專利名稱：無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中基于地理位置的路由方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Wireless MeshNetwork)中基于地理位置的路由協(xié)議改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議設(shè)計一直充滿著挑戰(zhàn)，因為目前還沒有一種路由協(xié)議 能夠完全適應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的動態(tài)變化特點。近年來，給無線多跳網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點添加位置 感知的屬性后的路由協(xié)議設(shè)計成為了研究熱點，基于地理位置路由方式提供了提高現(xiàn)有無 線多跳網(wǎng)絡(luò)性能的機會。GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)協(xié)議是此類協(xié)議中 最具有代表性的，GPSR使用貪婪轉(zhuǎn)發(fā)的方法，僅利用少量節(jié)點本地感知的拓?fù)湫畔⑦x擇下 一跳節(jié)點，如果分組數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)到了一個貪婪模式已經(jīng)不再可用的區(qū)域，GPSR算法將啟用 右手法則選擇下一跳節(jié)點，利用周邊轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行空洞繞行。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)絡(luò)的的部署中應(yīng)該盡量防止出現(xiàn)路由空洞，但是在實際情 況下仍然難以完全避免路由空洞的可能，因為有些位置上本身就不適合安放Mesh節(jié)點(如 沼澤，大的障礙物等)。當(dāng)一個分組的源節(jié)點和目的節(jié)點分別在路由空洞區(qū)域的兩側(cè)時，分 組數(shù)據(jù)包有很大概率要經(jīng)過一個或多個空洞繞行策略來到達(dá)目的地。不僅如此，在很多網(wǎng) 絡(luò)應(yīng)用中，如多媒體通信或文件傳輸，數(shù)據(jù)源常常會發(fā)送大量數(shù)據(jù)包到同一個目的節(jié)點。假 設(shè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫庆o態(tài)的，那么所有的節(jié)點很有可能要經(jīng)過完全相同路徑到達(dá)目的節(jié)點。換句 話說，如果第一個數(shù)據(jù)包經(jīng)過一條比較長的路徑到達(dá)目的節(jié)點，那么接下來所有的數(shù)據(jù)包 在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中都會經(jīng)過同樣的過程，這樣帶來的缺點有兩個一是轉(zhuǎn)發(fā)過度依賴于網(wǎng) 絡(luò)中的個別節(jié)點，使這些節(jié)點的壽命迅速降低；二是重復(fù)的選擇同樣的節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 很容易造成這個節(jié)點處的分組擁塞，帶來大量的丟包。目前的基于地理位置的路由協(xié)議包括三大類有限區(qū)域洪泛式、貪婪轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)合空 洞繞行式、遞歸貪婪式。有限區(qū)域洪泛式，節(jié)點在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組之前先根據(jù)當(dāng)前節(jié)點和目的節(jié)點之間的位 置關(guān)系“構(gòu)造”出一個洪泛區(qū)域，洪泛式的路徑搜索將在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。貪婪式轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)合空 洞繞行式，這兩種策略的結(jié)合是由地理位置路由的特殊性決定的，貪婪式的轉(zhuǎn)發(fā)即每個節(jié) 點轉(zhuǎn)發(fā)分組時都選擇鄰居節(jié)點中距離目的節(jié)點最近的，當(dāng)進(jìn)行到無可用鄰居時，再轉(zhuǎn)入空 洞繞行方式。