本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鏈路恢復(fù)方法，具體涉及一種HWMP先驗(yàn)樹路由模式的鏈路恢復(fù)方法，可用于無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)WMN(Wireless Mesh Network)中，對(duì)先驗(yàn)樹路由中斷開的鏈路進(jìn)行快速修復(fù)。

背景技術(shù)：

WMN是一種無(wú)線多跳網(wǎng)，其具有高帶寬、易部署、健壯性強(qiáng)等特點(diǎn)?；旌蠠o(wú)線Mesh協(xié)議HWMP是WMN網(wǎng)絡(luò)使用的默認(rèn)路由協(xié)議，由先驗(yàn)樹路由模式和按需路由模式共同組成。先驗(yàn)樹路由模式是利用周期性廣播的Proactive PREQ幀或Proactive RANN幀建立或更新普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的樹狀路由。其中，根節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的路由信息，網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)均屬于普通節(jié)點(diǎn)。普通節(jié)點(diǎn)與根節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，普通節(jié)點(diǎn)選擇鏈路度量最小的節(jié)點(diǎn)作為其父節(jié)點(diǎn)，鏈路度量次小的作為其備用父節(jié)點(diǎn)，當(dāng)樹狀路由中的鏈路發(fā)生斷開時(shí)，普通節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)之間將無(wú)法正常通信，需對(duì)斷開鏈路進(jìn)行修復(fù)。

當(dāng)先驗(yàn)樹路由模式下的普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)鏈路斷開時(shí)，目前主要是通過(guò)HWMP協(xié)議默認(rèn)修復(fù)方法和在普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)間建立多路徑的方法對(duì)斷開鏈路進(jìn)行修復(fù)。其中，現(xiàn)有HWMP協(xié)議中默認(rèn)是通過(guò)周期性廣播Proactive PREQ幀或Proactive RANN幀對(duì)斷開鏈路進(jìn)行修復(fù)，而大多數(shù)鏈路修復(fù)方法采用的均是周期性廣播Proactive RANN幀，例如，Sampaio,S.；Soutp,P.；Vasques,F.:A review of scalability and topological stability issues in IEEE 802.11s wireless mesh networks deploymants.Int.J.Commun.Syst.(2015)doi:10.1002/dac.2929，該文章公開了一種改變廣播周期值修復(fù)斷開鏈路的方法，在先驗(yàn)樹路由建立完成后，根節(jié)點(diǎn)周期性廣播Proactive RANN幀對(duì)樹路由進(jìn)行維護(hù)，當(dāng)鏈路斷開時(shí)，周期性廣播的Proactive RANN幀對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，通過(guò)減小RANN幀的廣播間隔，雖然可以降低斷開鏈路恢復(fù)時(shí)延，但同時(shí)會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)載急劇增加，增大了路徑維護(hù)開銷。Yun Hu,Weiqing He,Shoubao Yang,Yuan Zhou.“Multi-gateway multi-path routing protocol for 802.11s WMN,”Wireless and Mobile Computing,Networking and Communications(WiMob),11-13Oct.2010,pp.308-315，該文章公開了一種在普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)間建立多條路徑來(lái)修復(fù)斷開鏈路的方法。其通過(guò)一種多網(wǎng)關(guān)多路徑協(xié)議MGMP，在先驗(yàn)樹狀路由基礎(chǔ)上利用樹狀結(jié)構(gòu)在普通節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)之間建立了多條路徑，從而數(shù)據(jù)包可在多條路徑上同時(shí)進(jìn)行傳輸。雖然該改進(jìn)協(xié)議建立在HWMP的先驗(yàn)樹路由之上，能在一定程度上提高鏈路的穩(wěn)定性，減小網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量。但是，建立多條路徑時(shí)，必然消耗一段時(shí)間，造成鏈路恢復(fù)時(shí)延增加，而且需要額外的空間存儲(chǔ)已建立的多路徑信息，這也就要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要有足夠大小的存儲(chǔ)空間，有較強(qiáng)的外在約束條件；同時(shí)該鏈路恢復(fù)方法因針對(duì)不同的場(chǎng)景做出調(diào)整時(shí)需要較長(zhǎng)時(shí)間，適用范圍有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種HWMP先驗(yàn)樹路由模式的鏈路恢復(fù)方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不能兼顧路徑維護(hù)開銷小和路徑恢復(fù)時(shí)延短的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案，包括如下步驟：

