[發明專利]基于網絡編碼的無線自組網路由查找方法

無效

• 申請號: 200910022723.0
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101686521A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 盛敏;楊希;史琰;李建東;時振帥;張習通
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W40/00
• 分類號: H04W40/00;H04W84/18
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別涉及一種路由查找方法，可用于無線自組網絡。

背景技術

無線自組網Ad?hoc是由一組帶有無線收發信裝置的節點組成的一個無線通信網絡，它不依賴于預設的基礎設施而臨時組建，網絡中的節點利用自身的無線收發設備交換信息，當彼此不在通信范圍內時，可以借助其他中間節點中繼來實現多跳通信。

無線自組網大多采用分布式網絡結構，分布式結構又分為完全分布式網絡結構和分層分布式控制網絡結構，在完全分布式網絡中，網絡的每個節點在路由方面的責任完全相等，隨著網絡范圍的擴大，節點在維護路由信息方面的信息交換也就越來越多，繼而導致了網絡時延的增大和網絡的擁塞。分群是克服以上缺點的常用方式。在分群結構中，網絡被劃分為群，每個群由一個群首和多個群成員和一部分網關組成，群首形成高一級網絡。群中群首和群成員動態變化，節點仍是自動組網，由群首節點和網關節點負責群間數據轉發。

現有的分群網絡路由查找協議CGSR(Clusterhead?Gateway?Switch?Routing)中，通過由群首和網關維護的路由表進行路徑的查找，節點對接收的信息并不進行任何處理，接收信息后儲存，然后轉發給相鄰節點。這種方法由于在查找路由的過程中節點間的需要多次交換信息，浪費了網絡有限的能量。

發明內容

本發明的目的在于克服上訴已有技術的缺點，提出一種基于網絡編碼的無線自組網路由查找方法，以減少了查找路由過程當中的信息交換次數，延長了網絡的生存時間。

網絡編碼是一種融合編碼和路由的信息交換技術，在傳統存儲轉發的路由方法基礎上，通過允許對接收的多個數據包進行編碼信息融合，增加單次傳輸的信息量，提高網絡整體性能。2000年，香港中文大學的R.Ahlswede等人基于網絡信息流的概念提出了網絡編碼的思想后，網絡編碼的研究主要集中在網絡編碼的構造方式，理論容量等方面，較少的將網絡編碼應用在實際網絡當中。

網絡編碼從廣義上講，是網絡中的節點將對接收到的信息進行一定形式的編碼處理，然后再傳輸出去的多點傳送技術。在傳統的網絡中，作為中繼的節點只能對接收到的信號進行復制、放大和轉發，這對于網絡資源有時候是一種浪費。網絡編碼技術打破了這種限制，它允許中繼節點對接收到的信息進行編碼，并將接收到的多個數據包按照某種特定算法重新組合再發送出去。網絡編碼的本質是利用節點的計算能力提高鏈路帶寬的利用率。

在無線自組網中大多是能量有限的，群首和網關在信息交換當中承受了更多的流量。由于節點計算能力和功率控制水平的提高，一個節點用于無線收發的能量占據能量消耗的主要部分。如果能夠在路由查找過程和信息交換過程中減少節點收發數據的次數，網絡的生存時間將得到相應的延長，同時網絡的傳輸速率也會提高。網絡編碼的本質是提高鏈路帶寬的利用率，在查找路由的過程中應用網絡編碼技術，節點對信息進行編碼解碼處理，可以有效的減少路由信息交換的次數，進而提高網絡的生存時間。

實現本發明目的的技術方案，包括如下步驟：

(1)在分群的大規模無線分組網中，源節點向群首節點發送路由請求信息，群首節點根據路由請求信息在路由表中查找到目的節點路徑，對找到路徑的目的節點，群首將路徑存入路由答復信息并向源節點返回，對找不到路徑的目的節點，群首通過網關轉發路由請求信息給相鄰群首；

(2)網關在轉發信息時，時延一段時間，如果只收到一個群首發送的路由請求信息或路由答復信息，就直接轉發給相應群首，如果收到了兩個群首發送的路由請求信息或路由答復信息，就將這兩個信息按位進行異或編碼運算，通過無線廣播媒介，一次發送給兩個群首；

(3)群首收到編碼信息后進行解碼，根據解碼的結果返回路由答復信息或是通過網關轉發解碼出的信息給相鄰群首；

(4)在回送路由答復信息時，如果有別的群首偷聽到路由答復信息，群首將根據偷聽到的路由答復信息建立緩存表，保存路徑，并對緩存表進行更新；

(5)源節點收到包含路徑的路由答復信息后，按照到目的節點的路徑通過網關發送數據信息；

(6)若在傳輸過程當中發現路由失效，先在失效處重新發送路由請求信息，若在時延一段時間后沒有收到路由回復信息，再由源節點發送路由請求信息。

本發明具有如下優點：

1)本方法由于在無線自組網中采用了分群結構，更加適合大規模網絡的應用，相對于完全分布式的無線自組網，減少了網絡時延和網絡的擁塞；