基于分布式情景感知的分層式網(wǎng)絡(luò)路由方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于分布式情景感知的分層式網(wǎng)絡(luò)路由方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境多變的場(chǎng)景中，單一的路由協(xié)議不能保證網(wǎng)絡(luò)性能的局限性。其實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景分成若干個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)隨機(jī)指定一個(gè)骨干路由節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)均為普通節(jié)點(diǎn)；骨干路由節(jié)點(diǎn)通過(guò)周期性地發(fā)送入網(wǎng)邀請(qǐng)包邀請(qǐng)普通節(jié)點(diǎn)加入到該骨干路由節(jié)點(diǎn)所屬子網(wǎng)；所有節(jié)點(diǎn)周期性檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境，骨干路由節(jié)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速率的綜合指標(biāo)選擇適合的路由協(xié)議，進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)。本發(fā)明結(jié)合了按需和表驅(qū)動(dòng)路由的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了各自的不足，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)銷，縮短了信息分組的時(shí)延，提高了分組的投遞率，可用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境多變的數(shù)據(jù)通信。
【專利說(shuō)明】基于分布式情景感知的分層式網(wǎng)絡(luò)路由方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自組織網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種無(wú)線分層式網(wǎng)絡(luò)的路由方法，可用于場(chǎng)景動(dòng)態(tài)無(wú)規(guī)則變化的大規(guī)模無(wú)線分層式網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002]在無(wú)線通信中，分布式和分層式分別是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。分布式網(wǎng)絡(luò)即是由一組移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在無(wú)需網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施條件下，通過(guò)無(wú)線鏈路動(dòng)態(tài)連接組成的一個(gè)自治性網(wǎng)絡(luò)。分層式網(wǎng)絡(luò)即是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)有層次之分，多個(gè)中控節(jié)點(diǎn)下轄其通信移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)均是移動(dòng)的，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是不斷變化的。
[0003]當(dāng)前傳統(tǒng)的路由協(xié)議均是針對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)的，相對(duì)分布式結(jié)構(gòu)而言，維護(hù)同樣多的路由表即占用同樣的網(wǎng)絡(luò)資源，分層式結(jié)構(gòu)可以容納更多的通信節(jié)點(diǎn)，因?yàn)榉謱邮浇Y(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為只需要在上層中控節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行路由，中控節(jié)點(diǎn)下轄的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間一跳可達(dá)。傳統(tǒng)的路由協(xié)議主要有按需路由協(xié)議和表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議，其性能在特定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下各不相同。
[0004]對(duì)于按需路由協(xié)議，源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)才查找建立到目的節(jié)點(diǎn)的路由，雖然系統(tǒng)開(kāi)銷比較小，但是端到端時(shí)延比較大，而且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載比較大時(shí)，開(kāi)銷相對(duì)也比較大，因此其適合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓容^快，且網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較輕的無(wú)線自組網(wǎng)。而對(duì)于表驅(qū)動(dòng)的路由協(xié)議，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均需要維護(hù)一張到達(dá)其它節(jié)點(diǎn)的路由信息的路由表，無(wú)論有無(wú)數(shù)據(jù)需要發(fā)送，這種網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都要周期性地廣播路由信息維護(hù)到其它節(jié)點(diǎn)的路由，系統(tǒng)開(kāi)銷大，因此適合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓淮笄揖W(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重的網(wǎng)絡(luò)。上述兩種協(xié)議都是針對(duì)某種特定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計(jì)的，無(wú)法適應(yīng)具有多種網(wǎng)絡(luò)特征的分層式網(wǎng)絡(luò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)的路由協(xié)議的不足，提出一種基于網(wǎng)絡(luò)情景感知的自適應(yīng)多協(xié)議路由方法，以在具有多種網(wǎng)絡(luò)特征即網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景不斷變化的分層式網(wǎng)絡(luò)中，充分利用現(xiàn)有的協(xié)議，達(dá)到更好的路由效果，避免信息分組的時(shí)延過(guò)大或者網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)銷過(guò)大弊端，保證較好的QoS性能。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一.技術(shù)原理:
[0008]本發(fā)明通過(guò)感知所處的網(wǎng)絡(luò)特征環(huán)境并做出自適應(yīng)調(diào)節(jié)，將網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)分成幾個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)選擇一個(gè)骨干路由節(jié)點(diǎn)，且這些骨干路由節(jié)點(diǎn)是均勻分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中的，其主要是負(fù)責(zé)通信路由的，即若需要通信的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)隸屬于同一個(gè)骨干路由節(jié)點(diǎn)，則不需要查詢路由表通過(guò)其所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)直接通信，反之，若通信的兩節(jié)點(diǎn)不隸屬于同一個(gè)骨干路由節(jié)點(diǎn)，則需要在骨干節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行路由建立，最終發(fā)現(xiàn)從源節(jié)點(diǎn)所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)的路由，進(jìn)而完成通信。而感知部分，采用的是分布式感知策略，即是由整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)感知網(wǎng)絡(luò)特征，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)記錄當(dāng)前使用的路由協(xié)議以及當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景參數(shù)，即為基于分層式架構(gòu)的分布式感知，當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景發(fā)生變化后，通過(guò)對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的對(duì)比，選擇適合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的路由策略，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由策略的快速切換。
[0009]同時(shí)骨干路由節(jié)點(diǎn)會(huì)周期性的發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求包，如果在一個(gè)周期內(nèi)收到了其下轄的普通節(jié)點(diǎn)即鄰居節(jié)點(diǎn)表中的普通節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答，則該普通節(jié)點(diǎn)仍然隸屬于此骨干路由節(jié)點(diǎn)，反之，如果沒(méi)有收到，則從其鄰居節(jié)點(diǎn)表中將該普通節(jié)點(diǎn)移除，被移除的普通節(jié)點(diǎn)則需要重新選擇它的骨干路由節(jié)點(diǎn)，從而完成重新入網(wǎng)。這樣保證了移動(dòng)中的整個(gè)基于分層網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0010]二.技術(shù)方案
[0011]根據(jù)上述原理，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟包括如下:
[0012](I)網(wǎng)絡(luò)初始化，即根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景大小，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分成η個(gè)子網(wǎng)，在每一個(gè)子網(wǎng)中隨機(jī)地指定一個(gè)節(jié)點(diǎn)為骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi，其中i e [1，η]，其余的節(jié)點(diǎn)均為普通節(jié)點(diǎn)c ;
[0013](2)節(jié)點(diǎn)之間相互發(fā)送hello包，并將hello包的發(fā)送周期初始化為htstd，其中htstd根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景而定，該hello包包括節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載及節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性等狀態(tài)信息；
[0014](3)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的大小以及單跳通信距離，將每個(gè)普通節(jié)點(diǎn)c置于離其最近的骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi下，構(gòu)建基于分層式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0015](4)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)周期性感知周圍的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括平均移動(dòng)速率V、平均業(yè)務(wù)量盧和業(yè)務(wù)類型/這些參量信息，若其中的任一個(gè)參量信息變化，則更新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；
[0016](5)骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi根據(jù)感知到的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境計(jì)算環(huán)境參量值，判斷是否需要進(jìn)行路由切換:
[0017](5a)定義并計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載參量L和移動(dòng)性狀態(tài)參量m分別為:
[0018]L = β *L(k) + (l_@ )*L(k_l)，
[0019]m=v/v0,
[0020]其中，I (k) = p / p ^表示在當(dāng)前第k個(gè)檢測(cè)周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載值，L (k-Ι)為上一周期計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平均值，β為L(zhǎng)(k)的權(quán)重因子，取值為0.6，P為當(dāng)前周期的網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，V為節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速率，P C1和Vtl分別表示在各種路由協(xié)議下性能相近的業(yè)務(wù)負(fù)載和移動(dòng)速率；
[0021](5b)根據(jù)移動(dòng)性狀態(tài)參量值計(jì)算hello包的發(fā)送周期ht ；
[0022](5c)根據(jù)骨干路由節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參量L與移動(dòng)性狀態(tài)參量m參量值選擇當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景適合的路由協(xié)議，并將此路由協(xié)議與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中該骨干路由節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的路由協(xié)議進(jìn)行對(duì)比，如果一致，則執(zhí)行步驟(7)，反之，若不一致，則執(zhí)行步驟(6)；
[0023](6)骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參量值在路由協(xié)議庫(kù)中選擇適合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下的路由協(xié)議，執(zhí)行協(xié)議切換，處理切換過(guò)程中的分組，并且向其它骨干路由節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由策略改變包，同時(shí)骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi通知隸屬于它的普通節(jié)點(diǎn)停止兩個(gè)檢測(cè)周期的發(fā)包；
[0024](7)普通節(jié)點(diǎn)c發(fā)送數(shù)據(jù)包，即不管目的節(jié)點(diǎn)是否在同一個(gè)子網(wǎng)下，都先將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給普通節(jié)點(diǎn)c所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)；若目的節(jié)點(diǎn)D與普通節(jié)點(diǎn)c屬于同一個(gè)子網(wǎng)，則執(zhí)行步驟(8)，反之則執(zhí)行步驟(9)；[0025](8)根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)ID，其所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包發(fā)送給該目的節(jié)
占.[0026](9)普通節(jié)點(diǎn)c根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)ID，獲得目的節(jié)點(diǎn)所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)的編號(hào)ID，該普通節(jié)點(diǎn)c所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境選擇路由策略，建立該普通節(jié)點(diǎn)c到目的節(jié)點(diǎn)D的路由:
[0027](9a)在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui有分組要轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，給該分組設(shè)置一個(gè)路由表建立時(shí)間定時(shí)器Ts，判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui是否為目的節(jié)點(diǎn)D所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)，如果是，則取出該分組，返回步驟(8 )，否則，根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui采用的路由模式，執(zhí)行步驟(9b );
[0028](9b)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui查詢路由表，判斷是否存在到目的節(jié)點(diǎn)D的路由，若存在，則從路由表中取出該節(jié)點(diǎn)應(yīng)該去往的下一跳節(jié)點(diǎn)N，并將此分組發(fā)往至下一跳節(jié)點(diǎn)N，返回步驟(9a);反之，將此分組插入到發(fā)送緩存隊(duì)列，執(zhí)行步驟(9c)；
[0029](9c)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui根據(jù)其所采用的路由協(xié)議尋找自己到目的節(jié)點(diǎn)的路由，如果在分組的生存期Ts內(nèi)找到路由，則從發(fā)送緩存隊(duì)列中取出該分組，并查找路由表，將此分組發(fā)送到到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)D所應(yīng)該發(fā)往的下一跳節(jié)點(diǎn)N，返回步驟(9a)，如果沒(méi)找到路由，則此路由過(guò)程失敗。
[0030]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0031]I)本發(fā)明由于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化而自適應(yīng)地改變其通信路由策略的多模式路由協(xié)議，克服了傳統(tǒng)的路由協(xié)議只是針對(duì)單一的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的缺點(diǎn)，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)，比如網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷的節(jié)省，信息分組的時(shí)延性能等。