遞歸式，這是一種結(jié)合貪婪轉(zhuǎn)發(fā)和節(jié)點能量消耗的方案，在選擇下一跳鄰居的 同時考慮鄰居節(jié)點的位置信息和剩余能量，將其作為鏈路成本，選擇成本最小的節(jié)點進(jìn)行 轉(zhuǎn)發(fā)。現(xiàn)有的空洞處理方法有比較大的缺點一是轉(zhuǎn)發(fā)的盲目性，不考慮網(wǎng)絡(luò)的實際情 況，盲目的采取右手法則或左右法則進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)，結(jié)果提高了分組的路由路徑長度，而且 不能保證數(shù)據(jù)包的傳輸，更容易陷入死循環(huán)；二是路由開銷過大，在遍歷邊的過程，如果一 直沒能走出局部最優(yōu)，大量的計算需要使用在面邊界的界定和轉(zhuǎn)發(fā)方向的選取，有時候還 需要使用局部泛洪方式尋找路由；三是路由恢復(fù)困難，分組中只記錄有限的路徑信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)空洞繞行失敗時往往難以返回出發(fā)節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)包的重傳，造成丟包。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題一般的基于地理位置路由協(xié)議中分組貪婪轉(zhuǎn)發(fā)和空洞繞行方向選擇中 都存在一定的盲目性，怎樣高效地進(jìn)行貪婪轉(zhuǎn)發(fā)，以及如何在空洞繞行時選擇正確的方向， 是需要解決的重點問題。為此，本發(fā)明提出一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中基于地理位置的路由方法。技術(shù)方案IAP由兩個部分組成，一是貪婪轉(zhuǎn)發(fā)，使用新的鏈路質(zhì)量判據(jù) IASdnterference Aware Speed) ；二是空洞繞行，利用基于競爭的機會式分組轉(zhuǎn)發(fā)，用盡 量少的跳數(shù)和盡可能少的開銷繞過路由空洞區(qū)域，回歸貪婪模式。該方法在貪婪轉(zhuǎn)發(fā)和空洞繞行兩個方面對目前的基于地理位置路由協(xié)議進(jìn)行改 進(jìn)貪婪模式下，使用了權(quán)衡轉(zhuǎn)發(fā)距離與鏈路質(zhì)量以及信道接入難度的路由判據(jù)來進(jìn)行下 一跳節(jié)點的選擇，使得分組在保證轉(zhuǎn)發(fā)距離的基礎(chǔ)上選擇更有利于傳輸?shù)逆溌?；?dāng)這種基 于路由成本的貪婪模式失效時，一般稱分組到達(dá)了局部最小點，這時IAP會啟用基于競爭 的機會式轉(zhuǎn)發(fā)，不同于一般的機會式轉(zhuǎn)發(fā)中只考慮節(jié)點的位置和鏈路質(zhì)量信息，新算法中 的競爭因素中加入了分組由空洞繞行模式回到貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式可能性的因素，在空洞邊緣處 有可能幫助分組轉(zhuǎn)回到貪婪模式的鄰居節(jié)點將在競爭中獲得最高的優(yōu)先級，繼而獲得首先 轉(zhuǎn)發(fā)的機會。IAP從功能上可以分為兩個部分1)在貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式下，通過在MAC層增加數(shù)據(jù)采 集模塊以及數(shù)據(jù)獲取接口，獲取本地節(jié)點接口的狀態(tài)信息，以及與鄰居節(jié)點之間的鏈路信 息，并以回調(diào)方式送到路由層，最后形成綜合的路由判據(jù)，使得貪婪模式下的分組轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點 選擇更加貼近網(wǎng)絡(luò)實際情況；2)當(dāng)分組在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中遇到路由空洞時，通過基于競爭 的機會式路由空洞繞行策略，在空洞邊緣處，各個鄰居節(jié)點根據(jù)所掌握的拓?fù)浜玩溌沸畔ⅲ?競爭轉(zhuǎn)發(fā)機會，減少了盲目繞行帶來的路徑跳數(shù)增加和網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生的可能性。