专利名称：基于节点特征的无线自组织网络容断路由生成方法
技术领域：
本发明涉及无线自组织网络技术领域，适用于无线自组织网络应用环境下的路由生成，具体涉及一种基于节点特征的无线自组织网络容断路由生成方法。
背景技术：
无线自组织网络由带有收发装置的设备组成，通信的建立依赖于节点对数据包的转发，要求其路由机制能及时适应拓扑的变化和节点的失效，因此，无线自组织网络路由机制应具有分布式和自适应的特点。常见的无线自组织网络路由机制可以分为预设式(Proactive routing)、反应式(reactive or on demand routing)禾口混杂式(hybrid routing)。预设式路由需所有节点存储和维护包含全网信息的路由表，能较好的响应节点的路由请求，但需付出较多的存储和维护成本；按需路由提供了仅响应有通信需求的节点的机制，避免了维护冗长路由表，给出了包含反应、探寻、建立和传输的路由机制，减少了节点存储成本，响应时间往往长于预设式，而且存在较多恶意攻击的威胁；混杂式结合了两者的特点，是一种层次化的路由机制，为实现特定的目的，设定相应协议的实施范围，可以实现效率和开销的均衡。为满足路由机制设计中满足可达和无环路的要求，DSR协议引入了节点序列号技术，通过用目标节点标识控制分组和路由信息实现了路由更新和变化引起路由环路的问题；DSDV给出了基于维护全网路由信息的距离向量路由算法，较好的实现了路由算法的优化；AODV借鉴了 DSDV的距离向量技术和DSR的节点序列号技术实现了一种具有较高效率的路由算法；ZRP通过设定实施预设式路由的区域范围给出了一种小范围预设路由维护， 大范围按需路由实现的混杂式路由，较好的提高了协议的可扩展性和效率。但是上述的路由机制针对每个目标节点仅维护一条可行路径，应用中间节点探寻-重传(AODV)和源节点探寻-重传机制(DSR)应对链路失效的修复，修复效率受路由探寻机制的制约。为实现对失效链路的反应效率，Park(1997)等提出了多路径路由技术，一方面可以保证数据分组更高效率的传输，另一方面可以应对失效链路，提高反应效率。AOMDV给出了一种在探寻阶段发现多条链路不相交路径的算法，结合中间节点重传机制，提高了 AODV 应对链路失效的反应效率；02通过保证任意节点至少有两条到同一目的节点的路径，给出了较易实施的多路径路由算法，由于依赖于节点的分布密度，对于无线自组织网络难以适用；MarinaQ006)分析证明了多路径路由在可用性和安全性方面的性能，理论上说明了多路径路由一般优于单路径路由，但设计更高效的多路径协议仍是研究的重点。Kwong(2010)针对中心控制网络设计了通过对路由节点实现点点备份的方法，实现数据分组无中断传输的路由机制——保护路由(Protection routing)，并证明了探寻可行设置方案是个NP困难问题，从而给出了基于贪婪算法的搜索算法。针对无线自组织网络的特点，本发明借鉴了保护路由思想，探讨了路径不相交的路由对的特点，给出了一种基于节点分类的保护路由生成算法，较好的实现了在出现节点或链路失效的情况下，数据数据仍能不间断传输。同时，通过引入TTL和时钟控制机制实现了控制包的传播范围，减少了控制包对网络性能的影响。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种基于节点特征的无线自组织网络容断路由生成方法，基于一种分布式的保护路由的构建机制，通过对路由表设计，提取结构特征对节点进行分类，基于此，给出了主活动节点能较快探寻到下一跳节点备份的算法。