專利名稱：基于干擾活躍度估計的動態多路徑路由算法的制作方法
技術領域：
本發明提出了一種基于干擾活躍度估計的動態多路徑路由算法，具體是通過對多跳無線網絡節點受到干擾的特性分析，綜合考慮網絡端到端可靠性與QoS(Quality of Service)需求，給出具有抗干擾能力的路由算法，屬于無線通信網絡技術領域。
二
背景技術：
多跳無線網絡(Multi-Hop Wireless Network =MHWN)是指終端基于無線鏈路通過多跳模式達到目的終端實現信息傳輸的網絡。在多跳無線網絡中，終端設備(節點或戰術電臺)既可以是報文產生方也可以是報文轉發方。由于多跳技術是實現網絡普適性的關鍵技術之一，因此在戰術無線網、移動自組織網絡(Mobile Ad Hoc Networks :MANETs)、認知無線網絡、無線傳感器網絡中得到廣泛應用。但多跳無線網絡的多跳通信也帶來了新的問題，由于對前向路徑的未知性，其更加容易受到網內自干擾、外界敵意干擾、被動竊聽、拒絕服務、偽造等各種攻擊。傳統通信中的許多抗干擾策略和機制都將難以適用更加多樣化的干擾，如新型網絡層Wormhole、 blackhole、泛洪干擾以及跨越多層的DoS^enial-of-krvice)干擾等，端到端可靠性傳輸更加難以保證。因此，研究面向多跳無線網絡滿足一定QoS需求的新型抗干擾組網協議顯得日益緊迫。多路徑路由是基于利用網絡連接的冗余性提出的一種算法，典型的有MSR、 A0DV-BR、AOMDV等協議。由于多路徑路由協議可以在鏈路中斷的情況下自行選取備份路由，因此其在可靠性及保證傳輸QoS方面具有非常明顯的優勢。但先前研究的多路徑路由算法，大多集中于建立源到目的節點的多條路徑，而對路由的選擇及中間節點的路由優化沒有關注，由于多跳無線網絡面臨著復雜的干擾攻擊，因此，將干擾問題引入到多路徑的創建和選擇優化上來無疑將對提高端到端傳輸的可靠性、QoS具有重要的意義。
三
發明內容
一種基于干擾活躍度估計的動態多路徑路由算法，用于為多跳無線網絡源節點找到多條有效路由。其內容包括干擾活躍度估計算法、路由發現方法、路由維護與選擇方法， 具體包括以下步驟1)節點根據受干擾狀態的識別確定干擾活躍度值(干擾活躍度估計)；2)將節點干擾活躍度值引入到多路徑路由協議中(路由發現方法)；3)利用節點的干擾活躍度，結合多路徑發現機制，完成源節點到目的節點的路由發現，并基于干擾活躍度值實現干擾避免的路由選擇和維護(路由維護與選擇方法)；所述步驟1)中，節點根據干擾活躍度估計算法，周期性的維護更新自身的干擾活躍度值，并通過HELLO包實現對鄰居節點活躍度值的獲取；所述步驟幻中，根據所產生的活躍度值，所述源節點在有包待發、且存在到達目的節點的路由時，即存在有效路由時，活躍度值低的下一跳被選擇，當不存在有效路徑時，源節點發起多路徑路由發現機制；所述步驟；3)中，根據多路徑路由發現機制源節，獲得到達目的節點的多條路由， 這些路由根據所獲得干擾活躍度值，來實現路由的選擇和維護。1、干擾活躍度估計算法具體如下定義干擾狀態變量設在可用頻點數為N的節點中，節點干擾狀態變量定義為N維向量,即X = (4,(^,6,...,(^),其中，
權利要求
1.一種基于干擾活躍度估計的動態多路徑路由算法，用于為多跳無線網絡源節點找到多條有效路由，其特征在于包括以下步驟1)節點根據受干擾狀態的識別確定干擾活躍度值；2)將節點干擾活躍度值引入到多路徑路由協議中；3)利用節點的干擾活躍度，結合多路徑發現機制，完成源節點到目的節點的路由發現， 并基于干擾活躍度值實現干擾避免的路由選擇和維護；所述步驟1)中，節點根據干擾活躍度估計算法，周期性的維護更新自身的干擾活躍度值，并通過HELLO包實現對鄰居節點活躍度值的獲取；所述步驟幻中，根據所產生的活躍度值，所述源節點在有包待發、且存在到達目的節點的路由時，即存在有效路由時，活躍度值低的下一跳被選擇，當不存在有效路徑時，源節點發起多路徑路由發現機制；所述步驟幻中，根據多路徑路由發現機制源節點獲得到達目的節點的多條路由，這些路由根據所獲得干擾活躍度值，來實現路由的選擇和維護。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟1)中，干擾活躍度值是基于以下活躍度估計算法實現a、定義干擾狀態變量設在可用頻點數為N的節點中，節點干擾狀態變量定義為N維向量，即λ = {ax,a2,a^,...,aN) ,il 頻點/被干擾^、α, =<(1)