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中基于地理位置的路由方法包括進(jìn)程一基于實時鏈路質(zhì)量探測的新的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式新的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式中使用 了轉(zhuǎn)發(fā)距離與可用鏈路質(zhì)量以及可用鏈路資源作為干擾感知IAS路由判據(jù)來進(jìn)行下一跳 節(jié)點的選擇，使得分組在保證轉(zhuǎn)發(fā)距離的基礎(chǔ)上選擇更有利于傳輸?shù)逆溌?，進(jìn)程二 基于競爭的機會式路由空洞繞行方法當(dāng)分組在無線Mesh(網(wǎng)狀)網(wǎng)絡(luò) 中遇到路由空洞時，通過基于競爭的機會式路由空洞繞行方法，在空洞邊緣處，各個鄰居節(jié) 點根據(jù)所掌握的拓?fù)浜玩溌沸畔⒏偁庌D(zhuǎn)發(fā)機會，減少了盲目繞行帶來的路徑跳數(shù)增加和網(wǎng) 絡(luò)擁塞發(fā)生的可能性；在新的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式下，通過在IEEE(美國電氣和電子工程師協(xié) 會)802. IlMAC (媒體接入控制)層增加數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)獲取接口，在MAC層對節(jié)點 本地接口的狀態(tài)信息，以及節(jié)點與鄰居之間的鏈路信息進(jìn)行獲取，經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)通過 回調(diào)方式送到路由層，最后形成綜合的路由判據(jù)，使得新的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式下的分組轉(zhuǎn)發(fā)節(jié) 點選擇更加貼近網(wǎng)絡(luò)實際情況。所述的IAS路由判據(jù)，綜合考慮轉(zhuǎn)發(fā)距離、可用鏈路資源及鏈路質(zhì)量三個因素；
Mfv、 ADV(n)
IAS路由判據(jù)公式表示為以風(fēng)…=^rr \ \，其中，不同于只單獨考慮了丟包率，功率消耗等鏈路開銷依據(jù)，使用ETTia表示無線鏈路的開銷，ADV(η)表示轉(zhuǎn)發(fā)距離，ETTia (n) = ETX · -~—--
B-mmia^aJ期望傳輸時間ETT作為期望傳輸次數(shù)ETX的改進(jìn)，物理意義為MAC層成功傳輸一 個數(shù)據(jù)包所需要的時間，ETT的值隨著鏈路丟包率的增高而增加，它的計算公式為ETT = ETX*S/B，S是數(shù)據(jù)包的大小，B是鏈路帶寬即傳輸速率；mini、，α J表示取最小的MAC層 接口空閑率，ETX是期望傳輸次數(shù)，i是當(dāng)前節(jié)點，η是節(jié)點i的鄰居節(jié)點，定義MAC層接口 空閑率α α = β (Cidle/Call)+ (I-^)F其中，Call和Cidle分別表示在探測窗口內(nèi)探測MAC層接口的次數(shù)和其中MAC被探 測到空閑的次數(shù)，F(xiàn)為最近一次探測的結(jié)果，MAC層接口繁忙則F= 1，反之F為0，β為調(diào) 制因子。競爭的機會式路由空洞繞行方法中，將MAC802. 11中的RTS(請求發(fā)送)幀改為 了 BRTS (廣播請求發(fā)送)幀，BRTS幀中包含的是將要轉(zhuǎn)發(fā)的分組的目的地址，所有收到該 幀的節(jié)點需要計算一個優(yōu)先級參數(shù)P，優(yōu)先級參數(shù)的設(shè)計同時考慮到了轉(zhuǎn)發(fā)距離，轉(zhuǎn)發(fā)成功 率，以及鏈路質(zhì)量?，F(xiàn)在將節(jié)點的優(yōu)先級轉(zhuǎn)換成配合的回復(fù)CTS(允許發(fā)送)定時器，根據(jù) MAC802. 11協(xié)議，當(dāng)節(jié)點發(fā)送BRTS幀之后，將會收到鄰節(jié)點回復(fù)的CTS確認(rèn)幀，最先回復(fù) CTS的節(jié)點將會得到這次轉(zhuǎn)發(fā)機會，相對應(yīng)的是P值越高的節(jié)點應(yīng)該有越多的機會作為轉(zhuǎn) 發(fā)節(jié)點。有益效果在基于實時鏈路質(zhì)量探測的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式下，由于利用MAC層信息分 析節(jié)點之間鏈路的質(zhì)量，將單位路由開銷下的分組前進(jìn)距離作為路由判據(jù)，仿真實驗證明， 新的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)路由判據(jù)可以使網(wǎng)絡(luò)的吞吐量增加，提高數(shù)據(jù)包的成功送達(dá)率。當(dāng)遇到路由 空洞時，采用基于競爭的機會式路由空洞繞行方法，不再是盲目用右手或者左右法則，而是 考慮節(jié)點s的所有鄰居節(jié)點后作出的選擇，去掉了原來協(xié)議中的盲目性，提高了分組投遞 率，減小了端到端的平均跳數(shù)和平均時延。


