本發(fā)明屬于通信技術領域，更進一步涉及網絡通信協(xié)議技術領域中的一種適用于層次化空中自組織網絡的組播路由方法。本發(fā)明可以根據空中自組織網絡的層次化特點，保證骨干網上可靠的數據傳輸，子網內快速有效的組播數據傳輸。

背景技術：
AdHoc網絡是一種新型的無線自組織網絡，與常用的蜂窩網絡和無線局域網不同，它由一組帶有無線收發(fā)裝置的移動節(jié)點組成，不需要固定的基站或控制中心，可以在任何時候、任何地點快速組建無線網絡，因此近年來受到越來越多的關注。其次隨著組播業(yè)務需求的不斷增長，組播路由技術在AdHoc網絡中越來越重要。一方面，AdHoc網絡的用戶經常需要組成協(xié)同工作組；另一方面，組播是充分利用有限的無線信道資源，是節(jié)省網絡資源的重要手段。目前，研究者已經提出了一系列的組播路由協(xié)議，部分組播路由協(xié)議已經在特定的AdHoc網絡中進行了成功的實驗。空中自組織網絡(airborneAdHocnetwork)是移動AdHoc網絡(mobileAdHocnetwork，MANET)在航空通信領域的應用?？罩凶越M織網絡具有明顯區(qū)別于其它網絡的特點，其具有典型的層次化特點，包括骨干網層和子網層，在骨干網層次上，網絡拓撲相對穩(wěn)定，骨干網節(jié)點能夠獲取態(tài)勢信息并使用定向天線進行數據傳輸，；在子網層次上，網絡規(guī)模小且拓撲快速變化，存在跳數限制，具有業(yè)務量較小、時延要求高的業(yè)務特征。目前使用的組播路由協(xié)議大多數并不適合層次化的AdHoc網絡，并且傳統(tǒng)的組播路由協(xié)議并沒有考慮無線鏈路持續(xù)時間這一重要因素，這樣由于鏈路的頻繁斷開會導致數據的丟失。同時，傳統(tǒng)的組播路由協(xié)議中的路由維護過程沒有充分利用單播路由這一有效信息，所以通常開銷會比較大。所以傳統(tǒng)的無線組播路由協(xié)議并不適合空中自組織網絡。華南理工大學的專利申請“基于動態(tài)源樹的無線自組織網絡組播路由方法”(公開號CN101478801，申請?zhí)朇N200810220320.2)公開了一種基于動態(tài)源樹的無線自組織網絡組播路由方法。該方法在建立組播源樹的基礎上，為源樹建立備份路由，當源樹出現(xiàn)鏈路失效或節(jié)點失效時，能夠利用備份路由對源樹進行及時修復，因此，當源樹鏈路失效或節(jié)點失效時，不會因為重建源樹而增加業(yè)務時延，從而保證了業(yè)務質量。備份路由的建立能夠隨著源樹的動態(tài)變化而變化，但始終限制在源樹周圍一跳的范圍內，限制了參與備份路由的節(jié)點范圍，達到了有效控制處理開銷的目的。該方法存在的不足是：首先，沒有考慮到空中無線自組織網絡的層次化特點，骨干網和子網有不同的業(yè)務需求；其次，路由維護過程沒有充分利用單播路由這一有效信息，建立備份路由和動態(tài)維護源樹會導致開銷比較大。浙江工商大學的專利申請“一種無線自組織網絡中分布式帶寬約束的按需組播路由方法”(公開號CN102480692A，申請?zhí)朇N201110459032.4)公開了一種無線自組織網絡中分布式帶寬約束的按需組播路由方法。該方法利用組播路由請求和組播路由應答分布式地建立源到目的節(jié)點的最短時延路徑，組播路由建立過程中需要預留資源，資源預留涉及到鄰節(jié)點和兩跳鄰節(jié)點；每個節(jié)點利用路由表和資源預留表，實時記錄滿足帶寬要求的路徑、節(jié)點已使用和已預留的帶寬；發(fā)送會話結束分組，節(jié)點逐個轉發(fā)，并刪除相應的路由表項，釋放已為此會話預留的資源。該方法的分組投遞率明顯高于其他組播協(xié)議的分組投遞率，端到端最大時延明顯小于其他組播協(xié)議的端到端最大時延，且隨著組播組個數的增加基本保持穩(wěn)定。該方法存在的不足是：沒有考慮無線鏈路持續(xù)時間這一重要因素，這樣由于節(jié)點移動速度快而導致的鏈路頻繁斷開會丟失數據。北京科技大學的專利申請“無線自組織網絡中基于協(xié)同感知的組播路由方法”(公開號CN101815336A，申請?zhí)朇N201010034078.7)公開了一種基于協(xié)同感知的無線自組織網絡組播路由方法。