專利名稱：一種分布式多徑路由修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中的多徑路由修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
隨著分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，在分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上承載的業(yè)務(wù)類型和QoS需求在不斷增加，例如需要高速可靠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)業(yè)務(wù)、需要實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊曨l或音頻業(yè)務(wù)等。在現(xiàn)有的分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)因其靈活的自組織性正受到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。一方面，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方便靈活。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)無(wú)需設(shè)置任何的中心控制節(jié)點(diǎn)， 其中的所有節(jié)點(diǎn)地位均是平等的。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不僅具有普通移動(dòng)終端的收發(fā)數(shù)據(jù)功能， 而且還具有報(bào)文中繼轉(zhuǎn)發(fā)能力。當(dāng)通信的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)不在直接通信范圍內(nèi)時(shí)，它們可以通過(guò)多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)的形式進(jìn)行多跳通信。另一方面，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線鏈路易受多種因素影響而產(chǎn)生中斷，從而影響網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)傳輸。由于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有可移動(dòng)和能量受限等特點(diǎn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)由于移動(dòng)或能量耗盡而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)，現(xiàn)有的無(wú)線鏈路將會(huì)發(fā)生中斷。此外，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)易受所處環(huán)境的無(wú)線干擾，也會(huì)使無(wú)線鏈路狀態(tài)發(fā)生改變或中斷。目前對(duì)于Adhoc網(wǎng)絡(luò)中斷鏈路的修復(fù)大多采用兩種方式，一種是全局修復(fù)，即從通信的源節(jié)點(diǎn)開始，重新查找到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由。這種修復(fù)方式會(huì)在尋路過(guò)程中產(chǎn)生較大的時(shí)延和帶寬開銷。特別是當(dāng)通信鏈路的中斷是因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)而造成的局部中斷時(shí)，用全局修復(fù)的方法會(huì)帶來(lái)較高的修復(fù)開銷并嚴(yán)重降低系統(tǒng)利用率。另外一種常用的修復(fù)方式是局部修復(fù)，即從中斷節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)起路由修復(fù)過(guò)程，在中斷節(jié)點(diǎn)周邊節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)進(jìn)行重新選路。這種修復(fù)的影響范圍較小，所帶來(lái)的帶寬和時(shí)間開銷相對(duì)全局修復(fù)有所降低，但在較惡劣的通信環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)中可能存在多個(gè)故障節(jié)點(diǎn)和多條中斷鏈路，局部修復(fù)可能會(huì)失敗?，F(xiàn)有Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中斷鏈路修復(fù)多采用Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的路由恢復(fù)技術(shù)。典型的Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議有以DSDV(Destination-Sequenced Distance-Vector Routing) 等為代表的先驗(yàn)式路由協(xié)議和以AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing)、 AOMDV(Ad hoc On-Demand Multipath Distance Vector Routing)等為代表的反應(yīng)式路由協(xié)議。DSDV路由協(xié)議通過(guò)鄰居節(jié)點(diǎn)間定期交互路由報(bào)文來(lái)生成并維護(hù)路由，其路由表項(xiàng)生成先于數(shù)據(jù)傳送需求。