专利名称：一种分布式多径路由修复方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及无线自组织网络中的多径路由修复方法。
背景技术：
随着分布式无线网络技术和通信业务的发展，在分布式无线网络上承载的业务类型和QoS需求在不断增加，例如需要高速可靠传输的数据业务、需要实时传输的视频或音频业务等。在现有的分布式无线网络中，Ad hoc网络因其灵活的自组织性正受到越来越广泛的应用。一方面，Ad hoc网络组网方便灵活。Ad hoc网络无需设置任何的中心控制节点， 其中的所有节点地位均是平等的。网络中的节点不仅具有普通移动终端的收发数据功能， 而且还具有报文中继转发能力。当通信的源节点和目的节点不在直接通信范围内时，它们可以通过多个中间节点中继转发的形式进行多跳通信。另一方面，Ad hoc网络节点间的无线链路易受多种因素影响而产生中断，从而影响网络承载的业务传输。由于Ad hoc网络节点具有可移动和能量受限等特点，当节点由于移动或能量耗尽而导致网络拓扑结构变化时，现有的无线链路将会发生中断。此外，Ad hoc网络易受所处环境的无线干扰，也会使无线链路状态发生改变或中断。目前对于Adhoc网络中断链路的修复大多采用两种方式，一种是全局修复，即从通信的源节点开始，重新查找到达目的节点的路由。这种修复方式会在寻路过程中产生较大的时延和带宽开销。特别是当通信链路的中断是因为单个节点移动而造成的局部中断时，用全局修复的方法会带来较高的修复开销并严重降低系统利用率。另外一种常用的修复方式是局部修复，即从中断节点的邻居节点发起路由修复过程，在中断节点周边节点范围内进行重新选路。这种修复的影响范围较小，所带来的带宽和时间开销相对全局修复有所降低，但在较恶劣的通信环境中，网络中可能存在多个故障节点和多条中断链路，局部修复可能会失败。现有Ad hoc网络中断链路修复多采用Ad hoc网络路由协议的路由恢复技术。典型的Ad hoc 网络路由协议有以DSDV(Destination-Sequenced Distance-Vector Routing) 等为代表的先验式路由协议和以AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing)、 AOMDV(Ad hoc On-Demand Multipath Distance Vector Routing)等为代表的反应式路由协议。DSDV路由协议通过邻居节点间定期交互路由报文来生成并维护路由，其路由表项生成先于数据传送需求。当网络无线链路发生故障时，故障信息由故障节点的邻居节点探测并进行广播，该广播在网络中进行洪泛，当通信的源节点收到故障信息后，查找路由表中到达目的节点的其他替代路径，并将该路径作为修复路径。在拓扑变化较频繁的Ad hoc网络中，DSDV协议所维护的先验路由信息会很快失效，网络修复的成功率较低。AODV协议属于一种典型的反应式路由协议，当源节点向目的节点发送包时，源节点才会在网络中发起路由查找过程。当网络中的无线链路发生故障时候，故障节点向源节点方向发送故障信息，该信息沿原路径反方向向源节点转发，当源节点收到故障信息后将再次发起路由查找过程，通过广播查找一条到目的节点的新路径作为修复路径。虽然AODV 解决了 DSDV修复过程中先验路由信息的失效性问题，但其修复路径为单径，不能有效利用 Ad hoc网络中多条路径并行传输的能力。而AOMDV协议则引入了多径思想，通过获取多条无环和链路不相交的路径来实现多径传输，降低了网络连通性对单条路径的依赖度。即当网络中的某条链路发生故障时，根据AOMDV多径机制，源节点可以放弃发生故障的路径，而选择已建立的其他路径进行传输。CHAMP(CacHing And Multiple Path)协议利用包缓存机制和最短多径路由寻路机制在下游节点发生故障时，通过向其上游节点报告，由上游节点利用缓存机制重新将刚刚转发的报文按照最短多径寻路机制建立的备用路径进行转发，达到快速形成修复路径的目的。QRMP(QoS Routing with Mobility Prediction)协议则在节点移动产生传输路径故障时，由源节点以受限的泛洪方式发送路由重建请求，并利用节点移动性预测机制在源、 目的节点对之间寻找一条满足QoS需求的最稳路径来实现故障路径的修复。