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是基于节点特征的无线自组织网络容断路由生成方法，包括以下步骤步骤1，源节点s向目标节点d发出通信请求时，源节点s检查其缓存路由表，若存在到目标节点d的路由信息则直接开始通信；否则，源节点s生成主路由探寻包RREQ-Pr， 并广播至其邻居节点；步骤2，收到主路由探寻包RREQ-Pr的节点N，首先根据主路由探寻包RREQ-Pr中包含的源节点和第一跳节点以及各自对应的序列号信息判断是否已收到过该主路由探寻包RREQ-Pr ；对于第一次收到的主路由探寻包，节点把自己的信息写入已经过路径(passed path, PP)，否则，丢弃该主路由探寻包；若N不是目标节点d，则节点N广播该主路由探寻包 RREQ-Pr至其邻居节点；若N是目标节点d，则节点N根据收到的主路由探寻包RREQ-Pr生成回复包RREP-Pr，并按所述已经过路径(passed path,PP)反向转发到源节点s ；源节点s 根据收到的回复包RREP-Pr，添加多条节点不相交的源节点s到目标节点d的路径信息，更新路由表，并行利用这些路径实现通信；步骤3，用于传输数据的节点称为主活动节点，主活动节点探寻备份下一条节点， 对于已知的主活动节点，满足下列条件的邻居节点成为该节点的备份下一跳节点a.存在通过该邻居节点到达目标节点的路径；b.加入a中路径后所构成的新路由不存在环路；节点Xi在成为主活动节点后，等待W(Xi) = T/I Prs (Xi) |时刻，然后，生成备份路径探寻包RREQ-Se，并广播至其邻居节点，其中Prs (Xi)表示Xi节点路由表中Xi的上游节点集合；T为常数，表示固定时长；步骤4，收到备份路径探寻包RREQIe的节点M，根据备份路径探寻包RREQIe中包含节点&的节点及其序列号信息，判读是否收为首次收到，对于首次收到的备份路径探寻包RREQ-Se，若M属于(Xi)，则节点M丢弃该备份路径探寻包RREQ^e ；否则，根据其节点特征按下列方式处理该备份路径探寻包RREQ-k (I)M为主活动节点，M生成备份路由回复包RREP-Se，并转发到节点Xi，(2)M为一般活动节点，按已知路由转发该备份路径探寻包RREQ-k到主活动节点，(3) M为其他节点，M广播该备份路径探寻包RREQ^e至其邻居节点；Xi收到备份路由回复包RREP-k后，更新路由表，添加备份路径，并设置向Xi转发备份路由回复包RREP^e的节点为Xi的备份下一跳节点；若未发现可行的备份下一跳节点，则在W (Xi) = VlPrs(Xi) I时刻后，再次探询其备份路径；其中，所述步骤1中的路由表定义如下若节点N存在到目标节点d的路径信息，且χ为其下一跳，节点N的路由表中对应的信息表述如下Seq No d- > next hop χ, Seq No为d的序列号，若备份路径的下一跳为y，路由信息表示为:Seq No d_ > next hop χ :backup y ；所述步骤3中的上游节点集合定义如下设源节点s到目标节点d的路径为Xtl- > x「>..._> Xn，其中， =S，ι = d， 如果i < j+2，且j Φ η，称Xi为\关于目标节点d的上游节点，所有上游节点构成的集合为该节点关于该条路径的上游节点集合；节点N到达节点d的上游节点集合为Prs (N)，为所有经过节点N到达d的路径中从源节点到达节点N的节点的并，即，若新建立的经过节点 N到达目的节点d的路径为P，P中源节点到达N所经过的节点集合为Ps，那么，更新后的 Prs (N)为原 Prs (N)与 I3S 的并；所述步骤3中涉及的主活动节点定义、活动节点和次活动节点分类如下存在到达目标节点d路由信息的节点为一般活动节点；用于传输数据的一般活动节点为主活动节点；充当主活动节点备份路径的活动节点为次活动节点；未在路由中的网络节点为一般节点；对应地，通过节点缓存的路由表来加以区别。当前节点探知到与其相关的链路失效时，生成错误信息分组EERR，并把该分组广播向其邻居节点，同时删除自己路由表中的相关目的节点的条目；若存在数据分组需要经由失效链路转发，则启用其对应的备份路径，转发至下一跳节点备份，实现数据分组的不间断传输；当前节点收到错误信息分组EERR，若其路由表中存在受影响的目标节点路由信息，则删除该信息条目，并转发至上游节点；若不存在受影响的目标节点信息，则丢弃该错误信息分组EERR，由此构成容断路由的链路失效信息传播与响应机制。采用TTL机制实现控制包的传播，避免控制包的洪范，采用时钟机制调节控制分组的产生时间，采用由远及近的方针实现控制分组的错峰产生并提高控制分组的效率，其方法如下(1) TTL控制分组的传播范围，采用动态调节的方式选取，其数值的选取符合单调增的凹函数；(2)时钟控制用来实现节点行为产生，只有时钟到时的节点方能产生控制分组，其时间长短与其前置集合中节点的个数成反比例关系；(3)路由表中的路由信息生存时间用固定长度时钟控制，其长度与到源节点距离成反比例关系。与现有的路由算法相比，该算法在继承分布式路由算法的优点的基础上，实现了用于传输数据节点的下一跳节点备份的构造，能保证在出现链路或节点失效的情况下，数据不间断的传输；通过引入动态的TTL和时钟控制机制，避免了控制包的全网洪范，具有实施简便，算法复杂度地的特点。
