专利名称：基于干扰活跃度估计的动态多路径路由算法的制作方法
技术领域：
本发明提出了一种基于干扰活跃度估计的动态多路径路由算法，具体是通过对多跳无线网络节点受到干扰的特性分析，综合考虑网络端到端可靠性与QoS(Quality of Service)需求，给出具有抗干扰能力的路由算法，属于无线通信网络技术领域。
二
背景技术：
多跳无线网络(Multi-Hop Wireless Network =MHWN)是指终端基于无线链路通过多跳模式达到目的终端实现信息传输的网络。在多跳无线网络中，终端设备(节点或战术电台)既可以是报文产生方也可以是报文转发方。由于多跳技术是实现网络普适性的关键技术之一，因此在战术无线网、移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Networks :MANETs)、认知无线网络、无线传感器网络中得到广泛应用。但多跳无线网络的多跳通信也带来了新的问题，由于对前向路径的未知性，其更加容易受到网内自干扰、外界敌意干扰、被动窃听、拒绝服务、伪造等各种攻击。传统通信中的许多抗干扰策略和机制都将难以适用更加多样化的干扰，如新型网络层Wormhole、 blackhole、泛洪干扰以及跨越多层的DoS^enial-of-krvice)干扰等，端到端可靠性传输更加难以保证。因此，研究面向多跳无线网络满足一定QoS需求的新型抗干扰组网协议显得日益紧迫。多路径路由是基于利用网络连接的冗余性提出的一种算法，典型的有MSR、 A0DV-BR、AOMDV等协议。由于多路径路由协议可以在链路中断的情况下自行选取备份路由，因此其在可靠性及保证传输QoS方面具有非常明显的优势。但先前研究的多路径路由算法，大多集中于建立源到目的节点的多条路径，而对路由的选择及中间节点的路由优化没有关注，由于多跳无线网络面临着复杂的干扰攻击，因此，将干扰问题引入到多路径的创建和选择优化上来无疑将对提高端到端传输的可靠性、QoS具有重要的意义。
三
发明内容
一种基于干扰活跃度估计的动态多路径路由算法，用于为多跳无线网络源节点找到多条有效路由。其内容包括干扰活跃度估计算法、路由发现方法、路由维护与选择方法， 具体包括以下步骤1)节点根据受干扰状态的识别确定干扰活跃度值(干扰活跃度估计)；2)将节点干扰活跃度值引入到多路径路由协议中(路由发现方法)；3)利用节点的干扰活跃度，结合多路径发现机制，完成源节点到目的节点的路由发现，并基于干扰活跃度值实现干扰避免的路由选择和维护(路由维护与选择方法)；所述步骤1)中，节点根据干扰活跃度估计算法，周期性的维护更新自身的干扰活跃度值，并通过HELLO包实现对邻居节点活跃度值的获取；所述步骤幻中，根据所产生的活跃度值，所述源节点在有包待发、且存在到达目的节点的路由时，即存在有效路由时，活跃度值低的下一跳被选择，当不存在有效路径时，源节点发起多路径路由发现机制；所述步骤；3)中，根据多路径路由发现机制源节，获得到达目的节点的多条路由， 这些路由根据所获得干扰活跃度值，来实现路由的选择和维护。1、干扰活跃度估计算法具体如下定义干扰状态变量设在可用频点数为N的节点中，节点干扰状态变量定义为N维向量,即X = (4,(^,6,...,(^),其中，
权利要求
1.一种基于干扰活跃度估计的动态多路径路由算法，用于为多跳无线网络源节点找到多条有效路由，其特征在于包括以下步骤1)节点根据受干扰状态的识别确定干扰活跃度值；2)将节点干扰活跃度值引入到多路径路由协议中；3)利用节点的干扰活跃度，结合多路径发现机制，完成源节点到目的节点的路由发现， 并基于干扰活跃度值实现干扰避免的路由选择和维护；所述步骤1)中，节点根据干扰活跃度估计算法，周期性的维护更新自身的干扰活跃度值，并通过HELLO包实现对邻居节点活跃度值的获取；所述步骤幻中，根据所产生的活跃度值，所述源节点在有包待发、且存在到达目的节点的路由时，即存在有效路由时，活跃度值低的下一跳被选择，当不存在有效路径时，源节点发起多路径路由发现机制；所述步骤幻中，根据多路径路由发现机制源节点获得到达目的节点的多条路由，这些路由根据所获得干扰活跃度值，来实现路由的选择和维护。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1)中，干扰活跃度值是基于以下活跃度估计算法实现a、定义干扰状态变量设在可用频点数为N的节点中，节点干扰状态变量定义为N维向量，即λ = {ax,a2,a^,...,aN) ,il 频点/被干扰^、α, =<(1)