(1)根節(jié)點(diǎn)周期性廣播RANN；普通節(jié)點(diǎn)依據(jù)HWMP路徑選擇算法，比較收到的多個(gè)RANN幀的路由度量值A(chǔ)LM的大小，將最小路由度量值A(chǔ)LM的RANN幀的發(fā)送地址保存為父節(jié)點(diǎn)的MAC地址，將小于m倍最小路由度量值A(chǔ)LM的RANN幀的發(fā)送地址，按照路由度量值A(chǔ)LM由小到大的順序，保存為備用父節(jié)點(diǎn)的MAC地址，其中，m為整數(shù)，且2≤m≤4；

(2)普通節(jié)點(diǎn)通過(guò)其保存的父節(jié)點(diǎn)MAC地址，向根節(jié)點(diǎn)發(fā)送PREQ幀，建立普通節(jié)點(diǎn)與根節(jié)點(diǎn)之間的樹狀路由；

(3)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)向根節(jié)點(diǎn)單播數(shù)據(jù)包，并判斷是否接收到父節(jié)點(diǎn)回復(fù)的ACK，若是，父節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到根節(jié)點(diǎn)，否則，執(zhí)行步驟(4)；

(4)修復(fù)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的斷開鏈路，包括備用父節(jié)點(diǎn)法、本地鏈路法和重新建立路由樹法，實(shí)現(xiàn)步驟為：

4a)利用備用父節(jié)點(diǎn)法，對(duì)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的斷開鏈路進(jìn)行修復(fù)：

當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)判斷其保存的備用父節(jié)點(diǎn)MAC地址是否為空，若是，執(zhí)行步驟4b)，否則，依次通過(guò)其保存的備用父節(jié)點(diǎn)建立到達(dá)根節(jié)點(diǎn)的鏈路，并判斷是否能收到其備用父節(jié)點(diǎn)回復(fù)的ACK，若是，修復(fù)結(jié)束，否則，執(zhí)行步驟4b)；

4b)利用本地鏈路法，對(duì)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的斷開鏈路進(jìn)行修復(fù)，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

4b1)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)廣播PREQ幀，該P(yáng)REQ幀中的TTL值設(shè)為n，目的地址設(shè)為當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)MAC地址，Per Target Flags中的TO和RF均設(shè)為0，其中，n為整數(shù)，且1≤n≤10；

4b2)鄰居節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的PREQ幀，判斷其是否有到達(dá)目的地址的可用路徑，若是，回復(fù)PREP幀到當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)，并執(zhí)行步驟4b3)，否則，鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)PREQ幀中的TTL值進(jìn)行判斷，若TTL值大于0，更新PREQ幀并將其廣播到目的地址，若TTL等于0，執(zhí)行步驟4c)；

4b3)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)收到PREP幀后更新路徑信息，修復(fù)結(jié)束；

4c)利用重新建立路由樹法，對(duì)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的斷開鏈路進(jìn)行修復(fù)，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

4c1)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)廣播PERR幀，該P(yáng)ERR幀中的目的地址設(shè)為當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)的MAC地址；

4c2)根節(jié)點(diǎn)收到PERR幀后，向當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)回復(fù)Proactive PREQ幀，其中Proactive PREQ幀中的目的MAC地址設(shè)為之前收到的PERR幀中的目的地址，F(xiàn)lags標(biāo)識(shí)中的Proactive PREP設(shè)為1，Per Target Flags中的TO設(shè)為1；

4c3)根節(jié)點(diǎn)收到當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)回復(fù)的Proactive PREP幀，更新路徑信息，修復(fù)結(jié)束；

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明由于在修復(fù)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)到父節(jié)點(diǎn)的斷開鏈路時(shí)，將斷開鏈路的修復(fù)分為備用父節(jié)點(diǎn)法、本地鏈路法和重新建立路由樹法，每一種方法都在盡量維護(hù)原協(xié)議中的內(nèi)容或只做稍微的修改，以避免帶來(lái)額外的開銷，與現(xiàn)有技術(shù)采用的方法相比，在降低路徑維護(hù)開銷的同時(shí)減小了路徑恢復(fù)時(shí)延，從而提升了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。