圖1是本發(fā)明基于地理位置的路由協(xié)議改進(jìn)方案；圖2是使用本發(fā)明方法和現(xiàn)有的基于地理位置的路由協(xié)議的仿真性能比較。其 中(a)為數(shù)據(jù)流數(shù)對平均端到端延時的影響變化曲線，(b)為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)對分組投遞率 的影響的變化曲線，(c)為分組投遞率與數(shù)據(jù)流數(shù)目的關(guān)系的變化曲線；圖3是機會式空洞繞行示意圖。
具體實施例方式1.最大化單位成本下轉(zhuǎn)發(fā)距離的路由判據(jù)本發(fā)明使用一種新的判據(jù)IAS，綜合考慮了轉(zhuǎn)發(fā)距離、可用鏈路資源及鏈路質(zhì)量三 個因素；其表達(dá)式如下
IAPS{n) =
ETTIA(n)⑴其中，不同于只單獨考慮了丟包率，功率消耗等鏈路開銷依據(jù)，本發(fā)明中使用 ETTia(Expected Transmit time with Interference Aware) ^:7^ ^!]! Jfffi ETTia^ 公式表示為式2
sETTia (η) = ETX · -~—--
B ^mmial, aj⑵ETT作為ETX的改進(jìn)，物理意義為MAC層成功傳輸一個數(shù)據(jù)包所需要的時間，ETT 的值隨著鏈路丟包率的增高而增加，它的計算公式為ETT = ETX · S/B, S是數(shù)據(jù)包的大小， B是鏈路帶寬即傳輸速率，雖然ETT的確表示了一定的信道質(zhì)量，但它只能表示鏈路成功接 入后分組發(fā)送的成功率，而不能表示鏈路接入的難易程度，因此我們定義了 MAC層接口空 閑率α，用公式表示為式3:α = β (Cidle/Call)+ (I-^)F (3)Call和Cidle分別表示在探測窗口內(nèi)探測MAC層接口的次數(shù)和其中MAC被探測到空 閑的次數(shù)，F(xiàn)為最近一次探測的結(jié)果，MAC層接口繁忙則F = 1，反之F為0，β為調(diào)制因子， 一般取β為0.5，表示均衡考慮時間窗內(nèi)的MAC層接口空閑率和當(dāng)前時刻探測的MAC層接 口狀態(tài)，鏈路只有在通信雙方的MAC層接口均為空閑時才能夠接入，所以此處某條鏈路的 質(zhì)量判據(jù)應(yīng)為兩端節(jié)點的最小值。2.路由空洞的繞行利用機會路由的廣播-轉(zhuǎn)發(fā)思想，可以不再“盲目”地繞行空洞區(qū)域，因此本發(fā)明 提出機會式的空洞繞行方法。下面分兩個部分介紹。用附圖3進(jìn)行說明，假設(shè)節(jié)點A為數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的節(jié)點，分組路由至節(jié)點S時遇到了 路由空洞，因為節(jié)點S的鄰居節(jié)點中沒有比它自己距離目的節(jié)點更近的點，雖然可以看出 節(jié)點F是最適合的轉(zhuǎn)發(fā)鄰居，但是按照傳統(tǒng)的邊遍歷算法，節(jié)點S可能會選擇兩個路徑一 是S — C — D — E — F — G后轉(zhuǎn)回貪婪模式，比起直接發(fā)送的到節(jié)點F多了四跳，不僅增加 了分組路由路徑長度，占用了更多的網(wǎng)絡(luò)資源，還容易在此處引起網(wǎng)絡(luò)擁塞，最終導(dǎo)致大量 丟包；二是S — I — J — K — S產(chǎn)生循環(huán)而丟包，分組最終無法送達(dá)目的節(jié)點。從例子中可 以看到，我們需要在轉(zhuǎn)發(fā)時考察各個鄰居節(jié)點的情況，綜合比較后才能決定最好的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié) 點ο附圖3中，本發(fā)明方法首先采用貪婪方式轉(zhuǎn)發(fā)分組，假設(shè)分組被轉(zhuǎn)發(fā)到節(jié)點S， 因為節(jié)點S沒有比它自身更接近節(jié)點d的鄰居，假設(shè)目前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟呀?jīng)是UDG (Unit DiskGraph)圖，我們修改 IEEE 802. IlMAC 中的 RTS (Request to Send)幀，使它變成廣播 幀，即所有S的鄰居節(jié)點都能夠接收到這個廣播幀，本文中稱之為BRTS(BroadcastRTS)，不 同于原來的RTS，新的BRTS幀中包含的是將要轉(zhuǎn)發(fā)的分組的目的地址，所有收到該幀的節(jié) 點需要計算一個優(yōu)先級參數(shù)P，我們定義P為P(d, s, χ) = [(1 - α) ^^ + α -^ψ-] ■ [1 - per(x)]
