[發明專利]一種基于路徑質量感知的移動自組網Internet網關路由選擇方法

無效

• 申請號: 201010282607.5
• 申請日: 2010-09-16
• 公開（公告）號: CN101951658A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 劉元安;莊琳;劉凱明;唐碧華;謝剛;高錦春;李莉;黎淑蘭
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W40/12
• 分類號: H04W40/12;H04W40/24;H04W84/18
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技術領域

本發明屬于一種無線網絡通信技術領域的Internet網關路由選擇方法，特別是一種基于路徑質量感知的移動自組網(Mobile?Ad?Hoc?Network，MANET)Internet網關路由選擇方法，利用跨層設計思想估計鏈路剩余可用帶寬，并通過計算網關路由選擇判據選取至Internet網關路由的方法。

背景技術

近年來，通信領域的高速發展已經將人們帶進了一個前所未有的信息化時代。移動通信的迅速發展更是使人們的生活發生了翻天覆地的變化，成為網絡服務的一大亮點。作為現代通信技術的幾個重要領域，無線局域網WLAN、無線城域網Wimax，以及傳統的GSM、CDMA電話網絡，從不同的角度滿足了人們的需求。然而從網絡結構上看，上述網絡還僅僅是單一的星形網絡連接，移動節點之間的通信都要通過固定節點，這種模型需要永久性的固定設施，而對于某些特殊區域，如大海、沙漠，以及被地震破壞的城市，戰場等，上述移動通信網就不能滿足要求，這就需要一種特殊網絡，能夠臨時快速自動組網，移動節點間可以通過無線鏈路直接進行信息交互。一種全新的移動多跳網絡——移動自組網的出現，解決了這一問題。

移動自組網是由一組帶有無線通信收發裝置的移動終端節點組成的，具有自組織、自恢復、自適應的多跳臨時性無中心網絡。該網絡不依賴于基站之類的基礎設施，所有節點分布式運行，在任一時刻，節點通過無線信道形成一個任意的網絡拓撲結構。在MANET網絡中，每個節點同時承擔主機和路由器兩種角色，整個網絡的控制通過各個節點之間進行分布式控制。節點作為路由器需要運行相關路由協議，進行路由發現、路由維護等常見的路由操作，對接收到的信宿不是自己的分組需要進行分組轉發。MANET可以在沒有或不便利用現有的網絡基礎設施的情況下提供一種通信支撐環境，從而拓寬了移動通信網絡的應用環境。

移動自組網的特點可以歸納為以下幾點：

(1)多跳路由。由于節點發射功率的限制節點的范圍是有限的，當要與其覆蓋范圍之外的節點進行通信時，需要中間節點的轉發，即要經過多跳。MANET網絡中的多跳路由是由普通節點共同完成的，而不是由專用的路由設備(如路由器)完成的。

(2)動態網絡拓撲結構。節點間通過無線信道連接形成一個任意的網狀拓撲結構，節點之間的連接由于節點的離開和新的節點的到達，以及節點的任意移動，加上無線發送裝置發送功率的變化、無線信道動態特性等綜合因素影響下，可能導致網絡拓撲結構發生劇烈動態變化，而且這種變化是不可預測的。

(3)移動終端的便攜性。移動終端具有攜帶方便、輕便靈巧等特點，網絡搬遷異常方便，但也存在固有缺陷，如能源受限、內存較小、CUP處理能力較低和成本較高等。移動節點一般都依靠能量有限的電池來供電，因此如何高效的使用節點的電池能量以及延長節點的生存時間以及整個網絡的生存時間就成為了一個十分突出的問題。

(4)有限的無線傳輸帶寬。由于無線信道本身的物理特性，它所能提供的網絡帶寬相對有線信道要低得多。除此之外，考慮到競爭共享無線信道產生碰撞、信號衰減、噪音干擾、信道間干擾等因素，節點可得到的實際帶寬遠遠小于理論上的帶寬值。

(5)分布式控制。MANET網絡中所有的網絡行為，包括拓撲結構的發現和消息的傳遞，都必須由節點自己來完成。也就是說，路由功能必須集成在移動節點中，不存在類似基站的集中網絡中心控制點，因而是一種分布式控制網絡。

(6)可能存在單向無線信道。由于各節點發射功率不同，信號傳播范圍也不同，可能會有A能聽到B，而B聽不到A的情況。

(7)帶寬受限。無線鏈路的容量大大低于有線鏈路的容量，且因受到噪聲，衰落，干擾的影響實際容量更低。

這些特點使得固定有線網絡從源到目的節點的最短路由一般很難直接應用于MANET網絡中，此時，可變的無線鏈路的質量是必須考慮的重要因素，網絡應該能夠自適應地改變路由來減輕這些因素的影響。

隨著移動自組網對Internet實時業務需求的日益增加和移動終端技術的不斷發展，移動自組網與Internet的互聯逐漸成為業界研究的熱點。承載因特網業務更需注重網絡負載均衡及QoS保障，而位于移動自組網邊緣的Internet網關在作為異構網絡連接橋梁的同時，也成為潛在的負載瓶頸。因此，發現和選擇較低負載的可用網關則成為移動自組網接入Internet需要考慮的重點問題。由于特殊的接入網屬性，擁塞控制問題顯得尤為突出，而已有的接入機制大多基于最小跳數準則，無法感知路徑質量以滿足用戶的QoS需求和傳輸公平性，互連性能并不理想。

發明內容