[發(fā)明專利]一種分布式網(wǎng)絡(luò)路由選擇方法和路由設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910087973.2
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101600227A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田輝;張平;江帆;王稀君;胡錚
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W40/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 孫寶海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式網(wǎng)絡(luò)路由選擇方法 和路由設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著移動通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新，用戶對于業(yè)務(wù)、通信方式以及便捷 程度的要求也在不斷提升，無縫的為用戶提供各種高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)成為 了未來移動通信網(wǎng)絡(luò)的基本要求之一。為了滿足人們隨時隨地的信息訪 問、計算和通信的需求，未來的通信環(huán)境必將涉及靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。隨 著4G技術(shù)日趨成熟以及其他網(wǎng)絡(luò)的不斷興起，扁平化、簡單化的網(wǎng)絡(luò) 構(gòu)架、自組織特性已經(jīng)成為了下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，低成本、大覆 蓋、高質(zhì)量的靈活通信方式將是下一代網(wǎng)絡(luò)的主題，而分布式自組織網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)被看好是能夠很好地承載未來用戶的要求與資本投入的雙重責(zé)任 的極具潛力的技術(shù)方案。

分布式網(wǎng)絡(luò)作為一種無基礎(chǔ)設(shè)施、分布式控制的組網(wǎng)方式(其網(wǎng)絡(luò) 也稱自組織網(wǎng)絡(luò)或者無線Ad?Hoc網(wǎng)絡(luò))，可以在即使不能或者不便利用 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施資源的情況下，提供一種便捷、迅速的通信支撐環(huán) 境。與單跳的無線網(wǎng)絡(luò)不同，分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間是通過多跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) 機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，需要路由協(xié)議進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)決策。無線信道變化的 不規(guī)則性、節(jié)點(diǎn)的移動、加入、退出等都會引起網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動態(tài)變 化。路由協(xié)議的作用就是在這種環(huán)境中，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，交換 路由信息，定位目的節(jié)點(diǎn)位置，產(chǎn)生、維護(hù)和選擇路由，并根據(jù)選擇的 路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，提供網(wǎng)絡(luò)的連通性。由于無線鏈路的不可靠性以及供電 設(shè)備能量的限制，分布式網(wǎng)絡(luò)的路由必須在受到多重條件約束和動態(tài)環(huán) 境下，能夠保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。因此，動態(tài)分布式的路由算法成為了 分布式網(wǎng)絡(luò)中研究的一個關(guān)鍵問題。

現(xiàn)有的已有平面分布式網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議主要可以分為2類： Proactive路由協(xié)議和Reactive路由協(xié)議。Reactive路由又稱為按需路 由，是一種當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)分組才查找路由的算法，其特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò) 開銷比較小。典型的按需路由有DSR(Dynamic?Source?Routing，動態(tài) 源路由協(xié)議)。但是由于按需路由協(xié)議一般都采用最小跳數(shù)作為路由選 擇準(zhǔn)則的標(biāo)準(zhǔn)。在路由建立過程中，忽略了各條鏈路的負(fù)載狀況，因此 在MAC層可能會面臨由于某些節(jié)點(diǎn)的負(fù)載過重而造成整條路徑擁塞。 對于時延敏感業(yè)務(wù)來說，將會使得數(shù)據(jù)的排隊時延增加，從而引起數(shù)據(jù) 包延時過大、吞吐量下降、用戶滿意度下降，而且會使擁塞節(jié)點(diǎn)的能量 資源急劇消耗，從而加速網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓头蛛x以及節(jié)點(diǎn)間的不公平， 導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)性能的急劇惡化。因此路由協(xié)議的設(shè)計不能僅僅單純考慮 業(yè)務(wù)要求以及信道條件，還必須由鏈路中節(jié)點(diǎn)的角度考慮負(fù)載平衡的狀 況，使網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載增加的情況下獲得優(yōu)化的QoS性能。

另外，在分布式網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議的可靠性完全依賴于節(jié)點(diǎn)之間的相 互合作來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。但是由于自組織網(wǎng)絡(luò)中缺乏中心控制節(jié)點(diǎn)，且各個 節(jié)點(diǎn)自身能量受限，而轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)需要消耗節(jié)點(diǎn)自身的能量，這就使得各 個節(jié)點(diǎn)之間很難無私的為其它轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。為了節(jié)約其自身的剩余能量， 節(jié)點(diǎn)很可能采取不轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的策略。為了消除節(jié)點(diǎn)的這種“自 私”行為，在分布式網(wǎng)絡(luò)中提出了一些相應(yīng)的措施，如基于“信譽(yù)度 等級”路由選擇、基于“虛擬貨幣”的路由選擇等，顯然這些策略都只 能在一定程度上避免選擇自私節(jié)點(diǎn)，但是很難消除節(jié)點(diǎn)的自私行為，而 且實(shí)現(xiàn)起來也比較困難。因此路由機(jī)制也必須考慮、體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)個體的意 愿，使路由選擇更加優(yōu)化，更具有實(shí)用性和有效性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的一個技術(shù)問題是提供一種分布式網(wǎng)絡(luò)路由選擇方 法，能夠有效減小分組時延，提升網(wǎng)絡(luò)性能。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種分布式網(wǎng)絡(luò)路由選擇方法，其特 征在于，包括：建立源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的至少兩條數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑； 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)效用函數(shù)、與該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的下一跳鄰節(jié)點(diǎn)之間鏈路的服務(wù) 速率，確定分配給該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的下一跳鄰節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)；其中，所述效用 函數(shù)包括鏈路的服務(wù)速率作為參數(shù)；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)上一跳數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn) 的信用度和下一跳鄰節(jié)點(diǎn)的信用度確定所述下一跳鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送概率 值；根據(jù)下一跳鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送概率值發(fā)送分配給各個下一跳鄰節(jié)點(diǎn)的 數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)上一跳數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的信用度和下一跳鄰節(jié) 點(diǎn)的信用度確定所述下一跳鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送概率值的步驟包括：轉(zhuǎn)發(fā)節(jié) 點(diǎn)選擇上一跳數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的信用度和下一跳鄰節(jié)點(diǎn)的信用度中較小 值，作為所述下一跳鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送概率值。