專利名稱：一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)中用來降低路由發(fā)現(xiàn)頻率和提高方法性能的方法，具體為一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法。

背景技術(shù)：
移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)(MANET)具有無中心、自組織、自修復的特點，在軍事及民用方面有著廣泛的應(yīng)用需求。移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)要求路由方法在動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下通過結(jié)點多跳中繼提供可靠的數(shù)據(jù)通信能力，因此受到廣泛的關(guān)注與研究。目前移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由方法主要分為兩類先應(yīng)式表驅(qū)動路由方法，如DSDV、WRP、FSR等；反應(yīng)式按需路由方法，如AODV、DSR、TORA等。一些研究表明，按需路由方法在網(wǎng)絡(luò)路由開銷、報文發(fā)送成功率等方面均優(yōu)于表驅(qū)動路由方法，同時在具有較高移動性的網(wǎng)絡(luò)中，按需路由方法表現(xiàn)出更優(yōu)的性能。對于按需路由方法來說，如何有效控制路由發(fā)現(xiàn)的頻率和范圍是提升方法性能的關(guān)鍵。目前大多數(shù)按需路由方法均采用單徑路由方式，方法在一次路由發(fā)現(xiàn)過程中僅建立一條當前最優(yōu)路徑并一直使用到路徑中斷，這類方法雖然維護簡單，但頻繁的路由發(fā)現(xiàn)給網(wǎng)絡(luò)帶來過多的路由開銷，同時路由重建造成數(shù)據(jù)報文的丟失及發(fā)送延遲都會給網(wǎng)絡(luò)性能帶來影響。多徑路由是為了降低路由方法的路由發(fā)現(xiàn)頻率而提出的一類方法。在一次路由發(fā)現(xiàn)過程中，源結(jié)點及路徑上的中間結(jié)點將建立多條到目的結(jié)點的路由路徑，數(shù)據(jù)報文可以在其中一條路徑上發(fā)送，也可以分配到幾條路徑上同時發(fā)送，當一條路徑失敗時，結(jié)點可以使用其它備用路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文而無需進行新的路由發(fā)現(xiàn)，只有當所有路徑均失效或者路徑質(zhì)量下降需要發(fā)現(xiàn)新路徑時才進行路由重建。多徑路由方法可以提高數(shù)據(jù)報文發(fā)送的可靠性、平衡網(wǎng)絡(luò)負載、降低路由發(fā)現(xiàn)頻率和網(wǎng)絡(luò)路由開銷。
現(xiàn)有的按需多徑路由方法普遍采用源結(jié)點廣播發(fā)送RREQ報文查詢路徑，目的結(jié)點收到RREQ報文回復RREP報文確認路徑，只有RREP報文到達源結(jié)點后，源結(jié)點才建立了到目的結(jié)點的路由路徑，這導致路由發(fā)現(xiàn)延遲較大；對RREQ報文的轉(zhuǎn)發(fā)策略通常采用丟棄重復報文的方法，這會減少目的結(jié)點收到RREQ報文的數(shù)量，從而導致結(jié)點建立的到目的結(jié)點的路徑數(shù)量較少；而多條路徑的建立通常需要目的結(jié)點發(fā)送多條RREP報文進行確認，這導致每次路由發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生大量路由控制報文。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題針對現(xiàn)有的反應(yīng)式按需路由方法和單徑按需路由方法存在的缺點，提出一種新的基于雙向路由重建的ad hoc網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，減少由于路由頻繁中斷而帶來的報文丟失，改善路由發(fā)現(xiàn)頻率、路由開銷及平均網(wǎng)絡(luò)延遲方面的性能。