專利名稱：無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，特別是涉及一種無線自組織網(wǎng)
(Mobile Ad hoc Network, MANET )的按需距離矢量(Ad hoc On-Demand Distance Vector, AODV )路由協(xié)議的路由鏈路檢測方法及裝置。
背景技術(shù)：
MANET，又稱移動AdHoc網(wǎng)絡(luò)，是由一組移動節(jié)點通過自組連4妻形 成的多跳無線網(wǎng)絡(luò)，是一種與傳統(tǒng)有基站無線網(wǎng)絡(luò)相對的無中心結(jié)構(gòu)通 信網(wǎng)。近年來，隨著移動設(shè)備的小型化，MANET已經(jīng)開始參與個人通信 網(wǎng)絡(luò)的建立，成為超3G網(wǎng)絡(luò)的重要網(wǎng)絡(luò)接入形式。利用AdHoc進(jìn)行組 網(wǎng)具有靈活、便捷和迅速的特點，相較于現(xiàn)有的一些有中心結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)來 說，MANET具有更低的建設(shè)成本和更大的普及空間。例如，當(dāng)發(fā)生自然 災(zāi)害、基礎(chǔ)通信設(shè)施遭到破壞及作戰(zhàn)小分隊之間的相互聯(lián)系等情況下， 這種無中心結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)就可以提供臨時通信便利。
由于MANET是由若干節(jié)點所組成的一個移動自治系統(tǒng)，在一個無 線AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點之間通過多跳無線鏈路相互通信，所有的節(jié)點利 用共享的無線媒質(zhì)相互聯(lián)系，因而，節(jié)點之間路由的好壞，直接影響著 網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)劣。目前，AODV路由協(xié)議是MANET中應(yīng)用最廣泛的一 種路由協(xié)議。
基于AODV協(xié)議，當(dāng)節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)的時候先查找路由表，如果有 到目的節(jié)點的路徑，則按路由表的下一跳轉(zhuǎn)發(fā)，若沒有(去往目的節(jié)點 的路由未知)，就會發(fā)起一個路由發(fā)現(xiàn)(Path Discovery )過程，即源節(jié)點 向鄰居節(jié)點廣播發(fā)送路由請求(RREQ, Route Request);中間節(jié)點(收 到非重復(fù)RREQ的鄰居節(jié)點)以泛洪方式轉(zhuǎn)發(fā)該RREQ,同時，建立或 更新到源節(jié)點的反向路由；當(dāng)目的節(jié)點或某個收到RREQ的中間節(jié)點有 到目的節(jié)點的有效路由，則向中間節(jié)點發(fā)送RREQ的響應(yīng)分組(RREP,
RouteReply)，并沿著反向路由以單播方式向源節(jié)點傳播，當(dāng)源節(jié)點收到 RREP時，從源節(jié)點到目的節(jié)點的路由就建立了。
為檢測已建立的路由是否正常，并在某段路由異常時快速重建， AODV通過Hello消息、鏈路更新及鏈路斷開后發(fā)RERR ( Route Error ) 包來進(jìn)行^各由維護(hù)(Route Maintenance),具體過程如下每個節(jié)點按一 定周期(HELLO—INTERVAL,典型值為Is)發(fā)送Hello消息，目的地址 為廣播地址，所有節(jié)點均接收來自鄰居節(jié)點的Hello消息，如果在一段時 間內(nèi)(ALLOWED—HELLO—LOSSxHELLOJNTERVAL,典型值為2x1s =2s)沒有收到Hello消息，則判定到該節(jié)點的鏈路失效，接著沿它到源 節(jié)點的路徑發(fā)送一個RERR (Route Error )消息。此時，在該節(jié)點到源節(jié) 點的路徑上的各節(jié)點，接收到RERR消息并標(biāo)記路由為無效；之后，源 節(jié)點再次啟動路由發(fā)現(xiàn)過程，重新建立到目的節(jié)點的路由。由上述AODV 路由維護(hù)過程可見，當(dāng)路由上的某一節(jié)點與其前后一跳節(jié)點之間的鏈路 中斷時，及時而有效地檢測鏈路失效事件以觸發(fā)AODV^各由重建過程， 將直接影響網(wǎng)絡(luò)的性能。