图1为基于节点特征的无线自组织网络容断路由生成方法的基本流程图。图2为本发明节点路由表结构图。图3为节点类型转化关系的有限状态机模型。图4为本发明EERQ-Pr分组的响应机制。图5为本发明EERQ-Se分组的响应机制。图6为本发明基于时钟控制的下一跳节点备份搜索实例，其中实线箭头为主路由，虚线箭头为备份路由；图6(a)是T/4时刻后节点G确定的到达该节点的路由拓扑图； 图6(b)是T/3时刻节点C确定下一跳节点备份后的路由拓扑图；图6(c)是T/2时刻节点 B确定下一跳节点备份后的路由拓扑图；图6(d)是T时刻节点A确定下一跳节点备份后的路由拓扑图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。本发明中涉及的术语与理论基础a.节点ID为节点的唯一标识；节点序列号表明节点新旧状态，其值单调增加；两节点间有向非环路径为该两点间的路由。b.设源节点s到目标节点d的路径为> X1- > . . . - > ι，其中， =S，ι = d。如果i < j+2，且j Φ η，称Xi为\关于目标节点d的前置节点，所有前置节点构成的集合为该点关于该条路径的前置节点集合；对于所有到达目标节点d的路径，节点\的关于目标节点的前置节点集合为所有关于路径前置集合的并。c.对于源节点s到目标节点d的路径X => X1- > . . . - > I，如果下述条件满足，路径κ- > yi_ >...-> ym为节点y(l的关于路径X的备份接入路径(1) y0 e X， Yffl eX； (2)对于i兴0、m，Yi不属于X ； (3)ym不是yQ的前置集合元素，存在备份接入路径的节点yQ为被保护节点。d.对于源节点s到目标节点d的路径X = Xtl- > X1- >...-> I，如果除ι夕卜， 路径X上所有其他节点均有至少一条备份入路径，称路径X为受保护路径。e.无线自组织网络MAC层协议具有探测链路失效的功能，数据分组沿保护路径传播，当该路径某链路出现失效，其上游邻接节点选用备份路径不间断传播数据分组。本发明的无线自组织网络容断路由生成方法如图1所示，包括以下步骤首先，源节点s向目标节点d发出通信请求时，源节点s检查其缓存路由表，如果缓存有到目标节点d的路由信息，则直接开始通信；否则源节点s激活路由探寻机制，具体如步骤101 由源节点s生成主路由探寻包RREQ-Pr，并广播至其邻居节点；然后搜索源节点s到目标节点d不相交的多条路径信息，具体如步骤102 收到主路由探寻包RREQ-Pr的节点N，首先根据主路由探寻包RREQ-Pr中包含的源节点和第一跳节点以及各自对应的序列号信息判断是否已收到过该主路由探寻包 RREQ-Pr ；对于第一次收到的探询包，节点把自己的信息写入已经过路径(passed path, PP)，否则，丢弃该主路由探寻包；若N不是目标节点d，则节点N广播该主路由探寻包 RREQ-Pr至其邻居节点；若N是目标节点d，则节点N根据收到的主路由探寻包RREQ-Pr生成回复包RREP-Pr，并按所述已经过路径PP反向转发到源节点s ；源节点s根据收到的回复包RREP-Pr，添加多条节点不相交的源节点s到目标节点d的路径信息，更新路由表，并行利用这些路径实现通信；接着，主活动节点(Primary)探寻备份下一跳节点，通过步骤103 “主路径节点备份路由探寻报文与回复报文环节”来实现用于传输数据的节点称为主活动节点，主活动节点探寻备份下一条节点，对于已知的主活动节点，满足下列条件的邻居节点成为该节点的备份下一跳节点a.存在通过该邻居节点到达目标节点的路径；b.