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，其步驟如下 (1)網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點需要建立兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)路由緩存列表RouteCache_list(用來緩存路由，保存到其他結(jié)點的路由路徑)和序列號緩存列表SNCache_list(用來緩存目的結(jié)點的序列號，序列號是一個單調(diào)增大的整數(shù)，由目的結(jié)點在發(fā)送RREP時生成，用于確認RREP報文的最新性)，而每個路由緩存列表項中至少包含一個路徑列表Path_list，同時每個結(jié)點還需要維護一個數(shù)據(jù)報文發(fā)送隊列，用于保存待發(fā)送數(shù)據(jù)報文； (2)當源結(jié)點有數(shù)據(jù)報文需要發(fā)送時，會先查本地的路由緩存列表，查找到目的結(jié)點的路由路徑，若沒有查到，則進入步驟(3)的路由發(fā)現(xiàn)過程；若查到路由路徑，則進入步驟(4)的路由維護過程； (3)在路由發(fā)現(xiàn)過程中，源結(jié)點發(fā)送路由發(fā)現(xiàn)報文RREQ，目的結(jié)點收到RREQ則發(fā)送路由應(yīng)答報文RREP； (4)在路由維護過程中，源結(jié)點檢查所使用的路徑是否為最短路由路徑，若是，則置數(shù)據(jù)報文的標志位flag＝min_hc_path(當前最短路徑可用)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)報文，否則置數(shù)據(jù)報文的標志位flag＝no_min_hc_path(最短路徑已失效)，發(fā)送數(shù)據(jù)報文；若目的結(jié)點收到flag＝no_min_hc_path的數(shù)據(jù)報文，則發(fā)送RREP報文；當目的結(jié)點發(fā)送的RREP報文達到源結(jié)點時，源結(jié)點建立或更新到目的結(jié)點的路由路徑；源結(jié)點和中間結(jié)點都使用最短路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文，若發(fā)送報文失敗，結(jié)點會使用剩余路徑中的最短路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文，同時更新路由表，即將失效的路徑刪除；當中間結(jié)點到目的結(jié)點的當前最短路徑的跳數(shù)變大時，中間結(jié)點將發(fā)送路由錯誤通知報文RERR進行路由更新。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點在于 (1)本發(fā)明能夠減少報文的丟失，并顯著提高協(xié)議在路由發(fā)現(xiàn)頻率、網(wǎng)絡(luò)路由開銷及平均網(wǎng)絡(luò)延遲方面的性能。由于源結(jié)點可進行路由發(fā)現(xiàn)，并在發(fā)送數(shù)據(jù)報文的同時，通過將報文中的flag標志位置為不同的值的方法通知目的結(jié)點進行路由重建，源結(jié)點可以獲得不間斷的路由服務(wù)，避免了源結(jié)點在發(fā)現(xiàn)路由路徑已失效時再進行路由發(fā)現(xiàn)的情況，提高了路由發(fā)現(xiàn)的頻率；由于無需使用特定的報文通知目的結(jié)點進行路由重建，因此可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)的路由開銷以及降低平均的網(wǎng)絡(luò)延遲。
(2)此外，本發(fā)明的目的結(jié)點采用廣播方式發(fā)起路由重建，無需路徑確認過程便可使源結(jié)點和中間結(jié)點快速建立到目的結(jié)點的多條可用路徑，并獲得更多最短路徑和備用路徑，這可以減少路由中斷次數(shù)，進一步降低路由發(fā)現(xiàn)頻率和延遲，提高數(shù)據(jù)報文發(fā)送成功率。
(3)此外，本發(fā)明對RREQ、RREP、RERR三種路由控制報文采用不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略，可以極大的減少路由代價，減少網(wǎng)絡(luò)路由開銷。



圖1為本發(fā)明的流程圖； 圖2為本發(fā)明的源結(jié)點操作示意圖； 圖3為本發(fā)明的中間結(jié)點操作示意圖； 圖4為本發(fā)明的目的結(jié)點操作示意圖； 圖5為本發(fā)明的路由更新算法示意圖； 圖6a、圖6b、圖6c、圖6d為本發(fā)明的路由發(fā)現(xiàn)和路由維護過程樣例示意圖。