2.本發(fā)明由于在修復(fù)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)到父節(jié)點(diǎn)的斷開鏈路時(shí)，備用父節(jié)點(diǎn)法設(shè)置了m值做為普通節(jié)點(diǎn)選擇備用父節(jié)點(diǎn)的參考依據(jù)，本地鏈路法設(shè)置了n值做為限定普通節(jié)點(diǎn)廣播PREQ幀的范圍，且m和n值是可隨不同應(yīng)用場(chǎng)景而改變的變量，與現(xiàn)有技術(shù)采用的方法相比，適用于更廣的應(yīng)用場(chǎng)景，在不同的場(chǎng)景下設(shè)置不同的m和n值，可進(jìn)一步提高鏈路恢復(fù)方法的性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程框圖；

圖3為本發(fā)明中備用父節(jié)點(diǎn)法的實(shí)現(xiàn)流程框圖；

圖4為本發(fā)明中本地鏈路法的實(shí)現(xiàn)流程框圖；

圖5為本發(fā)明中重新建立路由樹法的實(shí)現(xiàn)流程框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

參照?qǐng)D1，節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)G共同組成一個(gè)具有樹路由形式的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)，其中，節(jié)點(diǎn)A為根節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)均為普通節(jié)點(diǎn)，普通節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)樹路由建立的路徑進(jìn)行相互通信。

參照?qǐng)D2，本發(fā)明包括如下步驟：

步驟1，根節(jié)點(diǎn)周期性廣播RANN幀。

HWMP協(xié)議可通過(guò)兩種機(jī)制建立先驗(yàn)式樹狀路由：周期性廣播Proactive RANN幀或Proactive PREQ幀，本實(shí)施例采用Proactive RANN幀：

步驟1a，根節(jié)點(diǎn)A周期性廣播RANN幀；

步驟1b，普通節(jié)點(diǎn)H收到來(lái)自不同路徑的多個(gè)RANN幀，比較收到的多個(gè)RANN幀的路由度量值A(chǔ)LM的大小，將最小路由度量值A(chǔ)LM的RANN幀的發(fā)送地址保存為父節(jié)點(diǎn)的MAC地址，將小于m倍最小路由度量值A(chǔ)LM的RANN幀的發(fā)送地址，按照路由度量值A(chǔ)LM由小到大的順序，保存為備用父節(jié)點(diǎn)的MAC地址，其中，m為整數(shù)，且2≤m≤4。實(shí)際應(yīng)用中，m可根據(jù)不同的場(chǎng)景作出不同的調(diào)整，以盡量短的時(shí)間恢復(fù)斷開鏈路，進(jìn)而體現(xiàn)出本鏈路恢復(fù)方法的優(yōu)越性。

步驟2，普通節(jié)點(diǎn)H通過(guò)其保存的父節(jié)點(diǎn)MAC地址，向根節(jié)點(diǎn)A發(fā)送PREQ幀，以建立普通節(jié)點(diǎn)與根節(jié)點(diǎn)之間的樹狀路由：

步驟2a，根節(jié)點(diǎn)A收到普通節(jié)點(diǎn)H發(fā)送的PREQ幀后，表明建立了反向路徑；

步驟2b，根節(jié)點(diǎn)A沿反向路徑回復(fù)PREP幀到普通節(jié)點(diǎn)H；

步驟2c，普通節(jié)點(diǎn)H收到PREP幀后，便建立起了普通節(jié)點(diǎn)H到根節(jié)點(diǎn)A之間的先驗(yàn)式鏈路。類似的，通過(guò)上述步驟也可建立起其它普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)之間的鏈路，從而建立了普通節(jié)點(diǎn)與根節(jié)點(diǎn)之間的樹狀路由。

