無線自組網(wǎng)系統(tǒng)及其路由方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及無線自組網(wǎng)系統(tǒng)及其路由方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 路由技術(shù)是自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)非常關(guān)鍵的技術(shù)，對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的效率、時(shí)延W及整個系統(tǒng) 的性能都非常重要。常見的路由技術(shù)包括AODV(Ad hoc化Demand Distance Vector)、 DSR (Dynamic Source Routing)、DSDV (Destination Sequenced Distance Vector)、 0LSR(0ptimized Link State Routing)等，其中AODV和DSR為按需路由，當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送請 求且查詢路由表沒有路由的時(shí)候會發(fā)起路由請求，路由開銷較小，但是業(yè)務(wù)建立時(shí)延較長； DSDV和化SR是主動路由，節(jié)點(diǎn)需要周期性的廣播路由消息，W便能夠使各個節(jié)點(diǎn)維護(hù)自身 的路由表，當(dāng)有業(yè)務(wù)請求時(shí)可直接查詢路由表進(jìn)行發(fā)送，具有的較短的業(yè)務(wù)建立時(shí)延，但是 路由的開銷比較大。
[0003] 常見的路由算法中主動路由算法通常都是需要每個節(jié)點(diǎn)周期性的廣播自身的路 由信息，或者選擇部分中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)周期性的轉(zhuǎn)發(fā)全網(wǎng)路由消息，送樣會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中有大量的 路由消息在傳遞，占用較多的空口開銷；而按需路由算法通常是在有業(yè)務(wù)請求時(shí)發(fā)送路由 請求，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送洪泛的路由請求消息，相對主動路由算法，具有較小的開銷，但是也導(dǎo)致 建鏈時(shí)延的增加。因此路由算法通常是在開銷和建鏈速度上進(jìn)行折中。
[0004] W上的路由算法沒有利用自組網(wǎng)自身特點(diǎn)，只是單純的路由算法，實(shí)際的自組網(wǎng) 中可利用自組網(wǎng)本身的特點(diǎn)對路由算法進(jìn)行跨層優(yōu)化，會達(dá)到更優(yōu)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服W上問題，本發(fā)明提出一種無線自組網(wǎng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)互相廣播 其鄰節(jié)點(diǎn)信息，根據(jù)接收到的鄰節(jié)點(diǎn)的廣播消息維護(hù)本地路由表，所述本地路由表包括本 節(jié)點(diǎn)的一跳節(jié)點(diǎn)、二跳節(jié)點(diǎn)；所述各節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的廣播消息選擇和維護(hù)自己的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)， 并通知所述中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)；路由消息由所述中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)；所述各節(jié)點(diǎn)如與兩跳或一跳節(jié)點(diǎn)進(jìn) 行通信，則直接根據(jù)本地路由表進(jìn)行路由；所述各節(jié)點(diǎn)如與兩跳W上節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則進(jìn)行 按需路由查找。
[0006] 優(yōu)選的，所述按需路由查找具體包括；源節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由請求消息，所述路由請求消 息中包括源節(jié)點(diǎn)ID、目的節(jié)點(diǎn)ID和上一跳節(jié)點(diǎn)ID ;中間節(jié)點(diǎn)收到所述路由請求消息后， 查找目的節(jié)點(diǎn)是否在本地路由表中：如果在，則向上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由響應(yīng)消息，所述路 由響應(yīng)消息攜帶源節(jié)點(diǎn)ID、目的節(jié)點(diǎn)ID和本節(jié)點(diǎn)到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)；更新點(diǎn)反向路由； 如果不在，且本節(jié)點(diǎn)是上一跳節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，則將路由請求消息中上一跳節(jié)點(diǎn)修改為本 節(jié)點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)發(fā)該路由請求消息；中間節(jié)點(diǎn)收到路由響應(yīng)消息后，根據(jù)其中的源節(jié)點(diǎn)ID和 目的節(jié)點(diǎn)ID，查找反向路由，并轉(zhuǎn)發(fā)所述路由響應(yīng)消息；源節(jié)點(diǎn)收到路由響應(yīng)消息，建立路 由。