該方法利用網絡節(jié)點間的協(xié)同感知信息，在廣播建樹過程中給節(jié)點按照一定的規(guī)則標號，并在優(yōu)化過程中修改標號，在較低的時間復雜度下，建立了一棵滿足給定時延約束的Steiner樹，實現(xiàn)了建樹快，所建組播樹通信費用低的目的。該方法存在的不足是：沒有考慮到空中無線自組織網絡的層次化特點，骨干網和子網有不同的業(yè)務需求。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種適用于層次化空中自組織網絡的組播路由方法。本發(fā)明針對空中自組織網絡層次化特點，并考慮到骨干網和子網的特點，同時充分利用骨干網節(jié)點的鏈路持續(xù)時間和單播路由，來減少開銷且實現(xiàn)空中自組織網絡的組播功能。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的具體思路是，針對空中自組織網絡層次化的特點，分別設計適合骨干網和子網的組播路由算法，其中骨干網組播路由算法充分考慮鏈路持續(xù)時間和單播路由，從而減少開銷；在子網組播路由建立過程中，并不是簡單的泛洪，而是采用泛洪收斂的方法，從而有效的節(jié)約資源；子網節(jié)點在接收到組播數據信息時首先判斷路由是否失效，若有效則直接轉發(fā)，若失效則重建路由，從而適應子網節(jié)點移動速度快的特點。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的步驟包括如下：(1)生成組播路由表：空中自組織網絡使用二維數組方法生成骨干網節(jié)點組播路由表MRT,將該表存儲于空中自組織網絡骨干網節(jié)點內部的存儲設備中，空中自組織網絡骨干網節(jié)點組播路由表MRT記錄骨干網節(jié)點之間的路由；(2)骨干網節(jié)點發(fā)送控制包：骨干網節(jié)點組播路由未建立的時候，空中自組織網絡骨干網源節(jié)點向空中自組織網絡骨干網中的其它節(jié)點發(fā)送路由請求Jion_Request包；空中自組織網絡骨干網源節(jié)點在向空中自組織網絡骨干網中的其它節(jié)點發(fā)送路由請求Jion_Request包的同時，向相連的空中自組織網絡子網節(jié)點周期性的發(fā)送網關探索Gate_Explore包；(3)子網節(jié)點接收處理控制包：空中自組織網絡子網節(jié)點接收到空中自組織網絡骨干網源節(jié)點發(fā)送的網關探索Gate_Explore包時，空中自組織網絡子網中的組播目的節(jié)點向空中自組織網絡骨干網源節(jié)點返回探索回復Explore_Rep包，告知空中自組織網絡骨干網源節(jié)點其相連的子網有組播目的節(jié)點；(4)骨干網節(jié)點接收處理控制包：(4a)空中自組織網絡骨干網節(jié)點，將接收到的路由請求Jion_Request包中的本節(jié)點與上一跳骨干網節(jié)點的鏈路持續(xù)時間，記錄到本節(jié)點組播路由表中；(4b)當空中自組織網絡骨干網節(jié)點與上一跳節(jié)點的鏈路斷開時，查找空中自組織網絡骨干網單播路由表中，本節(jié)點與骨干網上一跳節(jié)點之間的路由，重新建立本節(jié)點到骨干網上一跳節(jié)點的路徑；(4c)當空中自組織網絡骨干網節(jié)點與上一跳節(jié)點的鏈路未斷開時，判斷本節(jié)點是否是空中自組織網絡骨干網組播目的節(jié)點，當本節(jié)點不是空中自組織網絡骨干網組播目的節(jié)點時，使用本節(jié)點的地址構造新的路由請求Jion_Request包，廣播新的路由請求Jion_Request包，直到所廣播的路由請求Jion_Request包到達空中自組織網絡骨干網組播目的節(jié)點；當本節(jié)點是空中自組織網絡骨干網組播目的節(jié)點時，將空中自組織網絡骨干網源節(jié)點作為目的節(jié)點構造路由回復Jion_TABLE包，廣播路由回復Jion_TABLE包；(4d)空中自組織網絡骨干網節(jié)點提取接收到的路由回復Jion_TABLE包中