這種傳統(tǒng)的基于周期性廣播Hello消息并接收鄰近節(jié)點的Hello消息 的鏈路連通判斷方法，在網(wǎng)絡(luò)輕負(fù)載情況下表現(xiàn)良好。然而，在網(wǎng)絡(luò)負(fù) 載較大的情況下，則很難保證鏈路失效檢測的實時性與有效性。部分原 因是由于其在路徑選擇時傾向于使用相同的節(jié)點作為中間節(jié)點，大量的 數(shù)據(jù)通過少量節(jié)點傳輸，引起網(wǎng)絡(luò)的阻塞，從而導(dǎo)致較高的分組時延； 以及，由于實際中傳輸數(shù)據(jù)分組的電平信號與Hello消息的電平信號是不 一樣的，所以這種傳統(tǒng)的根據(jù)接收節(jié)點是否在一定時間內(nèi)接收到Hello消 息的方式所判定的失效鏈路不 一 定準(zhǔn)確，從而影響路由鏈路失效檢測的 有效性。
因此，目前需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個技術(shù)問題就是如 何能夠創(chuàng)新地提出一種MANET的鏈路失效檢測機制，以提高鏈路失效 4企測的實時性與有效性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢 測方法，以更有效地^是高路由鏈^各失效檢測的實時性和有效性。
本發(fā)明所要解決的另 一 個技術(shù)問題是提供一種無線自組織網(wǎng)的路由 鏈路檢測裝置，用以保證上述方法在實際中的實現(xiàn)及應(yīng)用。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例公開了一種無線自組織網(wǎng)的
路由鏈路檢測方法，包括
檢測已建立路由的鏈路丟包率；
若所述鏈路丟包率超出參考閾值，則判定當(dāng)前路由鏈路中斷，并對 所述中斷路由鏈路進(jìn)行失效標(biāo)記，以及，立即啟動路由建立過程。
優(yōu)選的，所述鏈路丟包率為路由鏈路上單播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組在一定時 間內(nèi)的丟包率。
優(yōu)選的，所述檢測鏈路丟包率的步驟進(jìn)一步包括
當(dāng)接收到第一個鏈路丟包信號時，開啟定時器設(shè)定超時時間，并設(shè) 置丟包信號計數(shù)器和分組發(fā)送計數(shù)器的初始值為0;
每發(fā)送一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組，則所述分組發(fā)送計數(shù)器加1;以及，每接 收到一個鏈路丟包信號，則所述丟包信號計數(shù)器加1;
當(dāng)定時器到時，則獲取所述丟包信號計數(shù)器和分組發(fā)送計數(shù)器統(tǒng)計 的丟包信號數(shù)和分組發(fā)送數(shù)，并根據(jù)所述丟包信號數(shù)和分組發(fā)送數(shù)計算 當(dāng)前i 各由的《連3各丟包率。
優(yōu)選的，所述鏈路丟包信號由鏈路MAC層提供，所述定時器設(shè)定的 超時時間為l秒，所述參考閾值為10%—20%。
本發(fā)明實施例還公開了一種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測裝置，包
括
鏈路檢測單元，用于檢測已建立的路由的鏈路丟包率； 中斷路由判定單元，用于在所述鏈路丟包率超出參考閾值時，判定
當(dāng)前路由鏈路中斷；
失效鏈路處理單元，用于對所述中斷路由鏈路進(jìn)行失效標(biāo)記，并立
即啟動路由建立過程。
優(yōu)選的，所述鏈路檢測單元進(jìn)一步包括
初始化子單元，用于在接收到第一個鏈路丟包信號時，開啟定時器 設(shè)定超時時間，并設(shè)置丟包信號計數(shù)器和分組發(fā)送計數(shù)器的初始值為0; 計數(shù)子單元，用于在每發(fā)送一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組時，將所述分組發(fā)送
計數(shù)器加1;以及，在每接收到一個鏈路丟包信號時，將所述丟包信號計 數(shù)器加1;
統(tǒng)計子單元，用于在定時器到時，獲取所述丟包信號計數(shù)器和分組 發(fā)送計數(shù)器統(tǒng)計的丟包信號數(shù)和分組發(fā)送數(shù)，并根據(jù)所述丟包信號數(shù)和 分組發(fā)送數(shù)計算當(dāng)前路由的鏈路丟包率。
優(yōu)選的，所述鏈路丟包信號由鏈路MAC層提供，所述定時器設(shè)定的 超時時間為l秒，所述參考閾值為10%—20%。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
本發(fā)明利用在已建立路由上傳送的單播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組計算鏈路丟包 率，并作為判定鏈路失效的條件，與現(xiàn)有的采用接收節(jié)點是否在一定時 間內(nèi)接收到Hello消息來判定鏈路失效的方式更為恰當(dāng)，其原因在于，實 際中傳輸數(shù)據(jù)分組的電平信號與Hello消息的電平信號是不一樣的，采用 現(xiàn)有技術(shù)所判定的失效鏈路不夠準(zhǔn)確，而本發(fā)明鏈路檢測結(jié)果符合單播 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實際收發(fā)狀態(tài)，實時性和鏈路判斷準(zhǔn)確性均可得到保證。