L(d,s) Nmax(S)(4)P(d，x, s)表示節(jié)點χ在轉(zhuǎn)發(fā)從節(jié)點s來的，目的節(jié)點為d的分組時的優(yōu)先級參數(shù)，L(d，x')表示忑在忑方向上的投影長度，Nmax(S)表示節(jié)點S的二級鄰居節(jié)點數(shù)目的最 大值，在圖中該值為5，因為節(jié)點F的鄰居節(jié)點數(shù)5是所有S的鄰居節(jié)點中最大的，這是為 了保證式4中括號中的第二項小于1，Ν。(Χ)表示節(jié)點X的鄰居節(jié)點中，位置較BRTS中的指 定的距離目的節(jié)點更近的鄰居的數(shù)目(相比于節(jié)點S)，即可以使分組回到貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式的 節(jié)點，這個數(shù)目越大，則分組經(jīng)過這個節(jié)點進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)后可以成功繞過空洞的機會就越大。α 為其中的協(xié)調(diào)參數(shù)，根據(jù)實驗中的觀察值，本發(fā)明中設(shè)定該α值為0.7，因為轉(zhuǎn)發(fā)成功率比 轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)度在路由設(shè)計中應(yīng)該考慮的比重更大。per (χ)則為節(jié)點S與節(jié)點X之間鏈路的丟包 率，為求取的ΕΤΧ(χ)的倒數(shù)。這里優(yōu)先級參數(shù)的設(shè)計同時考慮到了轉(zhuǎn)發(fā)距離，轉(zhuǎn)發(fā)成功率，以及鏈路質(zhì)量，按 照上面的分析，P(d，X, S)值越高的節(jié)點應(yīng)該有越多的機會作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，因為收到的是 BRTS，則最先回復(fù)CTS的節(jié)點將會得到這次轉(zhuǎn)發(fā)機會，因此，節(jié)點的優(yōu)先級應(yīng)該轉(zhuǎn)換成配合 的回復(fù)CTS定時器，每個收到BRTS幀的設(shè)定定時器使用的公式為
τ(χ) = {L0- P(x))c^」+Traniiom }Tshl⑶其中Csl。ts為最大的等待時間間隔數(shù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行設(shè)置，仿真中設(shè)置Csl。ts為 30，Trandoffl為一個在0. 1 0. 5s范圍內(nèi)的隨機值，用于避免有鄰居節(jié)點同時響應(yīng)產(chǎn)生沖突。本發(fā)明的NS2仿真結(jié)果我們對本發(fā)明提出的算法利用NS2進(jìn)行仿真驗證，將IAP方法與現(xiàn)有的EPD+GSGR、 GPSR算法進(jìn)行比較。在1500X 1500m2的矩形區(qū)域中隨機放置100個節(jié)點，節(jié)點移動的最大 速率為2m/s，通過改變網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的數(shù)目來統(tǒng)計時延的變化，每個數(shù)據(jù)流發(fā)送800個分 組，仿真時間持續(xù)200s。端到端時延隨數(shù)據(jù)流個數(shù)變化的仿真結(jié)果如圖2(a)所示。隨著 網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流數(shù)的增加，三種路由協(xié)議的分組平均端到端延時都有所增加，這是因為網(wǎng)絡(luò) 中數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞的概率逐漸增加，而IAP算法通過對數(shù)據(jù)流干擾感知和鄰居節(jié)點之間MAC 層空閑率的實時探測，能夠及時避開網(wǎng)絡(luò)中擁塞集中的區(qū)域，降低端到端時延。圖2(b)顯 示了分組成功投遞率隨節(jié)點密度的變化。