[0032]2)本發(fā)明可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境動(dòng)態(tài)選擇路由策略的多模式路由協(xié)議，克服了傳統(tǒng)的針對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)的單一路由協(xié)議的局限性，不僅適應(yīng)多變的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，而且適合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的路由策略。
[0033]3)本發(fā)明由于在切換過(guò)程中，通過(guò)骨干路由節(jié)點(diǎn)通知其下轄的普通節(jié)點(diǎn)暫時(shí)停止兩個(gè)檢測(cè)周期的發(fā)包，并將已經(jīng)發(fā)出的包存儲(chǔ)到建立的包緩存隊(duì)列中，保證了分組的到達(dá)率性能。
[0034]4)本發(fā)明可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整hello包的發(fā)送周期的策略，克服了傳統(tǒng)路由協(xié)議中節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送hello包的缺點(diǎn)，減少了網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)銷。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是本發(fā)明的整體流程圖；
[0036]圖2是本發(fā)明中構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)的子流程圖；
[0037]圖3是本發(fā)明中每個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息的子流程圖；
[0038]圖4是本發(fā)明中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求進(jìn)行路由切換的子流程圖；
[0039]圖5是本發(fā)明中的分組進(jìn)行路由的子流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0041]步驟1、構(gòu)建一個(gè)分層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0042]參照?qǐng)D2，本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下:[0043](la)假設(shè)將全網(wǎng)分成η個(gè)子網(wǎng)，并給每一個(gè)子網(wǎng)隨機(jī)指定一個(gè)骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi,其中 i e [I, η]；
[0044](Ib)每個(gè)骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi周期性地發(fā)送入網(wǎng)邀請(qǐng)包，在一個(gè)周期內(nèi)，普通節(jié)點(diǎn)c在第一次收到骨干路由節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的入網(wǎng)邀請(qǐng)包后，向該骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi發(fā)送入網(wǎng)應(yīng)答包，請(qǐng)求加入該骨干路由節(jié)點(diǎn)所屬的子網(wǎng)；
[0045](Ic)該骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi收到應(yīng)答包后，查詢其鄰居節(jié)點(diǎn)表，判斷是否有發(fā)送該應(yīng)答包的普通節(jié)點(diǎn)C的信息，如果有，則保留該信息，反之，則將該普通節(jié)點(diǎn)C加入到自己的鄰居節(jié)點(diǎn)表中；
[0046](Id)每個(gè)骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi在每一個(gè)周期檢測(cè)是否收到來(lái)自其鄰居節(jié)點(diǎn)表中的普通節(jié)點(diǎn)c的應(yīng)答包，如果收到，則保留該普通節(jié)點(diǎn)c在該骨干路由節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)表中的信息，反之，則將該普通節(jié)點(diǎn)c從該骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi的鄰居節(jié)點(diǎn)表中移除，返回步驟(lb)。
[0047]步驟2、初始化網(wǎng)絡(luò)。
[0048](2a)將網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景檢測(cè)周期T。初始化為Tcs，其中Tcs根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景而定；
[0049](2b)將hello包的發(fā)送周期ht初始化為htstd,其中htstd根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景而定；
[0050](2c)將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由協(xié)議標(biāo)志位初始化為按需路由協(xié)議對(duì)應(yīng)的值。
[0051]步驟3、分層網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)之間相互發(fā)送攜帶本節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息的hello包。
[0052]所述的hello包包括節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載及節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性等網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，這些信息分別記錄在hello包對(duì)應(yīng)的域中。
[0053]步驟4、所有節(jié)點(diǎn)周期性的檢測(cè)自己的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境參量，若網(wǎng)絡(luò)環(huán)境參量發(fā)生變化，則記錄此網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景參量變化的信息。
[0054]參照?qǐng)D3，本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下:
[0055](4a)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui每隔T。時(shí)間對(duì)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境參量以及自身的一些屬性參量分別進(jìn)行檢測(cè)，該環(huán)境參量包括網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載、業(yè)務(wù)類型、節(jié)點(diǎn)密度，本身的屬性參量包括移動(dòng)速度、每秒產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量、每秒接收的業(yè)務(wù)量和端到端時(shí)延，如果某個(gè)參量s發(fā)生變化，則初始化計(jì)數(shù)值num= I,其中num表示在一個(gè)檢測(cè)周期T。內(nèi)參量s連續(xù)變化的次數(shù),如果所有參量都未發(fā)生變化，則等待T。時(shí)間后，繼續(xù)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境參量信息，執(zhí)行步驟(4b)；
[0056](4b)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui再隔0.05*T。時(shí)間，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境參量,如果某個(gè)參量s繼續(xù)發(fā)生變化，則執(zhí)行步驟(4c)，如果所有參量均不再變化，則執(zhí)行步驟(4d)；
[0057](4c)將計(jì)數(shù)值num加I,并判斷計(jì)數(shù)值num是否等于20,如果num = 20,則執(zhí)行步驟(4d)，否則執(zhí)行步驟(4b)；
[0058](4d)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui將計(jì)數(shù)值num清零，并記錄此場(chǎng)景參量變化的信息，返回步驟(4a)。
[0059]步驟5、骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi根據(jù)檢測(cè)到的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參量L和移動(dòng)性狀態(tài)參量m，選擇在該網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下適合的路由協(xié)議，同時(shí)計(jì)算當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下hello包的發(fā)送周期ht以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境檢測(cè)周期T。。
[0060](5a)定義并計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載參量L和移動(dòng)性狀態(tài)參量m分別為:
[0061]L= Θ *L(k) + (l_ Θ )*L(k_l)，
[0062]m=v/v0,[0063]其中，L(k) = p/p0表示在當(dāng)前第k個(gè)檢測(cè)周期T。內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載值，L(k-l)為上一周期計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平均值，Θ為L(zhǎng)(k)的權(quán)重因子，取值為0.6，P為當(dāng)前周期的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，V為節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速率，P 0和V0分別表示在各種路由協(xié)議下性能相近的業(yè)務(wù)負(fù)載和移動(dòng)速率；
[0064](5b)計(jì)算最大網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參量Lmax和最大移動(dòng)狀態(tài)參量mmax分別為:Lmax = Pmax/P0,
[0065]m max=Vmax / Vo,
[0066]其中P max和Vmax分別為網(wǎng)絡(luò)允許的最大業(yè)務(wù)負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)允許的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)最大率；
[0067](5c)按如下條件分別計(jì)算hello包的發(fā)送周期ht和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境檢測(cè)周期Tc:
[0068]若O < m ≤1,則 ht = a *htstd, Tc = λ *TC,
[0069]若1 < m ≤ max,則 ht = β *htstd，Tc = η*Tcs，
[0070]其中，α為hello包發(fā)送周期ht小于1的動(dòng)態(tài)調(diào)整因子，β為hello包發(fā)送周期ht大于1的動(dòng)態(tài)調(diào)整因子，λ為網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)周期Τc小于1的動(dòng)態(tài)調(diào)整因子，η為網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)周期Τc大于1的動(dòng)態(tài)調(diào)整因子，htstd為初始化的hello包發(fā)送周期，Tc為網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前檢測(cè)周期，Tcs為初始化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境檢測(cè)周期；
[0071](5d)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參量L和網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性狀態(tài)參量m的值，按如下規(guī)則選擇節(jié)點(diǎn)的路由協(xié)議:
[0072]若O < L≤1，且不管網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)狀態(tài)參量m有多大，則選擇按需路由協(xié)議，
[0073]若1 < L≤Lmax, O≤m≤1，則選擇表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議，
[0074]若1≤L≤Lmax, 1<m≤ mmax,則選擇按需路由協(xié)議，
[0075]其中，Lmax和mmax分別為最大網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參量和最大網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)狀態(tài)參量。