本發(fā)明使用底層驅(qū)動提供的丟包信號對AODV進(jìn)行改進(jìn)，對軟硬件 要求不高，無特殊保密算法，易于實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明的一種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測方法實施例的流 程圖2是本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例中計算丟包率的流程圖； 圖3是丟包率隨距離變化的特性曲線圖4是本發(fā)明的一種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測裝置實施例的結(jié) 構(gòu)框圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合 附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明實施例的核心構(gòu)思之一在于，使用底層驅(qū)動提供的丟包信號
對AODV路由維護(hù)進(jìn)行改進(jìn)，利用單播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組在一定時間內(nèi)的丟 包率檢測鏈路是否失效；解決了現(xiàn)有的AODV路由的鏈路失效檢測機制 有效性和實時性較差的問題。
參考圖1，示出了本發(fā)明的一種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測方法實 施例的流程圖，具體可以包括以下步驟
步驟IOI、檢測已建立路由的鏈路丟包率；
在實際中，由于無線局域網(wǎng)IEEE802.il標(biāo)準(zhǔn)中廣播和單播的覆蓋范 圍有差異，使鏈路檢測結(jié)果符合單播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組的實際收發(fā)狀態(tài)可以 有效提高鏈路失效檢測的準(zhǔn)確性，因而，本發(fā)明的一種優(yōu)選實現(xiàn)方式在 于，所述丟包率可以為路由鏈路上單播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組在一定時間內(nèi)的丟包率。
在具體實現(xiàn)中，所述鏈路丟包率的4企測過程可以參考圖2,具體可以 包括以下子步驟
子步驟1011、鏈路MAC ( Media Access Control,介質(zhì)訪問控制)層 反饋鏈路丟包信號；當(dāng)接收到第一個鏈路丟包信號時，執(zhí)行以下子步驟；
例如，IEEE 802.11的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，節(jié)點在發(fā)送完數(shù)據(jù)幀后，如果在一 定時間內(nèi)沒有收到通信對端發(fā)送的、確認(rèn)接收到數(shù)據(jù)幀的ACK幀，則判 定發(fā)送失敗并進(jìn)行重發(fā)；若超過最大重傳次數(shù)還無法成功發(fā)送則放棄， 此時無線網(wǎng)卡驅(qū)動程序會給出一個丟包信號IWEVTXDROP,表示通信鏈 路異常。
子步驟1012、開啟定時器設(shè)定超時時間開始計時，并設(shè)置丟包信號 計數(shù)器和分組發(fā)送計數(shù)器的初始值為0;
子步驟1013、每發(fā)送一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組，則所述分組發(fā)送計數(shù)器加 1;以及，每接收到一個鏈路丟包信號，則所述丟包信號計數(shù)器加1;
子步驟1014、當(dāng)定時器到時，則獲取所述丟包信號計數(shù)器和分組發(fā)
送計數(shù)器統(tǒng)計的丟包信號數(shù)和分組發(fā)送數(shù)，并根據(jù)所述丟包信號數(shù)和分 組發(fā)送數(shù)計算當(dāng)前路由的鏈路丟包率。
在實際中應(yīng)用圖2所示的丟包率計算過程的一種情形可以為，在
AODV路由協(xié)議中，在已經(jīng)建立的路由上傳輸數(shù)據(jù)分組，在各傳輸鏈路 上， 一旦發(fā)送數(shù)組幀失敗，就可以檢測到IWEVTXDROP信號。當(dāng)收到 第一個IWEVTXDROP信號時，開啟定時器，設(shè)定超時時間，設(shè)置分組 發(fā)送計數(shù)器Tx_count和丟包信號計數(shù)器Drop_count，并設(shè)置初值為0。 此后，每發(fā)送一個分組，則Tx—count力。1，每檢測到一個IWEVTXDROP 信號，則Drop—count加1。當(dāng)定時器到時，則按照以下公式計算丟包率 PLR=Drop—count/Tx—count