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點分布較稀時，網(wǎng)絡(luò)中存在比較多 的路由空洞甚至是斷路，因此分組的投遞率很不理想。由于缺少對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒌恼莆眨?EPD+GSGR和GPSR在把分組送到局部最小點后再進(jìn)行空洞繞行時會使用盲目的右手法則或 者左手法則開始的周邊轉(zhuǎn)發(fā)，而IAP在空洞節(jié)點處通過利用二跳鄰居的位置信息實現(xiàn)機會 式的空洞繞行，在空洞繞行時掌握更多的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲R。因此，隨著網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)的增多， 分組投遞率提高會更快一些，最先將分組投遞率提高到了 1，EPD+GSGR次之，GPSR最慢。圖 2(c)顯示了數(shù)據(jù)流數(shù)目對分組平均投遞率的影響。GPSR和GSGR在遇到路由空洞時，盲目 地從沿空洞邊緣處利用右手法則轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，并且接下去的所有的分組數(shù)據(jù)包在空洞繞行 時都采用了相同的路徑，這樣的方式會在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流變多時引起空洞邊緣處的大量碰 撞，導(dǎo)致分組投遞率偏低，而IAP在遇到路由空洞選擇轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點時首先考慮了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫?息，避免了盲目轉(zhuǎn)發(fā)，在位置因素同樣占優(yōu)勢的鄰居節(jié)點中再考慮其鏈路質(zhì)量因素，最終會 選擇到相對來說鏈路質(zhì)量較好且更能幫助分組轉(zhuǎn)回貪婪模式的鄰居節(jié)點作為下一跳節(jié)點 進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。因此IAP能夠在數(shù)據(jù)流數(shù)目增多時始終保持較好的分組投遞率。
權(quán)利要求
1.一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中基于地理位置的路由方法，其特征在于該方法包括 進(jìn)程一基于實時鏈路質(zhì)量探測的新的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式新的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式中使用了轉(zhuǎn)發(fā)距離與可用鏈路質(zhì)量以及可用鏈路資源作為干擾感知IAS路由判據(jù)來進(jìn)行下一跳節(jié)點 的選擇，使得分組在保證轉(zhuǎn)發(fā)距離的基礎(chǔ)上選擇更有利于傳輸?shù)逆溌?，進(jìn)程二 基于競爭的機會式路由空洞繞行方法當(dāng)分組在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中遇到路由空 洞時，通過基于競爭的機會式路由空洞繞行方法，在空洞邊緣處，各個鄰居節(jié)點根據(jù)所掌握 的拓?fù)浜玩溌沸畔⒏偁庌D(zhuǎn)發(fā)機會，減少了盲目繞行帶來的路徑跳數(shù)增加和網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生的 可能性；在新的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式下，通過在IEEE802. IlMAC層增加數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)獲取接 口，在MAC層對節(jié)點本地接口的狀態(tài)信息，以及節(jié)點與鄰居之間的鏈路信息進(jìn)行獲取，經(jīng)過 處理后的數(shù)據(jù)通過回調(diào)方式送到路由層，最后形成綜合的路由判據(jù)，使得新的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模 式下的分組轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點選擇更加貼近網(wǎng)絡(luò)實際情況。