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線鏈路發(fā)生故障時(shí)，故障信息由故障節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)探測(cè)并進(jìn)行廣播，該廣播在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行洪泛，當(dāng)通信的源節(jié)點(diǎn)收到故障信息后，查找路由表中到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的其他替代路徑，并將該路徑作為修復(fù)路徑。在拓?fù)渥兓^頻繁的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，DSDV協(xié)議所維護(hù)的先驗(yàn)路由信息會(huì)很快失效，網(wǎng)絡(luò)修復(fù)的成功率較低。AODV協(xié)議屬于一種典型的反應(yīng)式路由協(xié)議，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送包時(shí)，源節(jié)點(diǎn)才會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起路由查找過(guò)程。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線鏈路發(fā)生故障時(shí)候，故障節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)方向發(fā)送故障信息，該信息沿原路徑反方向向源節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)收到故障信息后將再次發(fā)起路由查找過(guò)程，通過(guò)廣播查找一條到目的節(jié)點(diǎn)的新路徑作為修復(fù)路徑。雖然AODV 解決了 DSDV修復(fù)過(guò)程中先驗(yàn)路由信息的失效性問(wèn)題，但其修復(fù)路徑為單徑，不能有效利用 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中多條路徑并行傳輸?shù)哪芰Α６鳤OMDV協(xié)議則引入了多徑思想，通過(guò)獲取多條無(wú)環(huán)和鏈路不相交的路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)多徑傳輸，降低了網(wǎng)絡(luò)連通性對(duì)單條路徑的依賴度。即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某條鏈路發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)AOMDV多徑機(jī)制，源節(jié)點(diǎn)可以放棄發(fā)生故障的路徑，而選擇已建立的其他路徑進(jìn)行傳輸。CHAMP(CacHing And Multiple Path)協(xié)議利用包緩存機(jī)制和最短多徑路由尋路機(jī)制在下游節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)向其上游節(jié)點(diǎn)報(bào)告，由上游節(jié)點(diǎn)利用緩存機(jī)制重新將剛剛轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)文按照最短多徑尋路機(jī)制建立的備用路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，達(dá)到快速形成修復(fù)路徑的目的。QRMP(QoS Routing with Mobility Prediction)協(xié)議則在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)產(chǎn)生傳輸路徑故障時(shí)，由源節(jié)點(diǎn)以受限的泛洪方式發(fā)送路由重建請(qǐng)求，并利用節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性預(yù)測(cè)機(jī)制在源、 目的節(jié)點(diǎn)對(duì)之間尋找一條滿足QoS需求的最穩(wěn)路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)故障路徑的修復(fù)?，F(xiàn)有Ad hoc網(wǎng)絡(luò)修復(fù)技術(shù)主要針對(duì)傳輸路徑的連通性問(wèn)題，將斷開的路徑以最快的方式進(jìn)行修復(fù)，但沒(méi)有考慮修復(fù)路徑本身的抗毀性問(wèn)題。例如Ad hoc網(wǎng)絡(luò)某一區(qū)域受到持續(xù)的干擾，DSDV、AODV以及QRMP修復(fù)后形成的單徑修復(fù)路徑可能再次發(fā)生中斷，這就會(huì)觸發(fā)一次新的修復(fù)過(guò)程，由此造成過(guò)多的修復(fù)開銷。其次，現(xiàn)有的一些技術(shù)在修復(fù)過(guò)程中沒(méi)有考慮業(yè)務(wù)流的QoS需求，AOMDV和CHAMP 協(xié)議雖然存在多條可修復(fù)路徑，但是沒(méi)有根據(jù)業(yè)務(wù)流的帶寬、時(shí)延、丟包率等服務(wù)需求參數(shù)進(jìn)行合理選擇。此外，現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)往往沒(méi)有考慮路徑的修復(fù)開銷，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在修復(fù)過(guò)程中會(huì)消耗掉一定的資源，例如節(jié)點(diǎn)能量、傳輸帶寬等，合理選擇具有低開銷值的修復(fù)方式是提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)效率的有效手段。