加入a中路径后所构成的新路由不存在环路；节点Xi在成为主活动节点后，等待W(Xi) = T/I Prs (Xi) |时刻，然后，生成备份路径探寻包RREQ-Se，并广播至其邻居节点，其中Prs (Xi)表示Xi节点路由表中Xi的上游节点集合；T为常数，表示固定时长； 最终，收到备份路径探寻包RREQ-k的节点M，根据备份路径探寻包RREQ^e中包含节点Xi的节点及其序列号信息，判读是否收为首次收到，对于首次收到的备份路径探寻包RREQ-Se，若M属于(Xi)，则节点M丢弃该备份路径探寻包RREQ^e ；否则，根据其节点特征按下列方式处理该备份路径探寻包RREQ-k (I)M为主活动节点，M生成备份路由回复包RREP-Se，并转发到节点Xi，为一般活动节点，按已知路由转发该备份路径探寻包 RREQ-Se到主活动节点，C3)M为其他节点，M广播该备份路径探寻包RREQ^e至其邻居节点；Xi收到备份路由回复包RREP-k后，更新路由表，添加备份路径，并设置向Xi转发备份路由回复包RREP^e的节点为Xi的备份下一跳节点；若未发现可行的备份下一跳节点，则在W(Xi) =VlPrs(Xi) I时刻后，再次探询其备份路径，至此，生成源节点s到目标节点d的容断保护路由，相应地完成节点类型维护，建立节点路由表(步骤104)。其中，路由表定义如下若节点N存在到目标节点d的路径信息，且χ为其下一跳，节点N的路由表中对应的信息表述如下Seq No d- > next hop χ, Seq No为d的序列号，若备份路径的下一跳为 y，路由信息表示为:Seq No d_ > next hop χ :backup y ；上游节点集合定义如下设源节点s到目标节点d的路径为Xtl- > X1- >..._> Xn，其中， =S，ι = d， 如果i < j+2，且j Φ η，称Xi为\关于目标节点d的上游节点，所有上游节点构成的集合为该节点关于该条路径的上游节点集合；节点N到达节点d的上游节点集合为Prs (N)，为所有经过节点N到达d的路径中从源节点到达节点N的节点的并，即，若新建立的经过节点 N到达目的节点d的路径为P，P中源节点到达N所经过的节点集合为Ps，那么，更新后的 Prs (N)为原 Prs (N)与 I3S 的并；涉及的主活动节点定义、活动节点和次活动节点分类如下存在到达目标节点d路由信息的节点为一般活动节点；用于传输数据的一般活动节点为主活动节点；充当主活动节点备份路径的活动节点为次活动节点；未在路由中的网络节点为一般节点；对应地，通过节点缓存的路由表来加以区别。基于所生成的容断保护路由节点路由表存储与维护方案如下每一节点存储包含数据包转发信息的路由表，根据目标节点，每一条信息包含下一跳节点、下一条节点备份、前置节点集合和生存时间信息；节点维护到达邻居节点的路由信息；对于目标节点山若节点不存在到达该节点的路径信息，该节点对于目标节点d为普通节点；若在固定时间段D内，节点未收到到达目标节点路径的数据和控制分组信息，节点则从存储的路由表中删除该目的节点的路径信息；若节点收到达到目的节点路径失效信息，则从路由表中删除该路径的信息，其下一跳节点备份信息保留，且用于生存期内数据包的转发。链路失效信息的传播与响应规则如下节点探知到与其相关的链路失效时，生成错误信息分组EERR，并把该分组广播向其邻居节点，同时删除自己路由表中的相关目的节点的条目；若存在数据分组需要经由失效链路转发，则启用其对应的备份路径(转发至下一跳节点备份)，实现数据分组的不间断传输。节点收到错误信息分组，若其路由表中存在受影响的目标节点路由信息，则删除该信息条目，并转发至上游节点；若不存在受影响的目标节点信息，则丢弃该EERR。控制分组洪范避免的方法如下控制分组用于探寻路由和维护路由，这里采用TTL机制实现控制分组的本地范围传播，避免分组洪范；为避免控制分组的产生频率，提高控制分组的有效性，采用时钟机制调节控制分组的产生时间，采用由远及近的方针实现控制分组的错峰产生并提高控制分组的效率。数据分组的暂存与转发规则如下该方法支持对数据分组采用各种优化策略，采用有限缓存的机制，最大程度的避免数据分组的源节点重发。