一種基于olsr協(xié)議的移動自組織網絡擁塞控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于最優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由協(xié)議(OLSR)的移動自組織網絡(MANET)擁塞控制方法，屬于無線網絡路由協(xié)議領域。
【背景技術】
[0002]移動自組織網絡(MANET)是一種移動通信和計算機網絡相結合的網絡，是移動計算機通信網絡的一種類型。作為一種無中心、分布式控制的網絡，MANET網絡是一種自治無線多跳網絡，整個網絡沒有固定的基礎設施，可以在不利用或不便利用現(xiàn)有網絡基礎設施的情況，提供一種通信支撐環(huán)境，拓寬了移動網絡的應用場合。
[0003]具體來講，MANET網絡是由一組帶有無線收發(fā)信息裝置的移動節(jié)點組成的一個無線移動通信網絡，它不依賴于預設的基礎設施，網絡中的移動節(jié)點利用自身的無線收發(fā)設備交換信息，當相互之間不在彼此的通信范圍內時，可以借助其他中間節(jié)點的中繼來實現(xiàn)多跳通信。中間節(jié)點幫助其他節(jié)點中繼時，先接收前一個節(jié)點發(fā)送的分組，然后在向下一個節(jié)點轉發(fā)以實現(xiàn)中繼，所以也稱為分組無線網或多跳網。MANET是一個多跳的臨時性無中心網絡，可以在任何時刻、任何地點快速構建，網絡中每個節(jié)點可以自由移動、地位相等。
[0004]與傳統(tǒng)的網絡相比MANET網絡具有顯著特點:
[0005](I)自組織
[0006]MANET網絡的節(jié)點通過分布式算法來協(xié)調彼此的行為，無需人工干預和任何其它預置的網絡設施，可以在任何時刻任何地方快速展開并自動組網。
[0007](2)無中心
[0008]MANET網絡不存在類似基站的集中網絡中心控制點，沒有嚴格的控制中心，節(jié)點可以隨時加入和離開網絡。任何單個節(jié)點的故障不會影響整個網絡的運行，具有很強的抗毀性。
[0009](3)多跳路由
[0010]由于節(jié)點無線通信覆蓋范圍有限，因此當它要與其覆蓋范圍之外的節(jié)點進行通信時，需要中間節(jié)點的轉發(fā)。此外MANET網絡中的多跳路由是由普通節(jié)點協(xié)作完成的，而不是由專用的路由設備(如路由器)完成的。
[0011](4)動態(tài)網絡拓撲
[0012]MANET網絡節(jié)點能夠以任意速度和任意方式在網中移動，網絡拓撲隨時可能發(fā)生變化，而且變化的方式和速度都難以預測。
[0013]MANET網絡中的每個MANET節(jié)點兼?zhèn)渎酚善骱陀脩艚K端兩種功能。一方面，節(jié)點作為主機運行面向用戶的應用程序；另一方面，節(jié)點作為路由器需要運行相關的路由協(xié)議。傳統(tǒng)網絡的路由協(xié)議不完全適用于Ad Hoc網絡，因此經過多年研究，產生了多種適用于AdHoc網絡的路由協(xié)議。
[0014]OLSR協(xié)議是一種基于鏈路狀態(tài)算法的先驗式路由協(xié)議，它是對標準鏈路狀態(tài)路由協(xié)議進行了一定的優(yōu)化而形成的。通過在全網范圍內周期性地交換網絡拓撲信息和鏈路狀態(tài)信息，OLSR協(xié)議的每個節(jié)點都可以掌握全網拓撲的最新信息。由于MANET網絡中的節(jié)點具有移動性，網絡拓撲結構處于不斷變化中，因此就需要實時更新本地的路由信息，也即需要網絡中的每個節(jié)點不斷地向周圍節(jié)點廣播自己在當前網絡中的位置。但無線網絡中的帶寬資源有限與廣播需要花費較大開銷成為了主動路由協(xié)議中的一個矛盾點，OLSR的主要目的就是為了有效地限制節(jié)點的廣播信息。
[0015]OLSR主要采用兩種方法來減少廣播開銷:一種是多跳中繼(Mult1-PointRelay，MPR)，每個節(jié)點在自己的一跳鄰居節(jié)點中選擇一部分節(jié)點(而非全部)作為自己的MPR，由MPR代替所有節(jié)點轉發(fā)鏈路狀態(tài)消息，實現(xiàn)路由控制消息的選擇性洪泛；另一種是壓縮鏈路狀態(tài)信息，這是因為鏈路狀態(tài)信息只描述了與MPR之間的鏈路，而沒有描述與所有的一跳鄰居節(jié)點之間的鏈路。如圖1所示。

【發(fā)明內容】

[0016]本發(fā)明的目的是在MANET網絡數(shù)據傳輸路徑上的MPR轉發(fā)節(jié)點出現(xiàn)擁塞時，通過改進OLSR設計一種基于OLSR協(xié)議的MANET網絡擁塞控制方法。
[0017]本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的。
[0018]本方法的基本思想是利用OLSR協(xié)議中，鄰居節(jié)點間路由表的定期廣播更新功能，通過信道占用率及轉發(fā)緩沖區(qū)占用率篩選備選轉發(fā)節(jié)點，以獲取特定目的節(jié)點更多的轉發(fā)節(jié)點，分散轉發(fā)路徑，降低網絡中的擁塞程度。
[0019]—種基于OLSR協(xié)議的MANET網絡擁塞控制方法，通過如下步驟實現(xiàn):
