[發(fā)明專利]一種基于HWMP的網(wǎng)絡編碼感知無線Mesh路由協(xié)議

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210562094.2
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103037436A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 顧燕;韓菡;郭潔
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: H04W28/04
• 分類號: H04W28/04;H04W40/10;H04W40/24
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域本發(fā)明屬于移動通信技術領域，具體指的是一種基于HWMP的網(wǎng)絡編碼感知無線Mesh路由協(xié)議。

背景技術

無線Mesh網(wǎng)絡是一種覆蓋范圍廣、網(wǎng)絡容量大、接入速度快、部署成本低的新型多跳網(wǎng)絡，是解決“最后一公里”瓶頸問題的新方案。路由協(xié)議的設計是無線Mesh網(wǎng)絡研究的關鍵問題之一，路由協(xié)議設計的好壞直接關系到能否充分發(fā)揮無線Mesh網(wǎng)絡的優(yōu)勢。2000年，R.Ahlswede等人提出了網(wǎng)絡編碼的思想，成為通信領域的一個研究熱點并得到廣泛研究。網(wǎng)絡編碼思想突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡節(jié)點只能存儲轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式，允許網(wǎng)絡節(jié)點對數(shù)據(jù)包編碼后再轉(zhuǎn)發(fā)，目的節(jié)點譯碼后得到所需的數(shù)據(jù)包，增加單次傳輸?shù)男畔⒘浚岣呔W(wǎng)絡吞吐量，是可以逼近網(wǎng)絡傳輸容量理論極限的有效方法之一。無線Mesh網(wǎng)絡具有物理層廣播特性和多跳性，拓撲相對穩(wěn)定、覆蓋范圍廣，非常適合于運用網(wǎng)絡編碼技術，而無線Mesh網(wǎng)絡編碼的研究尚處于探索階段。COPE是由Katti等人首次提出的將網(wǎng)絡編碼應用于實際無線網(wǎng)絡單播通信的一種機制，其思想是基于機會主義，節(jié)點機會偵聽無線鏈路，獲得鄰居節(jié)點的狀態(tài)信息，并利用獲得的信息進行機會式編碼。COPE機制為網(wǎng)絡編碼應用于無線Mesh網(wǎng)絡單播通信提供了很好的方案，學術界出現(xiàn)了很多應用COPE機制的相關研究。但機會主義的思想使其只能在已有路徑上被動的等待編碼機會的產(chǎn)生，如果路由協(xié)議所建立的路徑?jīng)]有經(jīng)過有編碼機會的節(jié)點或經(jīng)過很少有編碼機會的節(jié)點，COPE機制就無法有效的發(fā)揮作用，提升網(wǎng)絡性能。

HWMP協(xié)議，是WLAN?Mesh?IEEE802.11s標準默認的路徑選擇協(xié)議。它不同于無線Mesh網(wǎng)絡傳統(tǒng)的先驗式路由和按需式路由，而是一個將按需式路由和先驗樹結(jié)構(gòu)擴展相結(jié)合的混合無線Mesh網(wǎng)路由協(xié)議，充分發(fā)揮了兩種路由方式的優(yōu)勢，既能夠有較短的路徑建立延遲又能夠有較小的控制開銷，且使用基于空時的鏈路判據(jù)，相比于跳數(shù)判據(jù)更能反映鏈路質(zhì)量。因此，相比于AODV、DSDV等路由協(xié)議，HWMP協(xié)議更加適用于拓撲結(jié)構(gòu)多樣、節(jié)點移動性不同、鏈路質(zhì)量多變的無線Mesh網(wǎng)絡。HWMP協(xié)議雖然非常適合應用于無線Mesh網(wǎng)絡，但當擴展了COPE機制后，該協(xié)議并不能建立有較多編碼機會的路徑，網(wǎng)絡編碼的優(yōu)勢得不到充分的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提出一種基于HWMP的網(wǎng)絡編碼感知無線Mesh路由協(xié)議CAHWMP，使用有網(wǎng)絡編碼意識的路由判據(jù)NCCa，綜合考慮鏈路信道資源消耗量和網(wǎng)絡編碼帶來的資源共享增益，能夠反映網(wǎng)絡編碼對鏈路資源消耗的影響；在路徑發(fā)現(xiàn)過程中，CAHWMP協(xié)議會啟動編碼機會探測算法，主動探測節(jié)點的編碼機會，并根據(jù)NCCa判據(jù)建立有較多編碼機會的路徑。

為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種基于HWMP的網(wǎng)絡編碼感知無線Mesh路由協(xié)議CAHWMP，使用有網(wǎng)絡編碼意識的路由判據(jù)NCCa，綜合考慮鏈路信道資源消耗量和網(wǎng)絡編碼帶來的資源共享增益，能夠反映網(wǎng)絡編碼對鏈路資源消耗的影響；在路徑發(fā)現(xiàn)過程中，CAHWMP協(xié)議會啟動編碼機會探測算法，主動探測節(jié)點的編碼機會，并根據(jù)NCCa判據(jù)建立有較多編碼機會的路徑；具體方法如下：

步驟A，基于數(shù)據(jù)流路徑的編碼判斷準則；

定義網(wǎng)絡編碼集合：設在節(jié)點v處，有若干數(shù)據(jù)流經(jīng)此節(jié)點傳輸，數(shù)據(jù)流流經(jīng)不同的路由路徑，這些路由路徑對應了n個由上一跳節(jié)點和下一跳節(jié)點組成的上下跳對，記為(prev_i，next_i)(i＝1,2,…,n)；如果這些數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)包在節(jié)點v處能夠進行COPE機制編碼，則稱這n個上下跳對(prev_inext_i)組成了一個編碼集合；

基于數(shù)據(jù)流路徑的編碼判斷準則為：

在節(jié)點v處，如果傳輸數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)包能夠進行COPE機制編碼，即對應的n個上下跳對(prev_i，next_i),i=1,2,…,n能夠組成一個編碼集合，當且僅當這n個上下跳對(prev_i，next_i)滿足任意一個上下跳對的下一跳節(jié)點next_i是其他n-1個上下跳對的上一跳節(jié)點prev_j，j=1,2,…,n且j≠i，或上一跳節(jié)點prev_j的鄰居節(jié)點；所述上一跳節(jié)點prev_j的鄰居節(jié)點集合為N(prev_j);