针对中间节点转发路由同时失效的情形，采用中间节点探寻路径的机制，实现中间节点修复机制，一旦链路探寻成果则立即发送缓存的数据分组。所有节点仅接收一次相同分组副本。节点的路由表结构如图2所示，针对所有可能的目的节点，节点生成相应的路由 ￥，包 舌白勺；！&址与·歹Il号ilf;§、(originator address and originator sequence number)反应该路由表的时效性、目的节点的地址与序列号(destination address and sequence number)、该目的节点路由的生命值Lifetime、上游节点集合(upstream nodes) 及其依赖的邻居节点(即，上游节点依赖该邻居节点到达本节点)、和存在的到达目的节点的路由信息(route list)，并通过设置Iflag来区分主路由和备份路由。路由表中包含的上游节点信息和路由信息均具有失效性，若超过规定的生命值则删除对应的信息。其中，所述的主活动节点及其节点类型的划分方法，(1)节点的类型根据路由表的信息和数据的传输确定，其转化关系见图3。详细地，针对给定的目的节点，若所有的路由信息均为备份路由信息，则给节点为次活动节点； 若包含主路由信息的节点为一般活动节点；用于传输数据的一般活动节点为主活动节点； 其他节点为一般节点。对应地，一般节点在主路由探询过程中获得到达目的节点的路由信息，则该节点成为一般活动节点；一般节点在备份路由探询过程中获得到达目的节点的路由信息，可以根据探询到的接入点类型，成为一般活动节点(接入点为目标节点)或次活动节点(接入点为主活动节点)；节点一旦用于传输数据，则成为主活动节点。为避免产生环路，我们规定活动节点结束数据传输后，保持状态一个生命值周期，之后删除对应路由信息，即成为一般节点。本发明中相同源/目标节点不相交路径发现的步骤如下采用以下策略实现路由探寻包的转发，如附图4所示，从而实现获得具有相同源/ 目的节点的节点不相交路径，其中，路由探寻分组EERQ-ft·包含源节点标识SID/序列号SS， 目的节点标识DID/序列号DS，经过路径节点集合PS。Stepl.若节点收到EERQ-ft·分组，比较分组中源节点SS值Vss与该节点存储的源节点序列号的值Vst，若Vss <= Vst,该EERQ-Pr分组被丢弃；若Vss > Vst,并且该节点为目标节点，进入乂印3，否则，进入乂印2.；Step2.节点把自己的ID写入PS，记录源节点为目的的反向路由，并把源节点SID 更新到自身存储，若已存在到达目的节点的路由，则按路由信息传播到目的节点，否则，把该EERQ-Pr广播至其邻居节点；乂印3.节点比较收到的EERQ-Pr中经过路径中的第一跳节点，若已收到包含该第一跳节点信息的分组，该EERQ-Pr被丢弃，否则，生成包含经过路径信息的回复分组 EERP-Pr，并按反向路由传输到源节点；Step4.源节点收到EERP-ft·后，更新目的节点序列号，并记录EERP-Pr中的路由信息，收到多条具有相同目的节点序列号值的EERP-Pr分组，便得到了多条节点不相交的路径。本发明基于目标节点的上游节点集合生成对于目标节点d，节点i有到达目标节点d的路由信息，设节点i关于目标节点d 的上游节点集合为I^rS，其更新策略如下Casel. PrS中元素的增加=Xi收到EERP-ft·后，提取分组中到达目的节点的路径信息 x0- > X1- > · · · - > Xi. · · - > xn,并更新 PrS = PrS U {x0, X1, . . . , Xi, x1+1}；Case2. PrS中元素的依赖关系来自路径x0_ > X1- >…-> Xi. · · - > Xn的前置节点 IXq ‘ -^l ？ · · · ？ Xi' }的前置依赖节点为Xi-!；Case3. PrS中元素的减少若目的节点不可达，则其对应的PrS被清空；若元素的生命(expiry time)结束，该节点被清除；Case4. PrS中元素生命的更新若该节点的上游依赖节点发送数据包到该节点， 其相应的节点的生命(expiry time)值恢复到初始状态，若一个节点打上游依赖节点不止一个，那么其生命值的初始状态为对应生命的最大值。