一種在無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)中基于感染節(jié)點(diǎn)的路由鏈路自恢復(fù)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種在無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)中基于感染節(jié)點(diǎn)的路由鏈路自恢復(fù)方法，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】為無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。本發(fā)明所解決的問(wèn)題是：在無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)中，由于節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度高、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓欤瑸榱司S護(hù)路由而引入大量泛洪消息包，從而導(dǎo)致高負(fù)荷和高網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)的問(wèn)題。本發(fā)明所提出的方案是：通過(guò)對(duì)有限的感染節(jié)點(diǎn)進(jìn)行泛洪替代對(duì)整個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)泛洪的方式，減少網(wǎng)絡(luò)路由建立的開(kāi)銷(xiāo)。值得注意的是，本發(fā)明對(duì)于感染節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)不需要引入節(jié)點(diǎn)及其相鄰節(jié)點(diǎn)額外的信息交換。一旦路由路徑上的連接斷開(kāi)引起路由失效，新的路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程將采取從局部到全局的方式建立。通過(guò)進(jìn)行這一過(guò)程，路由將得到修復(fù)、增量式的改進(jìn)，并且最終性能源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種在無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)中基于感染節(jié)點(diǎn)的路由鏈路自恢復(fù)方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，是無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)中一種基于感染節(jié)點(diǎn)的路由鏈路自恢復(fù)方法。
二、【背景技術(shù)】:
[0002]無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)中算法的效率受到諸多因素的影響。其中用于算法控制包傳輸?shù)拈_(kāi)銷(xiāo)很大程度是影響算法最終效率的最主要因素之一(譬如路由發(fā)現(xiàn)中的QUERY消息包等)。顯然控制包越少，其算法的開(kāi)銷(xiāo)越低，效率越高。在傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)路由算法中，出現(xiàn)由無(wú)線(xiàn)連接斷開(kāi)引起的路由失效問(wèn)題，失效的路由將被失敗的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程檢測(cè)到。而新的路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程將被發(fā)起，用于構(gòu)建新的有效路由。這個(gè)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，通常都是采用向整個(gè)無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)泛洪一個(gè)QUERY消息包實(shí)現(xiàn)。而在這個(gè)泛洪過(guò)程由此引入了大量控制消息包，從而帶米了低效的實(shí)現(xiàn)。而低效的無(wú)線(xiàn)自組織算法，帶來(lái)的結(jié)果是更多的帶寬消耗以及更低的續(xù)航能力。為了減少這一消息控制包所帶來(lái)的消耗，傳統(tǒng)的方法是從幾方面入手。其一，減少路由失效的次數(shù)，也即增加路由的持久性。這些方法將在主路徑之外，建立起若干與主路徑最大分離的備用路徑，從而在主路徑失效后能夠繼續(xù)提供數(shù)據(jù)發(fā)。然而，多路徑路由算法為了最小化路由發(fā)現(xiàn)開(kāi)銷(xiāo)，備用路徑都是在主路徑發(fā)現(xiàn)的同時(shí)被發(fā)現(xiàn)的，并且往往主路徑的長(zhǎng)度小于備用路徑。換言之，主路徑在具有更少跳數(shù)的情況下，其中存在一個(gè)連接斷開(kāi)的可能性小于備用路徑。因此，往往主路作失效時(shí)，其他備用路徑已經(jīng)失效或者剩余有效時(shí)間很短。因此，多路徑路由算法與單路徑不可避免的需要面對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，一旦多路徑路由失效，新的路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程仍然需要發(fā)起，而泛洪所引入的大量負(fù)荷將不得不引入。減少消息包數(shù)量的另一個(gè)方法，是減少泛洪所引入消息包的數(shù)量。例如通過(guò)控制消息包轉(zhuǎn)發(fā)的概率，減少消息包在泛洪過(guò)程中引入的負(fù)荷。這一方法對(duì)無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)乃至其他分布式網(wǎng)絡(luò)的泛洪算法的效率帶來(lái)了很大的提升；然而，該方法是只能通過(guò)控制轉(zhuǎn)發(fā)的概率將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)消息包轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)量降低，而不能有針對(duì)性的降低消息包數(shù)量，也即，不能夠?qū)⑾霓D(zhuǎn)發(fā)限制在有效路徑附近的節(jié)點(diǎn)內(nèi)，而其他節(jié)點(diǎn)不參與消息包轉(zhuǎn)發(fā)。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明所解決的問(wèn)題是:在無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)中，由于節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度過(guò)高、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁，為了保證算法性能而引入大量泛洪消息包，從而導(dǎo)致高負(fù)荷和高網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)的問(wèn)題。本發(fā)明與無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)的路由方法不同的是，本發(fā)明中的路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程并不是向整個(gè)無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)泛洪QUERY消息包，而是僅僅向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的子集一感染節(jié)點(diǎn)一泛洪QUERY消息包。感染節(jié)點(diǎn)的提出是為了區(qū)別無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)中的與路由相關(guān)的有效節(jié)點(diǎn)與普通節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明從而只針對(duì)有效節(jié)點(diǎn)泛洪消息包，減少路由發(fā)現(xiàn)及恢復(fù)過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)。