具體實施例方式 本發(fā)明的方法屬于多徑路由方式的按需路由方法，該方法涉及源結(jié)點、中間結(jié)點和目的結(jié)點。該方法需要三種網(wǎng)絡(luò)控制報文路由發(fā)現(xiàn)報文RREQ、路由應(yīng)答報文RREP和路由錯誤通知報文RERR；還需要在網(wǎng)絡(luò)中的每個結(jié)點維護兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)路由緩存列表RouteCache_list和序列號緩存列表SNCache_list，而每個路由緩存列表項中包含一個路徑列表Path_list，同時每個結(jié)點還需要維護一個數(shù)據(jù)報文發(fā)送隊列，用于保存待發(fā)送數(shù)據(jù)報文。
RREQ的格式為RREQ(s，d，i，snsi，min hcsi(snsi)，ansi(snsi)，ttl)，RREP路由應(yīng)答報文的格式為RREP(s，d，i，sndi，min hcdi(sndi)，andi(sndi)，ttl)，RERR路由錯誤通知報文的格式為RREQ(s，d，i，sndi，min hcdi(cur)，ttl)，其中s表示源結(jié)點，d表示目的結(jié)點，i表示當前結(jié)點，snsi表示結(jié)點i保存的源結(jié)點s的序列號，sndi表示結(jié)點i保存的目的結(jié)點d的序列號，min hcsi(snsi)表示在最新的一次路由發(fā)現(xiàn)(由snsi標識)中，結(jié)點i到源結(jié)點s的最小跳數(shù)，min hcdi(sndi)表示在最新的一次路由發(fā)現(xiàn)(由sndi標識)中，結(jié)點i到目的結(jié)點d的最小跳數(shù)，ansi(snsi)表示在最新的一次路由發(fā)現(xiàn)(由snsi標識)中，結(jié)點i到源結(jié)點s的路由路徑的聲明號，andi(sndi)表示在最新的一次路由發(fā)現(xiàn)(由sndi標識)中，結(jié)點i到目的結(jié)點d的路由路徑的聲明號，min hcdi(cur)表示結(jié)點i到目的結(jié)點d的當前最小跳數(shù)，ttl(Time To Live)表示廣播報文的跳數(shù)限制。在路由發(fā)現(xiàn)過程中，源結(jié)點將發(fā)送RREQ路由發(fā)現(xiàn)報文來查找目的結(jié)點d，目的結(jié)點d收到RREQ報文后建立到源結(jié)點s的路由緩存，并回復RREP報文；在路由維護過程中當目的結(jié)點d收到標志位flag＝no_min_hc_path的數(shù)據(jù)報文后將發(fā)送RREP報文進行路由重建。
本發(fā)明中的路由緩存列表項RouteCache_entrydi的格式為RouteCache_entrydi(d，sndi，min hcdi(sndi)，andi(sndi)，Path_listdi)，表示結(jié)點i到結(jié)點d的路由緩存列表項；路徑列表項Path_entrydi→n的格式為Path_entrydi→n(n，min hcdi→n(cur)，life_time)，表示結(jié)點i通過結(jié)點n到結(jié)點d的路徑列表項(即為RouteCache_entrydi中的Path_listdi)；序列號緩存列表SNCache_entrydi的格式為SNCache_entrydi(d，sndi)表示結(jié)點i保存的結(jié)點d的序列號緩存列表項。
本發(fā)明分兩個過程路由發(fā)現(xiàn)過程和路由維護過程。路由發(fā)現(xiàn)過程指源結(jié)點在失去到目的結(jié)點的所有路徑時發(fā)起路由重建的過程，路由維護過程指源結(jié)點使用到目的結(jié)點的路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文，并維護路由變化的過程。本發(fā)明建立多條從源結(jié)點經(jīng)中間結(jié)點到目的結(jié)點的路由路徑。源結(jié)點使用這些路由路徑中的最短路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文，并在最短路徑失效時，由目的結(jié)點主動進行路由更新，只有當源結(jié)點失去到目的結(jié)點的所有可用路徑時，源結(jié)點才進入路由發(fā)現(xiàn)過程，重新查找和建立路徑。