下一跳節(jié)點地址，當本節(jié)點地址與路由回復Jion_TABLE包中的下一跳節(jié)點地址不同時，丟棄路由回復Jion_TABLE包；當本節(jié)點地址與路由回復Jion_TABLE包中的下一跳節(jié)點地址相同時，將該節(jié)點標記為轉發(fā)組成員；(4e)當接收到路由回復Jion_TABLE包的轉發(fā)組成員不是空中自組織網絡骨干網源節(jié)點時，用本節(jié)點地址和下一跳節(jié)點地址構造新的路由回復Jion_TABLE包，轉發(fā)新的路由回復Jion_TABLE包，直到所轉發(fā)的路由回復Jion_TABLE包到達空中自組織網絡骨干網源節(jié)點；(4f)當接收到路由回復Jion_TABLE包的轉發(fā)組成員是空中自組織網絡骨干網源節(jié)點時，空中自組織網絡骨干網源節(jié)點等待一段時間，直到確?？罩凶越M織網絡骨干網源節(jié)點收到了所有空中自組織網絡骨干網組播目的節(jié)點的路由回復Jion_TABLE包，提取路由回復Jion_TABLE包中的鏈路持續(xù)時間，統(tǒng)計所有鏈路的狀態(tài)，當所統(tǒng)計的所有鏈路中有30％的鏈路斷開時，空中自組織網絡骨干網源節(jié)點重新向空中自組織網絡骨干網中的其它節(jié)點發(fā)送路由請求Jion_Request包；當所統(tǒng)計的所有鏈路中沒有30％的鏈路斷開時，完成空中自組織網絡骨干網源節(jié)點的空中自組織網絡骨干網節(jié)點組播路由表建立；(5)骨干網節(jié)點發(fā)送組播數據包：空中自組織網絡骨干網源節(jié)點，按空中自組織網絡骨干網節(jié)點組播路由表中的路徑，向空中自組織網絡骨干網組播目的節(jié)點發(fā)送組播數據包；空中自組織網絡骨干網源節(jié)點，向空中自組織網絡骨干網組播目的節(jié)點發(fā)送組播數據包的同時，向相連的空中自組織網絡子網中的組播目的節(jié)點發(fā)送組播數據包；(6)骨干網節(jié)點接收處理組播數據包：空中自組織網絡骨干網節(jié)點接收到組播數據包，按照骨干網節(jié)點組播路由表中的路徑轉發(fā)組播數據包，當組播數據包到達空中自組織網絡骨干網組播目的節(jié)點時，停止轉發(fā)組播數據包；(7)子網節(jié)點接收處理組播數據包：(7a)當接收到組播數據包的空中自組織網絡子網節(jié)點的空中自組織網絡子網節(jié)點組播路由表有效時，按照空中自組織網絡子網節(jié)點組播路由表中的路徑轉發(fā)組播數據包，當組播數據包到達空中自組織網絡子網組播目的節(jié)點時，停止轉發(fā)組播數據包；(7b)當接收到組播數據包的空中自組織網絡子網節(jié)點的空中自組織網絡子網節(jié)點組播路由表無效時，空中自組織網絡子網節(jié)點將接收到的組播數據包廣播出去，當組播數據包到達空中自組織網絡子網組播目的節(jié)點時，停止廣播組播數據包；(7c)當空中自組織網絡子網組播目的節(jié)點接收到組播數據包時，空中自組織網絡子網組播目的節(jié)點將空中自組織網絡骨干網源節(jié)點作為目的節(jié)點構造剪枝Prune_Ack包，廣播剪枝Prune_Ack包；(7d)空中自組織網絡子網節(jié)點提取接收到的剪枝Prune_Ack包中的下一跳節(jié)點地址，當本節(jié)點地址與剪枝Prune_Ack包中的下一跳節(jié)點地址不同時，丟棄剪枝Prune_Ack包；當本節(jié)點地址與剪枝Prune_Ack包中的下一跳節(jié)點地址相同時，將該節(jié)點標記為轉發(fā)節(jié)點；(7e)當收到剪枝Prune_Ack包的轉發(fā)節(jié)點不是空中自組織網絡骨干網源節(jié)點時，用本節(jié)點地址和下一跳節(jié)點地址構造新的剪枝Prune_Ack包，轉發(fā)新的剪枝Prune_Ack包，直到所轉發(fā)的剪枝Prune_Ack包到達空中自組織網絡骨干網源節(jié)點；當收到剪枝Prune_Ack包的轉發(fā)節(jié)點是空中自組織網絡骨干網源節(jié)點時，完成空中自組織網絡子網節(jié)點的空中自...