内，处于\状态的时间与总观测时间的比值，即其中，1剛= 表示在时间t时，如果Λ (t) = Aj，则1[λ(ο=λ,]=1’否则为0 ；显然，=1，其物理意义为节点处于被干扰状态的频点数j在统计时间内的比值，j反映了节点的受干扰程度，而Aj反映了处于该干扰状态j的活跃程度；则当N = 1，L —c 时，A1等效为干扰在某时刻发起的稳态概率；干扰活跃度估计步骤为，节点首先判断自身受干扰状态，然后统计在规定时间间隔内节点处于被干扰状态的时间比值。
3.根据权利要求1所述方法，其特征是所述步骤幻中，将节点分为骨干节点和边界节点两类；骨干节点定义为存在上行和下行链路的节点，边界节点定义为只有上行链路而不存在下行链路。
4.根据权利要求1所述方法，其特征是所述步骤2、中，当源节点传一批数据封包到目的节点时，先确认自身路由表是否有到达目的节点的路径信息；如果已存在，源节点将封包传送至欲到达目的节点的下一个节点，若路由表里无有效路径，源节点广播RREQ的控制封包；当邻近的中间节点是第一次收到RREQ封包时，将封包内的信息记录在自身路由表并建立反向路径后继续执行广播动作。
5.根据权利要求4所述方法，其特征是对于第一次接收到RREQ的中间节点，该节点根据自身节点的干扰活跃度值进行RREQ的优先权转发，干扰活跃度值低的节点的转发优先权高，保证当多个中间节点接收到相同的RREQ包时，受干扰程度的最低的节点最先建立骨干路径。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，节点类别识别的方法为，在RREQ扩展域中弓I入rq_last_hop (RREQ上一跳节点号)，这样其下行链路节点在转发RREQ时将会使上游节点判断出自己是否被作为了上一跳，从而可以确定是否存在下行链路，也就确定了自己是否为骨干节点。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在路由发现步骤中，不同类别节点对于 RREP的接收处理方法不同。对于边界节点采取对RREP的偷听，对于骨干节点则只接收到达自身的RREP ；具体为当中间节点接收到RREP后，如果当前节点为骨干节点，则直接转发RREP到前驱节点，且只转发一次，当多次侦听到相同RREP包时则只更新到目的节点的路由表而不再转发 RREP ；边界节点偷听到RREP包后，首先建立到目的节点的前向路径，然后基于已建立的反向路由转发RREP，为了防止环路，边界节点也只偷听一次RREP包。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤幻中，路由选择的方法如果是采取并行传输机制，根据干扰活跃度值IA在不同路径上进行负载分配，分配方法为
9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤3)中，路由维护的方法是基于周期性的HELLO包广播，获取邻居节点的IA值，并进行路由表中IA域值的更新；当检测到某个邻居节点的IA值大于给定阈值时，且该节点是到达目的节点的唯一下一跳时，则向前驱节点发送RERR包。
10.按照权利9所述的方法，其特征在于，对于RERR的处理方式为，在接收到RERR包的每一个节点都检查是否存在后驱节点不可达目的节点可用备份路径，一旦发现存在备选路径则不再上传RERR，否则继续转发RERR，由源节点选择其它可以抵达目的节点的路径，从而可以有效的减少路由发现次数。
全文摘要
本发明提出了一种基于干扰活跃度估计的动态多路径路由算法。主要包括以下步骤首先节点根据受干扰状态的识别确定干扰活跃度(interference activityIA)值，然后将节点干扰活跃度值引入到多路径路由协议中；接着利用节点的IA值结合多路径发现机制完成源节点到目的节点的路由发现，并基于干扰活跃度值实现干扰避免的路由选择和维护。本发明可以为无线网络环境比较复杂的节点提供相对受干扰程度最小的路由，并且寻找到的路径数量相对于AOMDV比较多且不存在环路及“cut-off”问题，其协议开销较小，改善了原有多路径路由协议，使其能够适应更加复杂的无线网络环境。
文档编号H04W40/24GK102368864SQ20111025817
公开日2012年3月7日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者卢紫毅, 吴强, 成洁, 范建华, 阚保强 申请人:中国人民解放军总参谋部第六十三研究所