內，處于\狀態的時間與總觀測時間的比值，即其中，1剛= 表示在時間t時，如果Λ (t) = Aj，則1[λ(ο=λ,]=1’否則為0 ；顯然，=1，其物理意義為節點處于被干擾狀態的頻點數j在統計時間內的比值，j反映了節點的受干擾程度，而Aj反映了處于該干擾狀態j的活躍程度；則當N = 1，L —c 時，A1等效為干擾在某時刻發起的穩態概率；干擾活躍度估計步驟為，節點首先判斷自身受干擾狀態，然后統計在規定時間間隔內節點處于被干擾狀態的時間比值。
3.根據權利要求1所述方法，其特征是所述步驟幻中，將節點分為骨干節點和邊界節點兩類；骨干節點定義為存在上行和下行鏈路的節點，邊界節點定義為只有上行鏈路而不存在下行鏈路。
4.根據權利要求1所述方法，其特征是所述步驟2、中，當源節點傳一批數據封包到目的節點時，先確認自身路由表是否有到達目的節點的路徑信息；如果已存在，源節點將封包傳送至欲到達目的節點的下一個節點，若路由表里無有效路徑，源節點廣播RREQ的控制封包；當鄰近的中間節點是第一次收到RREQ封包時，將封包內的信息記錄在自身路由表并建立反向路徑后繼續執行廣播動作。
5.根據權利要求4所述方法，其特征是對于第一次接收到RREQ的中間節點，該節點根據自身節點的干擾活躍度值進行RREQ的優先權轉發，干擾活躍度值低的節點的轉發優先權高，保證當多個中間節點接收到相同的RREQ包時，受干擾程度的最低的節點最先建立骨干路徑。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，節點類別識別的方法為，在RREQ擴展域中弓I入rq_last_hop (RREQ上一跳節點號)，這樣其下行鏈路節點在轉發RREQ時將會使上游節點判斷出自己是否被作為了上一跳，從而可以確定是否存在下行鏈路，也就確定了自己是否為骨干節點。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在路由發現步驟中，不同類別節點對于 RREP的接收處理方法不同。對于邊界節點采取對RREP的偷聽，對于骨干節點則只接收到達自身的RREP ；具體為當中間節點接收到RREP后，如果當前節點為骨干節點，則直接轉發RREP到前驅節點，且只轉發一次，當多次偵聽到相同RREP包時則只更新到目的節點的路由表而不再轉發 RREP ；邊界節點偷聽到RREP包后，首先建立到目的節點的前向路徑，然后基于已建立的反向路由轉發RREP，為了防止環路，邊界節點也只偷聽一次RREP包。
8.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟幻中，路由選擇的方法如果是采取并行傳輸機制，根據干擾活躍度值IA在不同路徑上進行負載分配，分配方法為
9.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟3)中，路由維護的方法是基于周期性的HELLO包廣播，獲取鄰居節點的IA值，并進行路由表中IA域值的更新；當檢測到某個鄰居節點的IA值大于給定閾值時，且該節點是到達目的節點的唯一下一跳時，則向前驅節點發送RERR包。
10.按照權利9所述的方法，其特征在于，對于RERR的處理方式為，在接收到RERR包的每一個節點都檢查是否存在后驅節點不可達目的節點可用備份路徑，一旦發現存在備選路徑則不再上傳RERR，否則繼續轉發RERR，由源節點選擇其它可以抵達目的節點的路徑，從而可以有效的減少路由發現次數。
全文摘要
本發明提出了一種基于干擾活躍度估計的動態多路徑路由算法。主要包括以下步驟首先節點根據受干擾狀態的識別確定干擾活躍度(interference activityIA)值，然后將節點干擾活躍度值引入到多路徑路由協議中；接著利用節點的IA值結合多路徑發現機制完成源節點到目的節點的路由發現，并基于干擾活躍度值實現干擾避免的路由選擇和維護。本發明可以為無線網絡環境比較復雜的節點提供相對受干擾程度最小的路由，并且尋找到的路徑數量相對于AOMDV比較多且不存在環路及“cut-off”問題，其協議開銷較小，改善了原有多路徑路由協議，使其能夠適應更加復雜的無線網絡環境。
文檔編號H04W40/24GK102368864SQ20111025817
公開日2012年3月7日 申請日期2011年9月2日 優先權日2011年9月2日
發明者盧紫毅, 吳強, 成潔, 范建華, 闞保強 申請人:中國人民解放軍總參謀部第六十三研究所