本發(fā)明要求數(shù)據(jù)報文中包含一個標志位flag，用于標識源結(jié)點是否使用最短路徑發(fā)送該數(shù)據(jù)報文。當源結(jié)點有數(shù)據(jù)報文需要發(fā)送時，會先查本地的路由緩存列表，查找到目的結(jié)點的路由路徑，若沒有查到，則進入路由發(fā)現(xiàn)過程；若查到路由路徑，則進入路由維護過程。在路由發(fā)現(xiàn)過程中，源結(jié)點發(fā)送RREQ報文，目的結(jié)點收到RREQ報文則發(fā)送RREP報文；在路由維護過程中，源結(jié)點檢查所使用的路徑是否為最短路由路徑，若是，則置數(shù)據(jù)報文的標志位flag＝min_hc_path，然后發(fā)送數(shù)據(jù)報文，否則置數(shù)據(jù)報文的標志位flag＝no_min_hc_path，發(fā)送數(shù)據(jù)報文，若目的結(jié)點收到flag＝no_min_hc_path的數(shù)據(jù)報文，則發(fā)送RREP報文。當目的結(jié)點發(fā)送的RREP報文達到源結(jié)點時，源結(jié)點建立或更新到目的結(jié)點的路由路徑。源結(jié)點和中間結(jié)點都使用最短路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文，若發(fā)送報文失敗，結(jié)點會使用剩余路徑中的最短路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文，同時更新路由表，即將失效的路徑刪除。當中間結(jié)點到目的結(jié)點的當前最短路徑的跳數(shù)變大時，中間結(jié)點將發(fā)送RERR報文進行路由更新。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明中的各個結(jié)點在最開始時都會初始化自身的路由緩存表、序列緩存列表和路徑列表，即申請一塊內(nèi)存空間，并初始化各個字段(其值為空)。當源結(jié)點s有數(shù)據(jù)報文需要發(fā)送時，源結(jié)點將在自身的路由緩存列表中查詢到目的結(jié)點d的路由緩存，若存在路由緩存，則進入路由維護過程；若不存在，則進入路由發(fā)現(xiàn)過程，路由發(fā)現(xiàn)過程結(jié)束以后，進入路由維護過程。
在路由發(fā)現(xiàn)過程中，源結(jié)點s會發(fā)送RREQ報文，用來對目的結(jié)點d進行查找，建立到目的結(jié)點d的多條路由路徑；中間結(jié)點收到RREQ報文后，會更新自身的路由緩存列表，即建立到源結(jié)點s的路由緩存，并轉(zhuǎn)發(fā)RREQ報文；目的結(jié)點d收到RREQ報文后，會更新自身的路由緩存，進而建立到源結(jié)點s的路由緩存，并回復RREP報文。中間結(jié)點收到RREP報文以后，會更新自身的路由緩存，建立到目的結(jié)點的路由緩存，并轉(zhuǎn)發(fā)RREP報文；源結(jié)點s收到RREP報文以后，就建立了到目的結(jié)點d的多條路由緩存，至此路由發(fā)現(xiàn)過程結(jié)束。
在路由維護過程中，源結(jié)點s首先會查找到目的結(jié)點d的路由緩存，若當源結(jié)點s中保存的到目的結(jié)點的當前最短路徑的跳數(shù)發(fā)生了變化(即由變?yōu)?則會將數(shù)據(jù)報文中的標志位flag置為no_min_hc_path然后發(fā)送數(shù)據(jù)報文；若沒有發(fā)生變化，則置數(shù)據(jù)報文中的標志位flag為min_hc_path，并發(fā)送數(shù)據(jù)報文。中間結(jié)點在收到數(shù)據(jù)報文后，會查找到目的結(jié)點d的路由緩存，若沒有查到路由緩存，則會將數(shù)據(jù)報文丟棄，路由維護過程結(jié)束；若查到了到目的結(jié)點的路由緩存，中間結(jié)點i就會使用查到的路由路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文。目的結(jié)點d在接收到數(shù)據(jù)報文后，會檢查報文中的flag標志位，若flag的值不是no_min_hc_path，路由維護過程結(jié)束；否則目的結(jié)點d將發(fā)送RREP報文，用以進行路由重建。中間結(jié)點在收到RREP報文以后，會根據(jù)報文的跳數(shù)更新到目的結(jié)點d的路由緩存，并轉(zhuǎn)發(fā)RREP報文。源結(jié)點在收到RREP報文后，會更新到目的結(jié)點的路由緩存，路由維護過程結(jié)束。
如圖2中A1所示，當源結(jié)點s需要向目的結(jié)點d發(fā)送數(shù)據(jù)，在此之前并沒有建立從源結(jié)點到目的結(jié)點的路由路徑，即不存在到目的結(jié)點d的路由路徑，進入路由發(fā)現(xiàn)過程；若存在到目的結(jié)點d的路徑，并且是最近建立的最短路徑，則使用該最短路徑發(fā)送標志位falg為min_hc_path的數(shù)據(jù)報文；若存在到目的結(jié)點d的路由路徑，但該路徑不是最近建立的最短路徑，置報文的標志位falg為no_min_hc_path，并發(fā)送數(shù)據(jù)報文。