2.如權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中基于地理位置的路由方法，其特征在于所述的 IAS路由判據(jù)，綜合考慮轉(zhuǎn)發(fā)距離、可用鏈路資源及鏈路質(zhì)量三個因素；IAS路由判據(jù)公式、 ADV(n)表示為/巡(")= ；；，其中，不同于只單獨考慮了丟包率，功率消耗等鏈路開銷依據(jù)， 使用ETTia表示無線鏈路的開銷，ADV(η)表示轉(zhuǎn)發(fā)距離，ETTia (n) = ETX----B-Yniniai,αη}期望傳輸時間ETT作為期望傳輸次數(shù)ETX的改進(jìn)，物理意義為MAC層成功傳輸一個數(shù) 據(jù)包所需要的時間，ETT的值隨著鏈路丟包率的增高而增加，它的計算公式為ETT = ETX *S/ B，S是數(shù)據(jù)包的大小，B是鏈路帶寬即傳輸速率；mini、，α J表示取最小的MAC層接口空 閑率，ETX是期望傳輸次數(shù)，i是當(dāng)前節(jié)點，η是節(jié)點i的鄰居節(jié)點，定義MAC層接口空閑率 α α = β (Cidle/Call)+ (I-^)F其中，Call和Cidle分別表示在探測窗口內(nèi)探測MAC層接口的次數(shù)和其中MAC被探測到 空閑的次數(shù)，F(xiàn)為最近一次探測的結(jié)果，MAC層接口繁忙則F= 1，反之F為0，β為調(diào)制因子。
3.如權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中基于地理位置的路由方法，其特征在于競爭的 機會式路由空洞繞行方法中，將MAC802. 11中的請求發(fā)送RTS幀改為了廣播請求發(fā)送BRTS 幀，BRTS幀中包含的是將要轉(zhuǎn)發(fā)的分組的目的地址，所有收到該幀的節(jié)點需要計算一個優(yōu) 先級參數(shù)P，優(yōu)先級參數(shù)的設(shè)計同時考慮到了轉(zhuǎn)發(fā)距離，轉(zhuǎn)發(fā)成功率，以及鏈路質(zhì)量?，F(xiàn)在將 節(jié)點的優(yōu)先級轉(zhuǎn)換成配合的回復(fù)CTS定時器，根據(jù)MAC802. 11協(xié)議，當(dāng)節(jié)點發(fā)送BRTS幀之 后，將會收到鄰節(jié)點回復(fù)的CTS確認(rèn)幀，最先回復(fù)CTS的節(jié)點將會得到這次轉(zhuǎn)發(fā)機會，相對 應(yīng)的是P值越高的節(jié)點應(yīng)該有越多的機會作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。
全文摘要
本發(fā)明以無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的特點為線索，并結(jié)合機會路由的轉(zhuǎn)發(fā)策略，通過對GPSR路由協(xié)議的改進(jìn)，提出了一種適用于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由方法IAP。IAP從功能上可以分為兩個部分1)在貪婪模式下，通過在IEEE 802.11MAC層增加數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)獲取接口，在MAC層對本地節(jié)點接口的狀態(tài)信息，以及與鄰居節(jié)點之間的鏈路信息進(jìn)行獲取，經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)通過回調(diào)方式送到路由層，最后形成綜合的路由判據(jù)，使得貪婪模式下的分組轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點選擇更加貼近網(wǎng)絡(luò)實際情況；2)當(dāng)分組在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中遇到路由空洞時，提出了一種新的基于競爭的機會式路由空洞繞行策略，在空洞邊緣處，各個鄰居節(jié)點根據(jù)所掌握的拓?fù)浜玩溌沸畔?，競爭轉(zhuǎn)發(fā)機會，減少了盲目繞行帶來的路徑跳數(shù)增加和網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生的可能性。
文檔編號H04W40/12GK102131269SQ201110112420
公開日2011年7月20日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者任偉, 徐文長, 董育寧 申請人:南京郵電大學(xué)