AODV和QRMP協(xié)議都是由源節(jié)點(diǎn)發(fā)起的路由修復(fù)，其修復(fù)過(guò)程未根據(jù)鏈路修復(fù)開銷進(jìn)行優(yōu)化處理，將消耗過(guò)多的資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中路由修復(fù)存在的上述問(wèn)題，提出了一種分布式多徑路由修復(fù)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種分布式多徑路由修復(fù)方法，具體包括如下步驟SI :當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的一條通信鏈路中間的某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，該故障節(jié)點(diǎn)向著源方向的上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送RRER報(bào)文，收到RRER報(bào)文的節(jié)點(diǎn)發(fā)起路由廣播報(bào)文RREQ，尋找到達(dá)故障節(jié)點(diǎn)方向的下游節(jié)點(diǎn)的路由；S2 :對(duì)中間節(jié)點(diǎn)收到的RREQ報(bào)文進(jìn)行判斷，如果該RREQ報(bào)文為節(jié)點(diǎn)自己發(fā)送出去的報(bào)文或者該RREQ報(bào)文的源地址和請(qǐng)求ID出現(xiàn)在中間節(jié)點(diǎn)的歷史記錄中，則丟棄該報(bào)文； 如果該RREQ報(bào)文的源地址和請(qǐng)求ID未出現(xiàn)在該中間節(jié)點(diǎn)的歷史記錄中，則將該源地址和請(qǐng)求ID寫到歷史記錄中，查找通往該報(bào)文目的地址的路徑，轉(zhuǎn)步驟S3 ；S3 :若找到的路徑的目的序列號(hào)大于RREQ報(bào)文中的目的序列號(hào)，則表明找到了一條路徑，在RREQ報(bào)文的修復(fù)路由參數(shù)中填寫該節(jié)點(diǎn)與其上游節(jié)點(diǎn)之間的鏈路的參數(shù)信息， 向所存儲(chǔ)目的節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)RREQ報(bào)文；同時(shí)該中間節(jié)點(diǎn)提取RREQ報(bào)文中的信息， 用來(lái)構(gòu)建逆向路由表，以保證該路徑被選中時(shí)數(shù)據(jù)包可以沿著所選路的相反方向進(jìn)行傳輸，等待一定的時(shí)間AT，如果超時(shí)則刪除逆向路由表；所述一定的時(shí)間AT應(yīng)能保證RREQ 報(bào)文能夠穿過(guò)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)并產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送到源節(jié)點(diǎn)的RREP報(bào)文；S4 目的節(jié)點(diǎn)接收到RREQ報(bào)文分組后，等待至少Λ T秒的時(shí)間，在AT秒的時(shí)間內(nèi)，對(duì)從不同路徑到達(dá)的報(bào)文進(jìn)行QoS參數(shù)以及修復(fù)路由參數(shù)進(jìn)行提取，進(jìn)行路由選路，對(duì)選擇后的路由信息構(gòu)建相應(yīng)的RREP報(bào)文，最后目的節(jié)點(diǎn)單播這些RREP報(bào)文；各個(gè)RREP報(bào)文按照不同的逆向路由表回送給源節(jié)點(diǎn)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，則跳計(jì)數(shù)加I并記錄該報(bào)文的信息，為各條業(yè)務(wù)流建立前向路由表作為修復(fù)成功后節(jié)點(diǎn)使用的路由表；S5 :每個(gè)RREP報(bào)文按照中間節(jié)點(diǎn)的順序逐跳回到源節(jié)點(diǎn)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)， RREP報(bào)文的跳計(jì)數(shù)加1，同時(shí)每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)提取RREP報(bào)文的相關(guān)信息，構(gòu)建前向路由表。進(jìn)一步的,所述RREQ報(bào)文包括QoS參數(shù)和修復(fù)路由參數(shù)。更進(jìn)一步的，所述QoS參數(shù)包含當(dāng)前各個(gè)業(yè)務(wù)流的時(shí)延、帶寬、丟包率，所述修復(fù)路由參數(shù)為從修復(fù)發(fā)起節(jié)點(diǎn)到修復(fù)目的節(jié)點(diǎn)之間所有相鄰節(jié)點(diǎn)之間的鏈路的時(shí)延、帶寬、 丟包率。步驟S4所述的進(jìn)行路由選路的具體過(guò)程如下S41 目的節(jié)點(diǎn)將各條鏈路的QoS參數(shù)與業(yè)務(wù)流的QoS參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，選出可用的
流，構(gòu)建帶寬流量分配矩陣C
權(quán)利要求