圖2中A2所示，當源結(jié)點s進入路由發(fā)現(xiàn)過程，將廣播RREQ路由發(fā)現(xiàn)報文查找目的結(jié)點d。
如圖2中A3所示，當源結(jié)點收到RREP報文后，會根據(jù)報文修改到目的結(jié)點d的路由緩存。
如圖3中B1和B2所示，中間結(jié)點i每次收到控制報文RREQ或RREP時，都要首先更新路由緩存表，然后判斷是否需要轉(zhuǎn)發(fā)該報文?？刂茍笪挠尚蛄刑杝n唯一標識，結(jié)點i對收到的ttl滿足要求(ttl＞0)的RREQ和RREP報文分別采用不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略對于RREQ報文，結(jié)點僅轉(zhuǎn)發(fā)首次收到的非重復報文，重復收到的報文予以丟棄；對于RREP報文，結(jié)點除了轉(zhuǎn)發(fā)首次收到的非重復報文外，對經(jīng)過路由更新后使結(jié)點i到目的結(jié)點d的最小跳數(shù)minhcdi(sndi)變小的RREP報文進行轉(zhuǎn)發(fā)，其它重復的報文予以丟棄。對兩種報文采取不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略是因為結(jié)點i是通過RREP報文建立到目的結(jié)點d的路由路徑的(結(jié)點i通過RREQ報文建立到源結(jié)點s的路由路徑)，這種策略保證了在建立到目的結(jié)點d的多條路徑的同時，合理控制RREQ報文的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)量。另外，源結(jié)點s和目的結(jié)點d對RREQ和RREP控制報文不進行轉(zhuǎn)發(fā)。
如圖3中B3所示，當中間結(jié)點i收到RERR報文后，會更新本地的路由緩存列表，同時判斷從本地結(jié)點到目的結(jié)點的最小跳數(shù)是否滿足如下任一條件，1)由變?yōu)?)中間結(jié)點失去了到目的結(jié)點的所有路徑，由變?yōu)槿魸M足，則廣播RERR報文；否則不廣播RERR報文。收到RERR報文的結(jié)點j根據(jù)報文內(nèi)容檢查到目的結(jié)點d的路由緩存列表項RouteCache_entrydl，若存在Path_entrydl→i則更新跳數(shù)min hcdl→i(cur)。更新后，若結(jié)點滿足上面兩種情況中的任一種時，仍需廣播ttl＝1的RERR報文。源結(jié)點s收到RERR報文后只需更新路由緩存，不再廣播RERR報文。
如圖3中B4所示，當中間結(jié)點i收到數(shù)據(jù)報文時，會檢查本地的路由緩存列表中是否存在跳數(shù)最小的結(jié)點j，若不存在，則丟棄數(shù)據(jù)報文，并結(jié)束處理；若存在，則由結(jié)點j發(fā)送數(shù)據(jù)報文。若發(fā)送不成功，則會更新本地的路由緩存列表，將到結(jié)點j的緩存表項刪除，同時判斷是否需要發(fā)送RERR報文，判斷條件是當中間結(jié)點i到目的結(jié)點d的當前最短路徑的跳數(shù)發(fā)生變化，由變?yōu)榛蛑虚g結(jié)點i失去了到目的結(jié)點d的所有路徑，由變?yōu)槿粜枰獎t發(fā)送RERR報文，否則不發(fā)送，之后結(jié)點i會再次檢查本地路由緩存列表，直到確定數(shù)據(jù)報文發(fā)送成功或數(shù)據(jù)報文被丟棄。
如圖4中C1和C3所示，當目的結(jié)點首次收到RREQ報文時，將廣播發(fā)送RREP報文，而收到RREP報文和RERR報文時將不進行任何處理。
如圖4中C2所示，當目的結(jié)點收到數(shù)據(jù)報文時，會檢查報文的標志位flag，若flag為min_hc_path，則表示源結(jié)點是使用的到目的結(jié)點的最短路徑發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，即該條最短路徑有效，因此目的結(jié)點不進行處理；若flag為no_min_hc_path，且該標識位的數(shù)據(jù)報文是第一次收到，目的結(jié)點將廣播發(fā)送RERR報文。
在本發(fā)明中，控制報文RREQ與RREP均采用廣播方式發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點i收到控制報文后，根據(jù)報文中的跳數(shù)信息更新到源結(jié)點s(收到RREQ報文時)或目的結(jié)點d(收到RREP報文時)的路由緩存。為了保證方法的正確性，要求建立的路由路徑具有無環(huán)性。本發(fā)明使用序列號(sn)、聲明號(an)和最小跳數(shù)(min hc)保證所建路由路徑的無環(huán)性，結(jié)點可以獲得到目的結(jié)點的最小跳數(shù)，同時能夠獲得更多可用路徑。