[0004]本發(fā)明定義感染節(jié)點(diǎn)為:一條路由鏈路的感染節(jié)點(diǎn)，為位于該路由中的節(jié)點(diǎn)及其一跳鄰節(jié)點(diǎn)組成。發(fā)起感染泛洪最重要的是確定網(wǎng)絡(luò)中哪些節(jié)點(diǎn)是感染節(jié)點(diǎn)。也即需要節(jié)點(diǎn)確定其本身是否位于路由的傳輸路徑、或者是否為路由中繼節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)。對(duì)于確定節(jié)點(diǎn)自身是路由節(jié)點(diǎn)無(wú)需額外的處理。而對(duì)于路由節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)，本發(fā)明在源節(jié)點(diǎn)生成數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)在數(shù)據(jù)包的包頭加入一個(gè)序列號(hào)，用以區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)包。一旦任意節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，則表示該節(jié)點(diǎn)受到傳染，由于數(shù)據(jù)包必經(jīng)路由鏈路發(fā)送，同時(shí)無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)采用無(wú)線(xiàn)方式傳輸數(shù)據(jù)，因此，所有感染節(jié)點(diǎn)必定收到該數(shù)據(jù)包。最終,所有位于數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)都將被感染，并且最近一次數(shù)據(jù)發(fā)送所感染的數(shù)據(jù)一定是該數(shù)據(jù)包所含有的序列號(hào)，用以區(qū)分不同的路由鏈路。
[0005]路由源節(jié)點(diǎn)將周期性的發(fā)起路由修復(fù)過(guò)程，改善路由路徑；同時(shí)，一旦當(dāng)前路由失效，源節(jié)點(diǎn)也將通過(guò)發(fā)起路由修復(fù)過(guò)程修復(fù)已失效的路由鏈路。在每一次路由修復(fù)過(guò)程中，源節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)一次感染泛洪發(fā)送QUERY消息包。與傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議相似，QUERY消息包中攜帶了這一 QUERY消息包所經(jīng)過(guò)的所有中繼節(jié)點(diǎn)的列表，以及本次QUERY的序列號(hào)。同時(shí)，本方法中，每個(gè)QUERY消息包還攜帶了最近一次數(shù)據(jù)發(fā)送中所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的序列號(hào)。所有收到QUERY消息包的中繼節(jié)點(diǎn)，僅在本地?cái)?shù)據(jù)包序列與QUERY消息包中包含的序列號(hào)一致時(shí)，才不重復(fù)將消息包再次廣播出去。一旦第一個(gè)QUERY消息包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，目的節(jié)點(diǎn)同樣生成一個(gè)REPLY消息包，然后將QUERY消啟、包包頭所攜帶的中繼節(jié)點(diǎn)列表加入到REPLY消息包的包頭中，沿著QUERY消息包所經(jīng)歷的路徑回溯到源節(jié)點(diǎn)。由于中繼節(jié)點(diǎn)僅僅只會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)那些第一次被接收到的非重復(fù)消息包，因此這條路徑可以看成是從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑。
[0006]如果在感染節(jié)點(diǎn)中廣播路由發(fā)現(xiàn)消息包無(wú)法建立一條有效的路由鏈路，則源節(jié)點(diǎn)將采用向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)泛洪消息包的方式，建立路由鏈路。
[0007]四、具體實(shí)施方法:
[0008]步驟1，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)加入一個(gè)序列號(hào)，用以區(qū)分不同的路由路徑;
[0009]步驟2，所有收到該數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)儲(chǔ)存該數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)，由此標(biāo)記自身為該路徑的感染節(jié)點(diǎn)；
[0010]步驟3，一旦無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)中路由失效，則發(fā)起路由修復(fù)過(guò)程，該過(guò)程中，源節(jié)點(diǎn)將該路由所對(duì)應(yīng)的序列號(hào)加入QUERY包中；
[0011]步驟4，節(jié)點(diǎn)收到QUERY消息包后，檢查該消息包中攜帶序列號(hào)是否與該節(jié)點(diǎn)所儲(chǔ)存的序列號(hào)一致，只有當(dāng)序列號(hào)一致時(shí)才轉(zhuǎn)發(fā)該QUERY消息包；
[0012]步驟5，若目的節(jié)點(diǎn)收到該消息包，則以REPLY消息包回復(fù)源節(jié)點(diǎn)，從而建立路由；
[0013]步驟6，若目的節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到該消息包，則源節(jié)點(diǎn)將在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起泛洪，從而建立一條到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路徑。
【權(quán)利要求】
1.一種基于感染節(jié)點(diǎn)的路由鏈路自恢復(fù)方法，其特征包含以下幾個(gè)步驟: A.當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)加入一個(gè)序列號(hào)，用以區(qū)分不同的路由路徑； B.所有收到該數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)，儲(chǔ)存該數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)，標(biāo)記自身為序列號(hào)所代表路由鏈路的感染節(jié)點(diǎn)； C.路由修復(fù)過(guò)程中,源節(jié)點(diǎn)將該路由路徑所對(duì)應(yīng)的序列號(hào)加入QUERY包中； D.節(jié)點(diǎn)收到QUERY消息包后，檢查該消息包中攜帶序列號(hào)是否與該節(jié)點(diǎn)所儲(chǔ)存的序列號(hào)一致，只有當(dāng)序列號(hào)一致時(shí)才轉(zhuǎn)發(fā)該QUERY消息包； E.若目的節(jié)點(diǎn)收到該QUERY消息包，則以REPLY消息包回復(fù)源節(jié)點(diǎn)，從而建立路由；若目的節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到該消息包，則源節(jié)點(diǎn)將在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起泛洪，從而建立一條到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路徑。
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK103686915SQ201210325922
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月6日
【發(fā)明者】于耀, 周余, 都思丹, 宋宇, 王自強(qiáng), 袁杰, 李楊, 趙康鏈, 王研 申請(qǐng)人:南京大學(xué)