[發明專利]基于網關信息素的MANET接入Internet自適應網關發現算法

有效

• 申請號: 201310596483.1
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103647715A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 賈智平;許化強;鞠雷;蔡曉軍
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04L12/727
• 分類號: H04L12/727
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明屬于移動自組織網絡（MANET：Mobile?Ad?Hoc?Networks）領域，具體為一種基于網關信息素的MANET接入Internet自適應網關發現算法。

背景技術

移動自組織網絡（MANET：Mobile?Ad?Hoc?Networks）是一組具有路由和轉發功能的移動節點組成的網絡，它可以在沒有任何通信基礎設施支持的環境中進行通信。兩個節點之間可以通過多跳的方式實現通信，中間節點即作為終端節點，又具有路由轉發功能。

移動自組網接入Internet可以擴展自組網的應用，也是下一代4G網絡將所有已存在的網絡無縫連接起來的一個目標。因為MANET中的地址結構與IP地址結構不兼容，因此，二者不能直接互聯。現有方法主要是利用網關作為MANET與Internet之間的橋梁，實現協議的轉換功能。因而MANET移動節點與Internet通訊的第一步就是發現網關，建立移動節點與網關的路徑。目前常見的網關發現算法可以分為被動方案(reactive?scheme)，主動方案（proactive?scheme），混合方案（hybrid?scheme）。被動方案是以按需的方式建立網關到移動節點之間的路由：當移動節點需要與Internet中的固定節點（Fixed?node）通信的時候在MANET中廣播網關請求（GWSOL：Gateway?Solicitation）信息，MANET網絡中的每個節點都會收到這些用于發現網關并建立路由的控制信息。主動方案由網關周期性的廣播網關通告(GWADV：Gateway?advertisement)信息到整個MANET，收到GWADV信息的節點據此報文建立到網關的路由。在被動方案中，網關周期性的廣播GWADV信息，因而MANET中的每個節點都會周期性的收到網關發出的GWADV信息。混合方案是以網關為中心，以跳數TTL為半徑，指定一個主動區域，處在主動區域內的移動節點采用主動網關方案，而在主動區域之外的移動節點，采用被動網關發現。

現有網關發現算法的缺點是：

1.不論是采用哪種網關發現方式，都是以在MANET中廣播大量信息包（GWADV或GWSOL）作為網關發現算法的基礎，因而在網關發現過程中會產生大量的控制開銷。這些控制開銷會影響MANET的性能。算法中產生的控制包越多，對網絡的性能影響越大。

2.混合網關發現算法雖然可以一定程度上減少控制開銷，但是一旦TTL參數確定，則在主動區域內的所有節點還是會周期性的產生大量控制包。對大部分沒有Internet通訊需求的移動節點而言，這些控制包是沒有必要接收和轉發的。

3.MANET因為節點的移動性，網絡拓撲是不穩定的。因而建立的網關和移動節點之間的路由也具有不穩定性。如果通信過程中路由失效，重建路由的開銷是非常大的，比如產生大量的控制開銷，引起信息傳輸的延遲。現在的網關發現算法在建立到網關的路由時沒有考慮選擇穩定的路由。

發明內容

為了解決現有網關發現算法中存在的上述問題，本發明提供一種基于網關信息素(Gateway?pheromone)的MANET接入Internet自適應網關發現算法，它將移動節點分成具有轉發GWADV信息資格和不具有轉發資格兩類移動節點，并采用網關信息素標記具有轉發資格的移動節點。GWADV信息只通過少量具有轉發資格的移動節點轉發至源節點，通過減少參與轉發的節點個數減少控制開銷；此外，該算法通過評估鏈路的穩定狀況，在可選范圍內優先選擇穩定鏈路建立路由，減少在數據傳輸過程中因路由失效重建而引起的額外控制開銷和傳輸延遲。該算法具有開銷低，數據傳輸延遲低，自動適應網絡拓撲變化等優點。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于網關信息素的MANET接入Internet自適應網關發現算法，

第一步，評估移動節點所處環境的各條鏈路的穩定性狀況，只允許控制信息在穩定鏈路上轉發，并預測鏈路是否斷開；節點間定時發送Hello消息來維持鄰居關系，也會發送其它的信息，如數據包、控制包等。當檢測到鄰居節點發送的數據包時，檢測節點會為每一個鄰居節點維持一個接受信號強度（功率）的列表。通過對信號強度采樣來評估節點間鏈路的穩定性。