如圖5所示，假設(shè)結(jié)點i通過結(jié)點j接收到來自結(jié)點d的控制報文，若結(jié)點i保存的到目的結(jié)點d的序列號小于結(jié)點j保存的到目的結(jié)點d的序列號，結(jié)點i首先將自身的序列號號更新為結(jié)點j到目的結(jié)點d的序列號；若結(jié)點i不是目的結(jié)點，則清空路徑列表，將通過結(jié)點j到目的結(jié)點d的路徑信息加入到路徑列表，并更新最小跳數(shù)，將結(jié)點i通過結(jié)點j到目的結(jié)點d的跳數(shù)更新為結(jié)點j到目的結(jié)點d的最小跳數(shù)加1，保證結(jié)點i到目的結(jié)點d的最小跳數(shù)是通過所有鄰居結(jié)點到目的結(jié)點d的跳數(shù)的最小值，計算新的聲明號，計算的公式為其中random_range的值為10，Random(random_range)表示從0到random_range中取一個隨機值；若結(jié)點i是目的結(jié)點，則將聲明號置零。若結(jié)點i保存的到目的結(jié)點d的序列號等于于結(jié)點j保存的到目的結(jié)點d的序列號，并且在最新一次路由發(fā)現(xiàn)中，結(jié)點j到目的結(jié)點d的路由路徑的聲明號要小于結(jié)點i到目的結(jié)點d的路由路徑的聲明號，則檢查結(jié)點i通過結(jié)點j可以到達目的結(jié)點d的路由信息是否已經(jīng)存在于路徑列表中，若存在則更新該路由信息中的最小跳數(shù)，若不存在則將該條路由信息加入到路徑列表中；之后計算新的最小跳數(shù)。
圖6說明了本發(fā)明方法的路由發(fā)現(xiàn)和路由維護過程。圖6a中，目的結(jié)點d發(fā)送RREP報文進行路由重建，報文經(jīng)過中間結(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)到達源結(jié)點s，圖中箭頭表示RREP報文，箭頭旁數(shù)字表示報文的發(fā)送結(jié)點到目的結(jié)點d的最小跳數(shù)(即RREP報文中min hcdi(sndi)值)。圖6b中，源結(jié)點s建立了到目的結(jié)點d的多條可用路徑，此時源結(jié)點s處于路由維護過程中，源結(jié)點s使用最短路徑pl或p2發(fā)送數(shù)據(jù)報文，并置報文中flag標志位為min_hc_path，圖中箭頭和附近數(shù)字分別表示可用路徑及通過該路徑到目的結(jié)點d的最小跳數(shù)。圖6c中，由于鏈路中斷，源結(jié)點s無法通過最短路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文，此時且源結(jié)點s使用當前最短路徑p3或p4發(fā)送數(shù)據(jù)報文，并在報文中置標志位flag為no_min_hc_path，通知目的結(jié)點d進行路由重建。圖6d中，源結(jié)點s若仍有數(shù)據(jù)需要發(fā)送到目的結(jié)點d則廣播RREQ報文發(fā)起路由重建。目的結(jié)點d收到flag=no_min_hc_path的數(shù)據(jù)報文或RREQ報文則廣播RREP報文。
權(quán)利要求
1、一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，其特征在于步驟如下(1)網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點需要建立兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)路由緩存列表RouteCache_list，用來緩存路由，保存到其他結(jié)點的路由路徑，及序列號緩存列表SNCache_list，用來緩存目的結(jié)點的序列號，而每個路由緩存列表項中至少包含一個路徑列表Path_list，同時每個結(jié)點還需要維護一個數(shù)據(jù)報文發(fā)送隊列，用于保存待發(fā)送數(shù)據(jù)報文；
(2)當源結(jié)點有數(shù)據(jù)報文需要發(fā)送時，會先查本地的路由緩存列表，查找到目的結(jié)點的路由路徑，若沒有查到，則進入步驟(3)的路由發(fā)現(xiàn)過程；若查到路由路徑，則進入步驟(4)的路由維護過程；