當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員采用任一種檢測鏈路丟包率的方法都是可行 的，例如，通過獲取發(fā)送包總次數(shù)，將其與接收包回應(yīng)總次數(shù)相減，再 將經(jīng)過相減所得結(jié)果除以所述發(fā)送包總次數(shù)計算獲得丟包率，本發(fā)明對 此無需加以限制。
步驟102、若所述鏈路丟包率超出參考閾值，則判定當(dāng)前路由鏈路中 斷，并對所述中斷路由《連^各進(jìn)行失效標(biāo)記，以及，立即啟動3各由建立過程。
經(jīng)過大量的實驗結(jié)果表明，丟包率隨距離變化的特性曲線如圖3所 示，從圖中可以看出，數(shù)據(jù)分組傳輸初始5s內(nèi)并無丟包，而隨著距離的 增加丟包率上升，在30s時丟包率達(dá)到最大值1;在45s秒時網(wǎng)絡(luò)斷開， 丟包率隨之下降為0。在具體實現(xiàn)中，為了保證鏈路失效檢測的實時性和 有效性，可以采用"語音Qos受影響，，位置a的丟包率作為參考閾值， 一種 優(yōu)選的參考閾值范圍為10%—20%。
當(dāng)然，在實際中根據(jù)各種業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的不同選擇相應(yīng)的參考閾值 即可，例如，針對數(shù)據(jù)語音業(yè)務(wù)選擇參考閾值為15%—20%;針對視頻流 媒體業(yè)務(wù)選擇參考閾值為5%—10%等，本發(fā)明對此無需加以限制。
在實際中，若檢測到路由鏈路中斷，通常會重新啟動路由建立過程。 在本發(fā)明實施例中，所述路由建立過程可以為AODV的一般路由建立過 程，例如，當(dāng)節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)的時候先查找路由表，如果有到目的節(jié)點
的路徑，則按路由表的下一跳轉(zhuǎn)發(fā)，若沒有源節(jié)點向鄰節(jié)點廣播RREQ, 收到非重復(fù)RREQ的節(jié)點建立或更新逆向路由后再把RREQ廣^番出去， 直到目的節(jié)點或是有到目的節(jié)點有效路由的中間節(jié)點收到RREQ后沿著 逆向路徑回復(fù)一個RREP到源節(jié)點。當(dāng)RREP沿著逆向路徑回傳時建立 前向路由條目，這樣源節(jié)點收到RREP時，從源到目的節(jié)點的路由就建 立了。
當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員采用任一種路由建立、更新或修復(fù)方法都是 可行的，例如，當(dāng)啟動"本地修復(fù)"時，只對部分路由進(jìn)行更新，即廣播一 個RREQ給不可達(dá)節(jié)點，當(dāng)有到不可達(dá)節(jié)點有效路由的中間節(jié)點或不可 達(dá)節(jié)點本身收到此RREQ后，就回復(fù)一個RREP給源節(jié)點，則到不可達(dá) 節(jié)點的路由重新建立。當(dāng)不啟動"本地修復(fù)，，時，新建一跳路由的方式等， 本發(fā)明對此無需加以限制。
參考圖4,示出了本發(fā)明的一種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測裝置實
施例的結(jié)構(gòu)框圖，可以包括以下單元
鏈路檢測單元401,用于檢測已建立的路由的鏈路丟包率；
優(yōu)選的，在本實施例中，所述《連^4全測單元801可以進(jìn)一步包括以
下子單元
初始化子單元4011,用于在接收到第一個鏈路丟包信號時，開啟定 時器設(shè)定超時時間，并設(shè)置丟包信號計數(shù)器和分組發(fā)送計數(shù)器的初始值 為0;
計數(shù)子單元4012,用于在每發(fā)送一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組時，將所述分組 發(fā)送計數(shù)器加l;以及，在每接收到一個鏈路丟包信號時，將所述丟包信 號計數(shù)器加1;
統(tǒng)計子單元4013,用于在定時器到時，獲取所述丟包信號計數(shù)器和 分組發(fā)送計數(shù)器統(tǒng)計的丟包信號數(shù)和分組發(fā)送數(shù)，并根據(jù)所述丟包信號 數(shù)和分組發(fā)送數(shù)計算當(dāng)前路由的鏈路丟包率。
中斷路由判定單元402，用于在所述鏈路丟包率超出參考閾值時，判 定當(dāng)前路由鏈路中斷，并對所述中斷路由鏈路進(jìn)行失效標(biāo)記。
在具體實現(xiàn)中，本發(fā)明實施例還可以包括
失效鏈路處理單元403,用于當(dāng)檢測到路由鏈路中斷時，重新啟動路 由建立過程。
由于圖4所示的裝置實施例都可以對應(yīng)適用于前述的各種方法實施 例中，所以描述較為簡略，未詳盡之處可以參見本說明書前面相應(yīng)部分 的描述。