[0007] 優(yōu)選的，所述源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的路由請求消息中還包括轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)TTL ;所述路由請求 消息每轉(zhuǎn)發(fā)一次，所述TTL減一，TTL等于O時(shí)，路由請求消息不再被轉(zhuǎn)發(fā)。
[0008] 優(yōu)選的，所述源節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由請求消息后，還啟動請求超時(shí)定時(shí)器Tl ;如果所述 源節(jié)點(diǎn)在定時(shí)器Tl為0之前沒有收到路由響應(yīng)消息，則路由查找失敗，隨機(jī)退避一段時(shí)間 之后重新發(fā)起路由查找。
[0009] 優(yōu)選的，所述源節(jié)點(diǎn)在收到第一個路由響應(yīng)消息后，設(shè)置定時(shí)器T2,在定時(shí)器T2 超時(shí)之前保存所收到的所有的路由響應(yīng)消息，然后選擇其中一個建立路由。
[0010] 優(yōu)選的，當(dāng)所述源節(jié)點(diǎn)收到的路由響應(yīng)消息為多個時(shí)，所述源節(jié)點(diǎn)選擇最先到達(dá) 的路由響應(yīng)消息建立路由。或者，所述路由響應(yīng)消息中還包含鏈路度量信息，當(dāng)所述源節(jié)點(diǎn) 收到的路由響應(yīng)消息為多個時(shí)，所述源節(jié)點(diǎn)根據(jù)各路由響應(yīng)消息中攜帶的鏈路度量信息選 擇一個路由響應(yīng)消息建立路由。
[0011] 優(yōu)選的，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的選擇和維護(hù)包括：設(shè)節(jié)點(diǎn)的一跳節(jié)點(diǎn)集合為SI,二跳節(jié) 點(diǎn)集合為S2,中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)結(jié)合為S3,其中，S2中不包含該節(jié)點(diǎn)本身和其一跳節(jié)點(diǎn)；計(jì)算Sl中 各節(jié)點(diǎn)的連接度，所述連接度為該一跳節(jié)點(diǎn)在集合Sl W外的對稱節(jié)點(diǎn)個數(shù)；查找Sl中為 S2中的節(jié)點(diǎn)提供唯一可達(dá)路徑的節(jié)點(diǎn)，選入中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)集合S3 ;從Sl中刪除選中的節(jié)點(diǎn)，從 S2中刪除選中節(jié)點(diǎn)可達(dá)的節(jié)點(diǎn)厘新Sl中各節(jié)點(diǎn)的連接度；如果S2為空，則中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選擇 結(jié)束；否則，查找Sl中連接度最大的節(jié)點(diǎn)，選入S3 ;從Sl中刪除選中的節(jié)點(diǎn)，從S2中刪除 選中節(jié)點(diǎn)可達(dá)的節(jié)點(diǎn)；更新Sl中各節(jié)點(diǎn)的連接度；直至S2為空。
[0012] 優(yōu)選的，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的選擇和維護(hù)包括：設(shè)節(jié)點(diǎn)的一跳節(jié)點(diǎn)集合為SI,二跳節(jié) 點(diǎn)集合為S2,中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)結(jié)合為S3,其中，S2中不包含該節(jié)點(diǎn)本身和其一跳節(jié)點(diǎn)；計(jì)算Sl中 各節(jié)點(diǎn)的連接度，所述連接度為該一跳節(jié)點(diǎn)在集合Sl W外的對稱節(jié)點(diǎn)個數(shù)；計(jì)算Sl中各節(jié) 點(diǎn)的鏈路度量，所述鏈路度量為節(jié)點(diǎn)與各一跳節(jié)點(diǎn)之間鏈路的度量值；查找Sl中為S2中的 節(jié)點(diǎn)提供唯一可達(dá)路徑的節(jié)點(diǎn)，選入中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)集合S3 ;從Sl中刪除選中的節(jié)點(diǎn)，從S2中刪 除選中節(jié)點(diǎn)可達(dá)的節(jié)點(diǎn)；更新Sl中各節(jié)點(diǎn)的連接度；如果S2為空，則中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選擇結(jié)束； 否則，查找Sl中鏈路度量最大的節(jié)點(diǎn)，將其中連接度最大的節(jié)點(diǎn)選入S3,從Sl中刪除選中 的節(jié)點(diǎn)，從S2中刪除選中節(jié)點(diǎn)可達(dá)的節(jié)點(diǎn)；更新Sl中各節(jié)點(diǎn)的連接度；直至S2為空；或者， 查找Sl中連接度最大的節(jié)點(diǎn)，將其中鏈路度量最大的節(jié)點(diǎn)選入S3,從Sl中刪除選中的節(jié) 點(diǎn)，從S2中刪除選中節(jié)點(diǎn)可達(dá)的節(jié)點(diǎn)厘新Sl中各節(jié)點(diǎn)的連接度追至S2為空。