(3)在路由發(fā)現(xiàn)過程中，源結(jié)點發(fā)送路由發(fā)現(xiàn)報文RREQ，目的結(jié)點收到RREQ則發(fā)送路由應(yīng)答報文RREP；
(4)在路由維護過程中，源結(jié)點檢查所使用的路徑是否為最短路由路徑，若是，則置數(shù)據(jù)報文的標志位flag＝min_hc_path，表示當前最短路徑可用，然后發(fā)送數(shù)據(jù)報文，否則置數(shù)據(jù)報文的標志位flag＝no_min_hc_path，表示最短路徑已失效，發(fā)送數(shù)據(jù)報文；若目的結(jié)點收到flag＝no_min_hc_path的數(shù)據(jù)報文，則發(fā)送RREP報文；當目的結(jié)點發(fā)送的RREP報文達到源結(jié)點時，源結(jié)點建立或更新到目的結(jié)點的路由路徑；源結(jié)點和中間結(jié)點都使用最短路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文，若發(fā)送報文失敗，結(jié)點會使用剩余路徑中的最短路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文，同時更新路由表，即將失效的路徑刪除；當中間結(jié)點到目的結(jié)點的當前最短路徑的跳數(shù)變大時，中間結(jié)點將發(fā)送路由錯誤通知報文RERR進行路由更新。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，其特征在于所述的路由發(fā)現(xiàn)報文RREQ的格式為RREQ(s，d，i，snsi，min hcsi(snsi)，ansi(snsi)，ttl)，其中s表示源結(jié)點；d表示目的結(jié)點；i表示當前結(jié)點；snsi表示結(jié)點i保存的源結(jié)點s的序列號；min hcsi(snsi)表示在由snsi標識最新的一次路由發(fā)現(xiàn)中，結(jié)點i到源結(jié)點s的最小跳數(shù)；ansi(snsi)表示在由snsi標識最新的一次路由發(fā)現(xiàn)中，結(jié)點i到源結(jié)點s的路由路徑的聲明號。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，其特征在于所述的路由應(yīng)答報文RREP的格式為RREP(s，d，i，sndi，min hcdi(sndi)，andi(sndi)，ttl)，其中s表示源結(jié)點；d表示目的結(jié)點；i表示當前結(jié)點；sndi表示結(jié)點i保存的目的結(jié)點d的序列號；min hcdi(sndi)表示由sndi標識在最新的一次路由發(fā)現(xiàn)中，結(jié)點i到目的結(jié)點d的最小跳數(shù)；min hcdi(cur)表示結(jié)點i到目的結(jié)點d的當前最小跳數(shù)；andi(sndi)表示由sndi標識在最新的一次路由發(fā)現(xiàn)中，結(jié)點i到目的結(jié)點d的路由路徑的聲明號。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，其特征在于所述的路由錯誤通知報文RERR的格式為RREQ(s，d，i，sndi，min hcdi(cur)，ttl)，其中s表示源結(jié)點，d表示目的結(jié)點，i表示當前結(jié)點，sndi表示結(jié)點i保存的目的結(jié)點d的序列號，min hcdi(cur)表示結(jié)點i到目的結(jié)點d的當前最小跳數(shù)，ttl表示廣播報文的跳數(shù)限制。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，其特征在于所述的路徑列表Path_list的各個表項中每條記錄分別有三個列表項結(jié)點i到結(jié)點d的路由緩存列表項RouteCache_entrydi、結(jié)點i保存的結(jié)點d的序列號緩存列表項SNCache_entrydi及結(jié)點i通過結(jié)點n到結(jié)點d的路徑列表項Path_entrydi→n，其中RouteCache_entrydi中的每條記錄的格式為RouteCache_entrydi(d，sndi，min hcdi(sndi)，andi(sndi)，Path_listdi)，d表示目的結(jié)點，sndi表示結(jié)點i保存的目的結(jié)點d的序列號，min