[0076]步驟6、將所選的路由協(xié)議與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi運(yùn)行的路由協(xié)議進(jìn)行對(duì)t匕，若這兩個(gè)協(xié)議一致，則執(zhí)行步驟8，反之，則執(zhí)行步驟7。
[0077]步驟7、骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi將路由策略r切換到路由策略h上。
[0078]參照?qǐng)D4，本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下:
[0079](7a)骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi向網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)廣播攜帶路由策略h的切換分組；(7b)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui收到切換分組后，若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui是骨干路由節(jié)點(diǎn)鄰居節(jié)點(diǎn)表中的普通節(jié)點(diǎn)，則需要暫停兩個(gè)檢測(cè)周期的發(fā)包，并且將正在發(fā)送中的分組包存儲(chǔ)到緩存隊(duì)列中；
[0080](7c)做切換的骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi將暫停運(yùn)行路由策略r，并調(diào)用路由策略h，判斷該骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi的協(xié)議切換是否完成，若完成，將該骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi以及其鄰居節(jié)點(diǎn)表中的普通節(jié)點(diǎn)C的路由協(xié)議標(biāo)志位均設(shè)置為路由策略h對(duì)應(yīng)的值，執(zhí)行步驟8，反之，隨機(jī)延遲O~0.1s的任意時(shí)間后廣播切換分組，返回到步驟(7a)。
[0081]步驟8、工作在表驅(qū)動(dòng)路由模式下的骨干路由節(jié)點(diǎn)P更新自己的路由表。
[0082]骨干路由節(jié)點(diǎn)P周期性的檢測(cè)自己的鄰居節(jié)點(diǎn)表，若鄰居節(jié)點(diǎn)表中存在骨干路由節(jié)點(diǎn)q，且q的路由模式從按需路由模式切換到表驅(qū)動(dòng)路由模式，則骨干路由節(jié)點(diǎn)P向骨干路由節(jié)點(diǎn)q發(fā)送自己的路由表，反之，如果骨干路由節(jié)點(diǎn)q的路由模式從表驅(qū)動(dòng)路由模式切換到按需路由模式，則骨干路由節(jié)點(diǎn)P將刪掉與骨干路由節(jié)點(diǎn)q相關(guān)的所有信息，但當(dāng)前的以骨干路由節(jié)點(diǎn)為下一跳的活動(dòng)路由除外。
[0083]步驟9、普通節(jié)點(diǎn)c發(fā)送分組e，即不管目的節(jié)點(diǎn)是否在同一個(gè)子網(wǎng)下，都先將該分組e發(fā)送給普通節(jié)點(diǎn)c所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)，若目的節(jié)點(diǎn)D與普通節(jié)點(diǎn)c屬于同一個(gè)子網(wǎng)，則執(zhí)行步驟(10 )，反之則執(zhí)行步驟(11)。
[0084]步驟10、根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)ID，其所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)將該分組e發(fā)送給該目的節(jié)點(diǎn)D。
[0085]步驟11、普通節(jié)點(diǎn)c根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)ID，獲得目的節(jié)點(diǎn)所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)的編號(hào)ID，該普通節(jié)點(diǎn)c所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境選擇路由策略，建立該普通節(jié)點(diǎn)c到目的節(jié)點(diǎn)D的路由。
[0086]參照?qǐng)D5，本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下:
[0087](Ila)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui判斷本節(jié)點(diǎn)是否為目的節(jié)點(diǎn)D，如果是目的節(jié)點(diǎn)D，則取出該分組e，路由過(guò)程結(jié)束；否則，執(zhí)行步驟(lib);
[0088](Ilb)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui查詢路由表，如果路由表中有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)D的路由信息，則取出該分組e，并從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui的路由表中取出到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)D所應(yīng)去往的下一跳節(jié)點(diǎn)N，將分組e發(fā)送到下一跳節(jié)點(diǎn)N，使下一跳節(jié)點(diǎn)N成為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，返回到步驟(11a)，反之，如果路由表中沒(méi)有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)D的路由信息，執(zhí)行步驟(He)；
[0089](lie)將當(dāng)前分組e存儲(chǔ)到包緩存隊(duì)列中，并為該分組e設(shè)置有效期定時(shí)器Ts，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui根據(jù)當(dāng)前路由策略尋找到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)D的路由，執(zhí)行步驟(Ild)；
[0090](Ild)如果在分組e的有效期定時(shí)器Ts內(nèi)找到路由，則查詢路由表，取出到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)所應(yīng)去往的下一跳節(jié)點(diǎn)N，將分組e發(fā)送到下一跳節(jié)點(diǎn)N，使下一跳節(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，返回到步驟(11a)，反之，如果所述定時(shí)器Ts溢出，則丟棄該分組e，路由過(guò)程失敗。