以上對本發(fā)明所提供的 一 種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測方法和一 種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具 體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是 用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技 術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變 之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測方法，其特征在于，包括檢測已建立路由的鏈路丟包率；若所述鏈路丟包率超出參考閾值，則判定當(dāng)前路由鏈路中斷，并對所述中斷路由鏈路進(jìn)行失效標(biāo)記，以及，立即啟動路由建立過程。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述鏈路丟包率為路由 鏈路上單播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組在一定時間內(nèi)的丟包率。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述檢測鏈路丟包率的 步驟進(jìn)一步包括當(dāng)接收到第一個鏈路丟包信號時，開啟定時器設(shè)定超時時間，并設(shè) 置丟包信號計數(shù)器和分組發(fā)送計數(shù)器的初始值為0;每發(fā)送一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組，則所述分組發(fā)送計數(shù)器加1;以及，每接 收到一個鏈路丟包信號，則所述丟包信號計數(shù)器加1;當(dāng)定時器到時，則獲取所述丟包信號計數(shù)器和分組發(fā)送計數(shù)器統(tǒng)計 的丟包信號數(shù)和分組發(fā)送數(shù)，并根據(jù)所述丟包信號數(shù)和分組發(fā)送數(shù)計算 當(dāng)前路由的鏈路丟包率。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述鏈路丟包信號由鏈 路MAC層提供，所述定時器設(shè)定的超時時間為1秒，所述參考閾值為 10%—20%。
5、 一種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測裝置，其特征在于，包括 鏈路檢測單元，用于檢測已建立的路由的鏈路丟包率； 中斷路由判定單元，用于在所述鏈路丟包率超出參考閾值時，判定當(dāng)前路由鏈路中斷；失效鏈路處理單元，用于對所述中斷路由鏈路進(jìn)行失效標(biāo)記，并立 即啟動路由建立過程。
6、 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述鏈路檢測單元進(jìn)一 步包括初始化子單元，用于在接收到第一個鏈路丟包信號時，開啟定時器 設(shè)定超時時間，并設(shè)置丟包信號計數(shù)器和分組發(fā)送計數(shù)器的初始值為0;計數(shù)子單元，用于在每發(fā)送一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組時，將所述分組發(fā)送 計數(shù)器加l;以及，在每接收到一個鏈路丟包信號時，將所述丟包信號計 數(shù)器加1;統(tǒng)計子單元，用于在定時器到時，獲取所述丟包信號計數(shù)器和分組 發(fā)送計數(shù)器統(tǒng)計的丟包信號數(shù)和分組發(fā)送數(shù)，并根據(jù)所述丟包信號數(shù)和 分組發(fā)送數(shù)計算當(dāng)前路由的鏈路丟包率。
7、如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述鏈路丟包信號 由鏈路MAC層提供，所述定時器設(shè)定的超時時間為l秒，所述參考閾值 為10%—20%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線自組織網(wǎng)的路由鏈路檢測方法，包括檢測已建立路由的鏈路丟包率；若所述鏈路丟包率超出參考閾值，則判定當(dāng)前路由鏈路中斷，并對所述中斷路由鏈路進(jìn)行失效標(biāo)記，以及，立即啟動路由建立過程。本發(fā)明利用單播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分組在一定時間內(nèi)的丟包率檢測鏈路是否失效，提高了路由鏈路失效檢測的實時性和有效性。
文檔編號H04L12/56GK101394355SQ20081022516
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者劉志敏, 毅 楊, 菲 童, 謝姣穎 申請人:北京大學(xué)