本发明基于目标节点距离的时钟控制机制对于主传输路径> X1- > . . . - > Xi. . . - > xn, Xi的前置节点集合为Prs (Xi)， 其势为IPrs(Xi) I，这里我们采用等待-发生的机制优化节点探寻下一跳备份，其基本步骤如下Stepl.若节点Xi被用来传输数据分组，即此时节点类型为主活动节点，节点启动下一跳备份探寻计时，当计时结束，节点开始探寻过程，进入Mep2.；Step2.若节点Xi包含两条或两条以上的到达目的节点的路径，从剩余的路径中选取一条为备份路径，对应的下一跳为主路径中下一跳备份；否则，进入乂印3.；Step3.节点Xi生成备份路径探寻包EERQ-Se，按图5开始备份路径探寻；Step4.若节点Xi为活动节点，其路径的维护频率与前置节点结合势成正比，若前置集合为空集，其等待时间为固定值T这里我们采用反比例函数确定等待时间Xi等待时间W(Xi) = T/I Prs (Xi) |。本发明实现过程通过以下步骤设置相关参数可以实现该路由机制(1)选取TTL设置机制，TTL控制着控制分组的传播范围，可以选取固定值也可以选取自适应机制，这里我们选用自适应机制设初始值为ΤΤ0，若2TT0后，未收到对应的回复分组，节点按函数f设置下一个探寻分组的TTL，f为单调增的凹函数；(2)取定时时长初始值T0，其值得大小应于路径长度相关，应满足于路径长度称反比，这里选取线性比例；(3)备份路径数上限的选取，路径越多对应的存储和维护开销越大，但能保持较高的传输性能。为实现两者均衡，我们使用固定上限3 ；(4)备份路径的选择策略选取，对于存在备份的情况，采用路径长度优先策略；(5)路由维护机制的选取，采用AODV协议中，Hello控制分组机制，在路由生命周期内，无数据分组传送的情况下，按固定频率发送和响应；(6)图6a_图6d给出了一种基于时序控制的备份路由探询过程。对于通过主路由探询获得的主路由A-B-C-G，节点A、B和C的探询等待时间为(1/2) T、(1/3) T和(1/4) T。 那么，C节点探询后将确定D和F为活动节点；该信息将为B节点所用，可以控制B的探询过程在较小范围内结束。同理，可以依次保证主路径的上游节点可以利用其下游节点的探询过程的结果，实现备份路由以较高的效率确定。
权利要求
1.基于节点特征的无线自组织网络容断路由生成方法，其特征在于包括以下步骤步骤1，源节点S向目标节点d发出通信请求时，源节点s检查其缓存路由表，若存在到目标节点d的路由信息则直接开始通信；否则，源节点s生成主路由探寻包RREQ-Pr，并广播至其邻居节点；步骤2，收到主路由探寻包RREQ-Pr的节点N，首先根据主路由探寻包RREQ-Pr中包含的源节点和第一跳节点以及各自对应的序列号信息判断是否已收到过该主路由探寻包 RREQ-Pr ；对于第一次收到的主路由探寻包，节点把自己的信息写入已经过路径(passed path, PP)，否则，丢弃该主路由探寻包；若N不是目标节点d，则节点N广播该主路由探寻包 RREQ-Pr至其邻居节点；若N是目标节点d，则节点N根据收到的主路由探寻包RREQ-Pr生成回复包RREP-Pr，并按所述已经过路径PP反向转发到源节点s ；源节点s根据收到的回复包RREP-Pr，添加多条节点不相交的源节点s到目标节点d的路径信息，更新路由表，并行利用这些路径实现通信；步骤3，用于传输数据的节点称为主活动节点，主活动节点探寻备份下一条节点，对于已知的主活动节点，满足下列条件的邻居节点成为该节点的备份下一跳节点a.存在通过该邻居节点到达目标节点的路径；b.