繁的路由建立會導致較大的路由建立時延和時延抖動。如何為用戶的多媒體業務提供可接受的QoS的問題被廣泛地研究。

發明內容

本發明的目的是在現有的單徑路由協議的基礎上，針對單徑路由協議在時變信道和運動場景下經常發生斷裂導致端到端可靠性降低的情況，提供一種Adhoc網絡中自適應多路徑路由協議的建立方法。節點采用預先設定的門限值判定鏈路狀態，并且根據網絡當前的拓撲狀態自適應地選擇中繼節點，建立路徑分段的多路徑路由，通過數據包在多路徑的并行轉發提高Ad?hoc網絡的可靠性。

為了實現上述目的，本發明的具體步驟如下：

第一步驟：確定鏈路質量多路徑部分最大并行路徑數量

Ad?hoc網絡中的鏈路受到多種因素(如多路徑效應、干擾和節點移動等)的影響，鏈路質量之間的差異較大，有些不能滿足端到端業務服務質量的要求。因此在路由建立過程中，應當選取鏈路質量較好的鏈路組成承載業務的路徑。

衡量鏈路質量的參數有分組投遞率、接收信噪比、生存時間等。根據這些參數中的一個或多個設定能及時準確衡量鏈路質量的門限。根據可使用的鏈路情況，確定自適應多路徑協議并行最大路徑數目為兩條。

第二步驟：自適應多路徑路由的建立

由第一步驟中的鏈路狀態判定以及路徑數目選擇兩種技術，能夠根據當前網絡拓撲結構和鏈路狀態自適應地建立端到端路徑。

中間節點把能處理并轉發的路由請求(RREQ)數量改為兩個，使得路由應答(RREP)消息有多個反向路徑。

由于第一步驟中確定了多路徑的最大路徑數目為兩條，需要目的節點回復兩個RREP消息到源節點，才能建立最大路徑數量為兩條的多路徑路由。每個RREP消息在包頭添加標志位，標識為主路由應答(Primary_RREP)或次路由應答(Secondary_RREP)消息。

Primary_RREP消息經過中間節點時會選取最優的路徑，Secondary_RREP消息經過中間節點時選取次優的路徑，這樣就可建立如圖1所示的部分多路徑路由。

第三步驟：消除多路徑建立過程中的路由環路