hcdi(sndi)表示由sndi標識在最新的一次路由發(fā)現(xiàn)中，結(jié)點i到目的結(jié)點d的最小跳數(shù)，andi(sndi)表示由sndi標識在最新的一次路由發(fā)現(xiàn)中，結(jié)點i到目的結(jié)點d的路由路徑的聲明號；Path_entrydi→n中的每條記錄的格式為Path_entrydi→n(n，min hcdi→n(cur)，life_time)，n表示任一結(jié)點，min hcdi→n(cur)表示結(jié)點i通過結(jié)點n到達目的結(jié)點d的當前最小跳數(shù)，life_time表示路由緩存路徑的生存期；SNCache_entrydi中的每條記錄的格式為SNCache_entrydi(d，sndi)，d表示目的結(jié)點，sndi表示結(jié)點i保存的目的結(jié)點d的序列號。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，其特征在于所述的三種報文RREQ、RREP和RERR采用廣播方式發(fā)送，但使用不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略，RERR報文僅在一跳范圍內(nèi)廣播發(fā)送；RREQ報文和RREP報文則通過ttl控制廣播范圍。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，其特征在于所述的RERR報文僅在一跳范圍內(nèi)廣播發(fā)送的方法為設(shè)置RERR報文的ttl等于1，當RERR報文從結(jié)點i發(fā)送，被結(jié)點j接受到后，RERR報文中的ttl減為0，此時結(jié)點j將不再轉(zhuǎn)發(fā)其收到的RERR報文。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，其特征在于所述的RREQ報文和RREP報文則通過ttl控制廣播范圍的方法為網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點i對收到的ttl滿足ttl＞0的要求，RREQ和RREP報文分別采用不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略對于RREQ報文，結(jié)點僅轉(zhuǎn)發(fā)首次收到的非重復報文，重復收到的報文予以丟棄；對于RREP報文，結(jié)點除了轉(zhuǎn)發(fā)首次收到的非重復報文外，對經(jīng)過路由更新后使結(jié)點i到目的結(jié)點d的最小跳數(shù)minhcdi(sndi)變小的RREP報文進行轉(zhuǎn)發(fā)，其它重復的報文予以丟棄；對兩種報文采取不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略是因為結(jié)點i是通過RREP報文建立到目的結(jié)點d的路由路徑，或結(jié)點i通過RREQ報文建立到源結(jié)點s的路由路徑，這種策略保證了在建立到目的結(jié)點d的多條路徑的同時，合理控制RREQ報文的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)量。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，其特征在于所述的源結(jié)點s和目的結(jié)點d對RREQ和RREP控制報文不進行轉(zhuǎn)發(fā)。
全文摘要
一種基于雙向路由重建的ad hoc的網(wǎng)絡(luò)多徑路由方法，該方法涉及源結(jié)點、中間結(jié)點和目的結(jié)點(1)源結(jié)點進行路由發(fā)現(xiàn)，建立通過中間結(jié)點(可選)到目的結(jié)點的多條路由路徑。(2)在需要時，源結(jié)點和目的結(jié)點均可以發(fā)起路由重建，建立從源結(jié)點到目的結(jié)點的多條路由路徑當從源結(jié)點到目的結(jié)點的所有最短路徑中斷時，源結(jié)點使用剩余路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報文并通知目的結(jié)點發(fā)起路由重建；當所有可用路徑全部中斷時，源結(jié)點自身發(fā)起路由重建。本發(fā)明能夠減少由于路由頻繁中斷而帶來的報文丟失，并顯著改善路由發(fā)現(xiàn)頻率、路由開銷及平均網(wǎng)絡(luò)延遲方面的性能。
文檔編號H04L29/06GK101309217SQ200810116558
公開日2008年11月19日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者陽 赫, 蒲菊華, 曾羅成, 何志堅, 璋 熊 申請人:北京航空航天大學