[0020]步驟一、在運行OLSR協(xié)議節(jié)點路由表中，增加一個信道占用率表項，定義為channel_occupancy_rate，用來記錄本節(jié)點的信道占用情況。增加一個轉發(fā)緩沖區(qū)占用率表項，定義為trans_buffer_occupancy_rate，用來記錄本節(jié)點的轉發(fā)緩沖區(qū)占用情況。
[0021]步驟二、廣播本地路由表。在節(jié)點廣播本地路由表時，連同新增的channel_occupancy_rate 矛口 trans_buffer_occupancy_rate 一?ο
[0022]步驟三、收到MPR節(jié)點路由表廣播時，判斷MPR的信道占用率是否超過上限閾值nl，或者轉發(fā)緩沖區(qū)占用率是否超過上限閾值n2，如果沒有超限，則采用標準OLSR方法更新自己的轉發(fā)路由表，如果超限，則在保留原有MPR轉發(fā)節(jié)點信息的同時，嘗試在其他鄰居節(jié)點路由表廣播中，為下一跳是占用率超限的MPR轉發(fā)節(jié)點的目的節(jié)點，增加新的備用MPR轉發(fā)節(jié)點。
[0023]新增備選MPR節(jié)點的必須同時滿足下列條件:
[0024](I) channel_occupancy_rate 不超過 nl。
[0025](2) trans_bufTer_occupancy_rate 不超過 η2。
[0026](3)除原 MPR 節(jié)點外 channel_occupancy_rate 與
[0027]trans_buffer_occupancy_rate之和，在所有鄰居節(jié)點中最低。
[0028]新增轉發(fā)節(jié)點的上限設定為m。也就是說，當MPR和備選MPR的總數(shù)達到m+1時，無論各個MPR是否超限，都不再為同一目的節(jié)點新增備選MPR節(jié)點，以防止出現(xiàn)泛洪廣播。
[0029]步驟四、如果有數(shù)據要發(fā)送，為MPR超限的目的節(jié)點，選用備用MPR節(jié)點發(fā)送數(shù)據。
[0030]步驟五、判斷備用MPR節(jié)點是否過期，如果沒有過期，則繼續(xù)保留；如果已經過期，則判斷原有MPR節(jié)點信道占用率是否降到下限閾值nl’以下，并且轉發(fā)緩沖區(qū)占用率是否降到n2’以下(nl>nl’，n2>n2’，以防止反復增加備用節(jié)點形成抖動)。如果此時原有MPR信道占用率已經降到nl’以下，并且轉發(fā)緩沖區(qū)占用率已經降到n2’以下，則刪除備用MPR節(jié)點，恢復為常規(guī)OLSR協(xié)議更新路由表。如果此時原有MPR信道占用率高于nl’，或者轉發(fā)緩沖區(qū)占用率高于n2’，則刷新備用MPR的生存周期，延長其有效期。
[0031]步驟六、查看是否接收到鄰居MPR節(jié)點發(fā)送來的路由表信息，如果有，則轉到步驟三，如果沒有，則進行數(shù)據轉發(fā)或者步驟二。
[0032]有益效果
[0033](I)本方法基于OLSR主動路由算法，并且僅在路由表廣播時增加兩個占用率表項，對整個系統(tǒng)增加的運算負擔非常小，便于在實際應用中實施。通過設置備選MPR節(jié)點，預防擁塞節(jié)點丟包現(xiàn)象，降低數(shù)據重傳概率。
[0034](2)本方法可以實時獲取網絡的拓撲結構以及節(jié)點信息，并可以根據信道及轉發(fā)緩沖區(qū)占用率情況，實時更新轉發(fā)路由表中的轉發(fā)節(jié)點，從而保證了對整個網絡的正常控制，防止形成擁塞點及泛洪廣播。
[0035](3)本方法不僅適用于采用OLSR協(xié)議的MANET無線自組織網絡，也適用于采用此協(xié)議的有線網絡。
【附圖說明】
[0036]圖1為OLSR協(xié)議MPR轉發(fā)節(jié)點；
[0037]圖2為容易形成擁塞點的情況；
[0038]圖3為圖2場景下節(jié)點I和節(jié)點2中的路由表(局部)；
[0039]圖4為改進OLSR協(xié)議，MPR節(jié)點3出現(xiàn)擁塞情況時，節(jié)點I和節(jié)點2中的路由表(局部)；
[0040]圖5為改進OLSR協(xié)議后，出現(xiàn)擁塞情況時的轉發(fā)路徑。
【具體實施方式】
[0041 ] 下面結合附圖，具體說明本發(fā)明的實施方式和實施步驟。
[0042]由OLSR控制泛洪的方法可知，某節(jié)點接收到鄰居節(jié)點廣播的路由信息后，并不會將所有鄰居節(jié)點列為自己的MPR轉發(fā)節(jié)點，而只是有選擇的保留與目的節(jié)點有關的一個。因此在某些網絡拓撲條件下，會出現(xiàn)兩個甚至更多節(jié)點，將同一個節(jié)點選做MPR轉發(fā)節(jié)點的情況，如圖2所示。圖2中節(jié)點I有兩個鄰居節(jié)點:7、3，節(jié)點2有兩個鄰居節(jié)點:3、8。其中節(jié)點3被節(jié)點I和2同時選做MPR節(jié)點。此時節(jié)點I和2中的轉發(fā)路由表局部情況如圖3所示。當節(jié)點1、2有大量數(shù)據要通過節(jié)點3轉發(fā)時，則在節(jié)點3上發(fā)生擁塞的概率就會急劇上升。直