[0013] 優(yōu)選的，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的選擇和維護(hù)包括：設(shè)節(jié)點(diǎn)的一跳節(jié)點(diǎn)集合為SI,二跳節(jié) 點(diǎn)集合為S2,中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)結(jié)合為S3,其中，S2中不包含該節(jié)點(diǎn)本身和其一跳節(jié)點(diǎn)；計(jì)算Sl中 各節(jié)點(diǎn)的鏈路度量，所述鏈路度量為節(jié)點(diǎn)與各一跳節(jié)點(diǎn)之間鏈路的度量值；查找Sl中為S2 中的節(jié)點(diǎn)提供唯一可達(dá)路徑的節(jié)點(diǎn)，選入中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)集合S3 ;從Sl中刪除選中的節(jié)點(diǎn)，從S2 中刪除選中節(jié)點(diǎn)可達(dá)的節(jié)點(diǎn)；如果S2為空，則中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選擇結(jié)束；否則，查找Sl中鏈路度 量最大的節(jié)點(diǎn)，選入S3,從Sl中刪除該選中的節(jié)點(diǎn)，從S2中刪除其可達(dá)的節(jié)點(diǎn)；直至S2為 空。
[0014] 基于相同的構(gòu)思，本發(fā)明還提出一種無線自組網(wǎng)方法，所述自組網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)互相 廣播其鄰節(jié)點(diǎn)信息，根據(jù)接收到的鄰節(jié)點(diǎn)的廣播消息維護(hù)本地路由表，所述本地路由表包 括本節(jié)點(diǎn)的一跳節(jié)點(diǎn)、二跳節(jié)點(diǎn)；該方法包括：所述各節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的廣播消息選擇和維 護(hù)自己的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，并通知所述中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)；路由消息由所述中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)；所述各節(jié)點(diǎn)如 與兩跳或一跳節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則直接根據(jù)本地路由表進(jìn)行路由；所述各節(jié)點(diǎn)如與兩跳W上 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則進(jìn)行按需路由查找。
[0015] 優(yōu)選的，所述按需路由查找具體包括；源節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由請求消息，所述路由請求消 息中包括源節(jié)點(diǎn)ID、目的節(jié)點(diǎn)ID和上一跳節(jié)點(diǎn)ID ;中間節(jié)點(diǎn)收到所述路由請求消息后， 查找目的節(jié)點(diǎn)是否在本地路由表中：如果在，則向上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由響應(yīng)消息，所述路 由響應(yīng)消息攜帶源節(jié)點(diǎn)ID、目的節(jié)點(diǎn)ID和本節(jié)點(diǎn)到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)；更新點(diǎn)反向路由； 如果不在，且本節(jié)點(diǎn)是上一跳節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，則將路由請求消息中上一跳節(jié)點(diǎn)修改為本 節(jié)點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)發(fā)該路由請求消息；中間節(jié)點(diǎn)收到路由響應(yīng)消息后，根據(jù)其中的源節(jié)點(diǎn)ID和 目的節(jié)點(diǎn)ID，查找反向路由，并轉(zhuǎn)發(fā)所述路由響應(yīng)消息；源節(jié)點(diǎn)收到路由響應(yīng)消息，建立路 由。
[0016] 優(yōu)選的，所述源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的路由請求消息中還包括轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)TTL ;所述路由請求 消息每轉(zhuǎn)發(fā)一次，所述TTL減一，TTL等于0時(shí)，路由請求消息不再被轉(zhuǎn)發(fā)。
[0017] 優(yōu)選的，所述源節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由請求消息后，還啟動請求超時(shí)定時(shí)器Tl ;如果所述 源節(jié)點(diǎn)在定時(shí)器Tl為0之前沒有收到路由響應(yīng)消息，則路由查找失敗，隨機(jī)退避一段時(shí)間 之后重新發(fā)起路由查找。
[0018] 優(yōu)選的，所述源節(jié)點(diǎn)在收到第一個路由響應(yīng)消息后，設(shè)置定時(shí)器T2,在定時(shí)器T2 超時(shí)之前保存所收到的所有的路由響應(yīng)消息，然后選擇其中一個建立路由。
[0019] 優(yōu)選的，當(dāng)所述源節(jié)點(diǎn)收到的路由響應(yīng)消息為多個時(shí)，所述源節(jié)點(diǎn)選擇最先到達(dá) 的路由響應(yīng)消息建立路由。
[0020] 優(yōu)選的，所述路由響應(yīng)消息中還包含鏈路度量信息，當(dāng)所述源節(jié)點(diǎn)收到的路由響 應(yīng)消息為多個時(shí)，所述源節(jié)點(diǎn)根據(jù)各路由響應(yīng)消息中攜帶的鏈路度量信息選擇一個路由響 應(yīng)消息