步驟3，當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)向根節(jié)點(diǎn)單播數(shù)據(jù)包，并判斷是否接收到父節(jié)點(diǎn)的ACK，若是，父節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到根節(jié)點(diǎn)，此時(shí)，如果當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)正是根節(jié)點(diǎn)，父節(jié)點(diǎn)便直接處理接收到的數(shù)據(jù)包而不再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，如果當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)不是根節(jié)點(diǎn)，父節(jié)點(diǎn)將接收到的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到根節(jié)點(diǎn)；否則，執(zhí)行步驟4；

步驟4，修復(fù)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的斷開鏈路，包括備用父節(jié)點(diǎn)法、本地鏈路法和重新建立路由樹法，實(shí)現(xiàn)步驟為：

參照?qǐng)D3：

步驟4a，利用備用父節(jié)點(diǎn)法，對(duì)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的斷開鏈路進(jìn)行修復(fù)：

步驟4a1，當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)H判斷其保存的備用父節(jié)點(diǎn)MAC地址是否為空，若是，表明當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)H沒有可用的備用父節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行步驟4b，否則，執(zhí)行步驟4a2；

步驟4a2，依次通過(guò)其保存的備用父節(jié)點(diǎn)向根節(jié)點(diǎn)A發(fā)送PREQ幀，以建立到達(dá)根節(jié)點(diǎn)的鏈路，直到無(wú)可用的備用父節(jié)點(diǎn)為止，同時(shí)判斷當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)是否能收到其備用父節(jié)點(diǎn)回復(fù)的ACK，若是，執(zhí)行步驟4a3到步驟4a5，進(jìn)行鏈路修復(fù)，否則，執(zhí)行步驟4b；

步驟4a3，普通節(jié)點(diǎn)H的備用父節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)PREQ幀到根節(jié)點(diǎn)A；

步驟4a4，根節(jié)點(diǎn)收到PREQ幀后，更新路徑信息并向斷開鏈路節(jié)點(diǎn)H回復(fù)PREP；

步驟4a5，普通節(jié)點(diǎn)H收到PREP幀，表明普通節(jié)點(diǎn)H到根節(jié)點(diǎn)A的新鏈路建立完成，修復(fù)結(jié)束；

參照?qǐng)D4：

步驟4b，利用本地鏈路法，對(duì)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的斷開鏈路進(jìn)行修復(fù)，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟4b1，當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)H廣播PREQ幀，該P(yáng)REQ幀中的TTL值設(shè)為n，目的地址設(shè)為當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)MAC地址，Per Target Flags中的TO和RF均設(shè)為0，其中，n為整數(shù)，且1≤n≤10。實(shí)際應(yīng)用中，n可根據(jù)不同的場(chǎng)景設(shè)為不同大小的值，以避免因廣播PREQ幀造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的急劇增加，使得本鏈路恢復(fù)方法在減小斷開鏈路恢復(fù)時(shí)延的同時(shí)兼顧了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的大小；

步驟4b2，鄰居節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的PREQ幀，判斷其是否有到達(dá)目的地址的可用路徑，若是，回復(fù)PREP幀到當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)H，并執(zhí)行步驟4b3，否則，鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)PREQ幀中的TTL值進(jìn)行判斷，若TTL值大于0，更新PREQ幀并將其廣播到目的地址，若TTL等于0，執(zhí)行步驟4c；

步驟4b3，當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)H收到PREP幀后更新路徑信息，修復(fù)結(jié)束；

參照?qǐng)D5:

步驟4c，利用重新建立路由樹法，對(duì)當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的斷開鏈路進(jìn)行修復(fù)，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟4c1，當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)廣播PERR幀，該P(yáng)ERR幀中的目的地址設(shè)為當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)H的MAC地址；

步驟4c2，根節(jié)點(diǎn)A收到PERR幀后，向當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)回復(fù)Proactive PREQ幀，其中Proactive PREQ幀中的目的MAC地址設(shè)為之前收到的PERR幀中的目的地址，F(xiàn)lags標(biāo)識(shí)中的Proactive PREP設(shè)為1，Per Target Flags中的TO設(shè)為1；

步驟4c3，根節(jié)點(diǎn)A收到當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)回復(fù)的Proactive PREP幀，表明根節(jié)點(diǎn)A到當(dāng)前普通節(jié)點(diǎn)的正向路徑建立完成，更新路徑信息，修復(fù)結(jié)束；

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)。