加入a中路径后所构成的新路由不存在环路；节点Xi在成为主活动节点后，等待W(Xi) =T/I Prs (Xi) I时刻，然后，生成备份路径探寻包RREQ-Se，并广播至其邻居节点，其中Prs(Xi)表示Xi节点路由表中Xi的上游节点集合； T为常数，表示固定时长；步骤4，收到备份路径探寻包RREQ-k的节点M，根据备份路径探寻包RREQ-k中包含节点Xi的节点及其序列号信息，判读是否收为首次收到，对于首次收到的备份路径探寻包 RREQ-Se,若M属于(Xi)，则节点M丢弃该备份路径探寻包RREQ^e ；否则，根据其节点特征按下列方式处理该备份路径探寻包RREQ-k (I)M为主活动节点，M生成备份路由回复包RREP-Se，并转发到节点Xi，为一般活动节点，按已知路由转发该备份路径探寻包 RREQ-Se到主活动节点，C3)M为其他节点，M广播该备份路径探寻包RREQ^e至其邻居节点；Xi收到备份路由回复包RREP-k后，更新路由表，添加备份路径，并设置向Xi转发备份路由回复包RREP^e的节点为Xi的备份下一跳节点；若未发现可行的备份下一跳节点，则在W (Xi) = VlPrs(Xi) I时刻后，再次探询其备份路径；其中，所述步骤1中的路由表定义如下若节点N存在到目标节点d的路径信息，且χ为其下一跳，节点N的路由表中对应的信息表述如下Seq No d- > next hop χ, Seq No为d的序列号，若备份路径的下一跳为y，路由信息表不为:Seq No d_ > next hop χ :backup y ；所述步骤3中的上游节点集合定义如下设源节点s到目标节点d的路径为> X1- > . . . - > Xn，其中， =s，ι = d，如果 i < j+2，且j兴n，称Xi为\关于目标节点d的上游节点，所有上游节点构成的集合为该节点关于该条路径的上游节点集合；节点N到达节点d的上游节点集合为Prs (N)，为所有经过节点N到达d的路径中从源节点到达节点N的节点的并，即，若新建立的经过节点N到达目的节点d的路径为P，P中源节点到达N所经过的节点集合为Ps，那么，更新后的Prs (N) 为原I^rs (N)与I3S的并；所述步骤3中涉及的主活动节点定义、活动节点和次活动节点分类如下存在到达目标节点d路由信息的节点为一般活动节点；用于传输数据的一般活动节点为主活动节点；充当主活动节点备份路径的活动节点为次活动节点；未在路由中的网络节点为一般节点；对应地，通过节点缓存的路由表来加以区别。
2.根据权利要求1所述基于节点特征的无线自组织网络容断路由生成方法，其特征在于当前节点探知到与其相关的链路失效时，生成错误信息分组EERR，并把该分组广播向其邻居节点，同时删除自己路由表中的相关目的节点的条目；若存在数据分组需要经由失效链路转发，则启用其对应的备份路径，转发至下一跳节点备份，实现数据分组的不间断传输；当前节点收到错误信息分组EERR，若其路由表中存在受影响的目标节点路由信息，则删除该信息条目，并转发至上游节点；若不存在受影响的目标节点信息，则丢弃该错误信息分组EERR，由此构成容断路由的链路失效信息传播与响应机制。
3.根据权利要求1所述基于节点特征的无线自组织网络容断路由生成方法，其特征在于采用TTL机制实现控制包的传播，避免控制包的洪范，采用时钟机制调节控制分组的产生时间，采用由远及近的方针实现控制分组的错峰产生并提高控制分组的效率，其方法如下(1)TTL控制分组的传播范围，采用动态调节的方式选取，其数值的选取符合单调增的凹函数；(2)时钟控制用来实现节点行为产生，只有时钟到时的节点方能产生控制分组，其时间长短与其前置集合中节点的个数成反比例关系；(3)路由表中的路由信息生存时间用固定长度时钟控制，其长度与到源节点距离成反比例关系。
全文摘要
基于节点特征的无线自组织网络容断路由生成方法，首先源节点向目标节点发出通信请求，若存在到目标节点的路由信息则直接开始通信；否则，源节点生成主路由探寻包，并广播至其邻居节点；收到主路由探寻包的节点响应探寻报文，目标节点回复报文，搜索源节点到目标节点不相交的多条路径信息，接着主活动节点探寻备份下一跳节点，由此生成源节点到目标节点的容断保护路由，与现有的路由生成相比，该生成方法在继承分布式路由算法的优点的基础上，实现了用于传输数据节点的下一跳节点备份的构造，能保证在出现链路或节点失效的情况下，数据不间断的传输；通过引入动态的TTL和时钟控制机制，避免了控制包的全网洪范，具有实施简便，算法复杂度低的特点。
文档编号H04W40/04GK102572994SQ20121000683
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者孟坤, 林闯, 祝林 申请人:清华大学