[0091]以上描述僅是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例，顯然對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，在了解了本
【發(fā)明內(nèi)容】
和原理后，都可能在不背離本發(fā)明原理、結(jié)構(gòu)的情況下，進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修正和改變，但是這些基于本發(fā)明思想的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于分布式情景感知的分層式網(wǎng)絡(luò)的路由方法，包括如下步驟: (1)網(wǎng)絡(luò)初始化，即根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景大小，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分成η個(gè)子網(wǎng)，在每一個(gè)子網(wǎng)中隨機(jī)地指定一個(gè)節(jié)點(diǎn)為骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi，其中i e [1，η]，其余的節(jié)點(diǎn)均為普通節(jié)點(diǎn)c ； (2)節(jié)點(diǎn)之間相互發(fā)送hello包,并將hello包的發(fā)送周期初始化為htstd,其中htstd根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景而定，該hello包包括節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載及節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性等狀態(tài)信息； (3)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的大小以及單跳通信距離，將每個(gè)普通節(jié)點(diǎn)c置于離其最近的骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi下，構(gòu)建基于分層式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； (4)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)周期性檢測(cè)周圍的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括平均移動(dòng)速率▽、平均業(yè)務(wù)量P和業(yè)務(wù)類型這些參量信息，若其中的任一個(gè)參量信息變化，則更新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境； (5)骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi根據(jù)感知到的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境計(jì)算環(huán)境參量值，判斷是否需要進(jìn)行路由切換: (5a)定義并計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載參量L和移動(dòng)性狀態(tài)參量m分別為:
L = Θ 札(k) + (1- Θ )札(k-Ι),
m=v/v0, 其中，L(k) = p/p0表示在當(dāng)前第k個(gè)檢測(cè)周期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載值，L(k-l)為上一周期計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平均值，Θ為L(zhǎng)(k)的權(quán)重因子，取值為0.6，P為當(dāng)前周期的網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，V為節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速率，P ο和％分別表示在各種路由協(xié)議下性能相近的業(yè)務(wù)負(fù)載和移動(dòng)速率； (5b)根據(jù)移動(dòng)性狀態(tài)參量值計(jì)算hello包的發(fā)送周期ht ； (5c)根據(jù)骨干路由節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參量L與移動(dòng)性狀態(tài)參量m參量值選擇當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景適合的路由協(xié)議，并將此路由協(xié)議與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中該骨干路由節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的路由協(xié)議進(jìn)行對(duì)比，如果一致，則執(zhí)行步驟(7)，反之，若不一致，則執(zhí)行步驟(6); (6)骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參量值在路由協(xié)議庫(kù)中選擇適合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下的路由協(xié)議，執(zhí)行協(xié)議切換，處理切換過(guò)程中的分組，并且向其它骨干路由節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由策略改變包，同時(shí)骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi通知隸屬于它的普通節(jié)點(diǎn)停止兩個(gè)檢測(cè)周期的發(fā)包； (7)普通節(jié)點(diǎn)c發(fā)送數(shù)據(jù)包，即不管目的節(jié)點(diǎn)是否在同一個(gè)子網(wǎng)下，都先將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給普通節(jié)點(diǎn)c所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)；若目的節(jié)點(diǎn)D與普通節(jié)點(diǎn)c屬于同一個(gè)子網(wǎng)，則執(zhí)行步驟(8)，反之則執(zhí)行步驟(9)； (8)根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)ID，其所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包發(fā)送給該目的節(jié)點(diǎn)； (9)普通節(jié)點(diǎn)c根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)ID，獲得目的節(jié)點(diǎn)所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)的編號(hào)ID，該普通節(jié)點(diǎn)c所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境選擇路由策略，建立該普通節(jié)點(diǎn)c到目的節(jié)點(diǎn)D的路由: (9a)在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui有分組要轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，給該分組設(shè)置一個(gè)路由表建立時(shí)間定時(shí)器Ts，判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui是否為目的節(jié)點(diǎn)D所隸屬的骨干路由節(jié)點(diǎn)，如果是，則取出該分組，返回步驟(8)，否則，根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui采用的路由模式，執(zhí)行步驟(9b); (9b )當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui查詢路由表，判斷是否存在到目的節(jié)點(diǎn)D的路由，若存在，則從路由表中取出該節(jié)點(diǎn)應(yīng)該去往的下一跳節(jié)點(diǎn)N，并將此分組發(fā)往至下一跳節(jié)點(diǎn)N，返回步驟(9a)；反之，將此分組插入到發(fā)送緩存隊(duì)列，執(zhí)行步驟(9c)；(9c)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)Ui根據(jù)其所采用的路由協(xié)議尋找自己到目的節(jié)點(diǎn)的路由，如果在分組的生存期Ts內(nèi)找到路由，則從發(fā)送緩存隊(duì)列中取出該分組，并查找路由表，將此分組發(fā)送到到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)D所應(yīng)該發(fā)往的下一跳節(jié)點(diǎn)N，返回步驟(9a)，如果沒(méi)找到路由，則此路由過(guò)程失敗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式情景感知的分層式網(wǎng)絡(luò)的路由方法，其中所述步驟(3)中構(gòu)建基于分層式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，按如下步驟進(jìn)行: (3a)所有骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi周期性地發(fā)送入網(wǎng)邀請(qǐng)包，在一個(gè)周期內(nèi)，普通節(jié)點(diǎn)c在第一次收到骨干路由節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的入網(wǎng)邀請(qǐng)包后，向該骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi發(fā)送入網(wǎng)應(yīng)答包，請(qǐng)求加入該骨干路由節(jié)點(diǎn)所屬的子網(wǎng)，執(zhí)行步驟(3b)； (3b)該骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi收到應(yīng)答包后，查詢其鄰居節(jié)點(diǎn)表，判斷是否有發(fā)送該應(yīng)答包的普通節(jié)點(diǎn)c的信息，如果有，則保留該信息，反之，則將該普通節(jié)點(diǎn)c加入到自己的鄰居節(jié)點(diǎn)表中，執(zhí)行步驟(3c)； (3c)所有骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi在每一個(gè)周期檢測(cè)是否收到來(lái)自其鄰居節(jié)點(diǎn)表中的普通節(jié)點(diǎn)c的應(yīng)答包，如果收到，則保留該普通節(jié)點(diǎn)c在該骨干路由節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)表中的信息，反之，則將該普通節(jié)點(diǎn)c從該骨干路由節(jié)點(diǎn)Wi的鄰居節(jié)點(diǎn)表中移除，返回步驟(3a)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式情景感知的分層式網(wǎng)絡(luò)的路由方法，其中步驟(5b)所述的根據(jù)移動(dòng)性狀態(tài)參量值計(jì)算hello包的發(fā)送周期ht，按如下步驟進(jìn)行: (5bl)計(jì)算最大網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性狀態(tài)參量m為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式情景感知的分層式網(wǎng)絡(luò)的路由方法，其中步驟(5c)所述的根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參量L與移動(dòng)性狀態(tài)參量m的參量值選擇當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景適合的路由協(xié)議，按如下步驟進(jìn)行: (5cl)計(jì)算最大網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參量Lmax為:Lmax = Pmax/ P ο，其中，P max為網(wǎng)絡(luò)中允許的最大業(yè)務(wù)負(fù)載，P ο表示在各種路由協(xié)議下性能相近的業(yè)務(wù)負(fù)載； (5c2)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參量L和網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性狀態(tài)參量m的值，按如下規(guī)則選擇節(jié)點(diǎn)的路由協(xié)議: 若O < L≤1，且不管網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)狀態(tài)參量m有多大，則選擇按需路由協(xié)議， 若I < L≤Lmax, O1，則選擇表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議， 若I≤L≤Lmax, Km≤ mmax，則選擇按需路由協(xié)議， 其中，Lmax和分別為最大網(wǎng)絡(luò)負(fù)載參量和最大網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)狀態(tài)參量。
【文檔編號(hào)】H04L12/931GK103595657SQ201310517830
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】張琰, 周笛, 盛敏, 李建東, 楚建祥, 史琰, 王璽鈞, 任生凱, 李紅艷 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)