1.一種分布式多徑路由修復(fù)方法，具體包括如下步驟Si:當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的一條通信鏈路中間的某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，該故障節(jié)點(diǎn)向著源方向的上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送RRER報(bào)文，收到RRER報(bào)文的節(jié)點(diǎn)發(fā)起路由廣播報(bào)文RREQ，尋找到達(dá)故障節(jié)點(diǎn)方向的下游節(jié)點(diǎn)的路由；52:對(duì)中間節(jié)點(diǎn)收到的RREQ報(bào)文進(jìn)行判斷，如果該RREQ報(bào)文為節(jié)點(diǎn)自己發(fā)送出去的報(bào)文或者該RREQ報(bào)文的源地址和請(qǐng)求ID出現(xiàn)在中間節(jié)點(diǎn)的歷史記錄中，則丟棄該報(bào)文；如果該RREQ報(bào)文的源地址和請(qǐng)求ID未出現(xiàn)在該中間節(jié)點(diǎn)的歷史記錄中，則將該源地址和請(qǐng)求 ID寫到歷史記錄中，查找通往該報(bào)文目的地址的路徑，轉(zhuǎn)步驟S3 ；53:若找到的路徑的目的序列號(hào)大于RREQ報(bào)文中的目的序列號(hào)，則表明找到了一條路徑，在RREQ報(bào)文的修復(fù)路由參數(shù)中填寫該節(jié)點(diǎn)與其上游節(jié)點(diǎn)之間的鏈路的參數(shù)信息，向所存儲(chǔ)目的節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)RREQ報(bào)文；同時(shí)該中間節(jié)點(diǎn)提取RREQ報(bào)文中的信息，用來(lái)構(gòu)建逆向路由表，以保證該路徑被選中時(shí)數(shù)據(jù)包可以沿著所選路的相反方向進(jìn)行傳輸，等待一定的時(shí)間AT，如果超時(shí)則刪除逆向路由表；所述一定的時(shí)間AT應(yīng)能保證RREQ報(bào)文能夠穿過(guò)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)并產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送到源節(jié)點(diǎn)的RREP報(bào)文；54目的節(jié)點(diǎn)接收到RREQ報(bào)文分組后，等待至少Λ T秒的時(shí)間，在Λ T秒的時(shí)間內(nèi)，對(duì)從不同路徑到達(dá)的報(bào)文進(jìn)行QoS參數(shù)以及修復(fù)路由參數(shù)進(jìn)行提取，進(jìn)行路由選路，對(duì)選擇后的路由信息構(gòu)建相應(yīng)的RREP報(bào)文，最后目的節(jié)點(diǎn)單播這些RREP報(bào)文；各個(gè)RREP報(bào)文按照不同的逆向路由表回送給源節(jié)點(diǎn)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，則跳計(jì)數(shù)加I并記錄該報(bào)文的信息，為各條業(yè)務(wù)流建立前向路由表作為修復(fù)成功后節(jié)點(diǎn)使用的路由表；55:每個(gè)RREP報(bào)文按照中間節(jié)點(diǎn)的順序逐跳回到源節(jié)點(diǎn)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，RREP 報(bào)文的跳計(jì)數(shù)加1，同時(shí)每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)提取RREP報(bào)文的相關(guān)信息，構(gòu)建前向路由表。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的路由修復(fù)方法，其特征在于，所述RREQ報(bào)文包括QoS參數(shù)和修復(fù)路由參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的路由修復(fù)方法，其特征在于，所述QoS參數(shù)包含當(dāng)前各個(gè)業(yè)務(wù)流的時(shí)延、帶寬、丟包率，所述修復(fù)路由參數(shù)為從修復(fù)發(fā)起節(jié)點(diǎn)到修復(fù)目的節(jié)點(diǎn)之間所有相鄰節(jié)點(diǎn)之間的鏈路的時(shí)延、帶寬、丟包率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的路由修復(fù)方法，其特征在于，步驟S4所述的進(jìn)行路由選路的具體過(guò)程如下S41:目的節(jié)點(diǎn)將各條鏈路的QoS參數(shù)與業(yè)務(wù)流的QoS參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，選出可用的流，構(gòu)建帶寬流量分配矩陣
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分布式多徑路由修復(fù)方法，包括步驟收到RRER報(bào)文的節(jié)點(diǎn)發(fā)起路由查找；中間節(jié)點(diǎn)判斷收到的RREQ報(bào)文；中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)帶鏈路參數(shù)的RREQ報(bào)文；目的節(jié)點(diǎn)對(duì)帶參數(shù)RREQ報(bào)文進(jìn)行路徑選擇；目的節(jié)點(diǎn)回送RREP報(bào)文，建立修復(fù)路由。本發(fā)明的方法針對(duì)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中不同鏈路的傳輸特征并結(jié)合承載業(yè)務(wù)的QoS需求，在多條可選修復(fù)路徑中，選擇既能滿足承載業(yè)務(wù)QoS需求，同時(shí)具有最小修復(fù)開銷的多條傳輸路徑實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)修復(fù)，有效提升了修復(fù)收益和已修復(fù)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性。
文檔編號(hào)H04W28/24GK102595458SQ20121007012
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者冷甦鵬, 張科, 毛玉明, 趙全鑫 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)