现有Ad hoc网络修复技术主要针对传输路径的连通性问题，将断开的路径以最快的方式进行修复，但没有考虑修复路径本身的抗毁性问题。例如Ad hoc网络某一区域受到持续的干扰，DSDV、AODV以及QRMP修复后形成的单径修复路径可能再次发生中断，这就会触发一次新的修复过程，由此造成过多的修复开销。其次，现有的一些技术在修复过程中没有考虑业务流的QoS需求，AOMDV和CHAMP 协议虽然存在多条可修复路径，但是没有根据业务流的带宽、时延、丢包率等服务需求参数进行合理选择。此外，现有修复技术往往没有考虑路径的修复开销，网络节点在修复过程中会消耗掉一定的资源，例如节点能量、传输带宽等，合理选择具有低开销值的修复方式是提高网络系统效率的有效手段。AODV和QRMP协议都是由源节点发起的路由修复，其修复过程未根据链路修复开销进行优化处理，将消耗过多的资源。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的无线自组织网络中路由修复存在的上述问题，提出了一种分布式多径路由修复方法。本发明的技术方案是一种分布式多径路由修复方法，具体包括如下步骤SI :当网络的一条通信链路中间的某个节点发生故障，该故障节点向着源方向的上游节点发送RRER报文，收到RRER报文的节点发起路由广播报文RREQ，寻找到达故障节点方向的下游节点的路由；S2 :对中间节点收到的RREQ报文进行判断，如果该RREQ报文为节点自己发送出去的报文或者该RREQ报文的源地址和请求ID出现在中间节点的历史记录中，则丢弃该报文； 如果该RREQ报文的源地址和请求ID未出现在该中间节点的历史记录中，则将该源地址和请求ID写到历史记录中，查找通往该报文目的地址的路径，转步骤S3 ；S3 :若找到的路径的目的序列号大于RREQ报文中的目的序列号，则表明找到了一条路径，在RREQ报文的修复路由参数中填写该节点与其上游节点之间的链路的参数信息， 向所存储目的节点的下一跳节点转发RREQ报文；同时该中间节点提取RREQ报文中的信息， 用来构建逆向路由表，以保证该路径被选中时数据包可以沿着所选路的相反方向进行传输，等待一定的时间AT，如果超时则删除逆向路由表；所述一定的时间AT应能保证RREQ 报文能够穿过整个网络并产生一个发送到源节点的RREP报文；S4 目的节点接收到RREQ报文分组后，等待至少Λ T秒的时间，在AT秒的时间内，对从不同路径到达的报文进行QoS参数以及修复路由参数进行提取，进行路由选路，对选择后的路由信息构建相应的RREP报文，最后目的节点单播这些RREP报文；各个RREP报文按照不同的逆向路由表回送给源节点，每经过一个中间节点，则跳计数加I并记录该报文的信息，为各条业务流建立前向路由表作为修复成功后节点使用的路由表；S5 :每个RREP报文按照中间节点的顺序逐跳回到源节点，每经过一个中间节点， RREP报文的跳计数加1，同时每个中间节点提取RREP报文的相关信息，构建前向路由表。进一步的,所述RREQ报文包括QoS参数和修复路由参数。更进一步的，所述QoS参数包含当前各个业务流的时延、带宽、丢包率，所述修复路由参数为从修复发起节点到修复目的节点之间所有相邻节点之间的链路的时延、带宽、 丢包率。步骤S4所述的进行路由选路的具体过程如下S41 目的节点将各条链路的QoS参数与业务流的QoS参数进行对比，选出可用的
流，构建带宽流量分配矩阵C
权利要求
1.一种分布式多径路由修复方法，具体包括如下步骤Si:当网络的一条通信链路中间的某个节点发生故障，该故障节点向着源方向的上游节点发送RRER报文，收到RRER报文的节点发起路由广播报文RREQ，寻找到达故障节点方向的下游节点的路由；52:对中间节点收到的RREQ报文进行判断，如果该RREQ报文为节点自己发送出去的报文或者该RREQ报文的源地址和请求ID出现在中间节点的历史记录中，则丢弃该报文；如果该RREQ报文的源地址和请求ID未出现在该中间节点的历史记录中，则将该源地址和请求 ID写到历史记录中，查找通往该报文目的地址的路径，转步骤S3 ；53:若找到的路径的目的序列号大于RREQ报文中的目的序列号，则表明找到了一条路径，在RREQ报文的修复路由参数中填写该节点与其上游节点之间的链路的参数信息，向所存储目的节点的下一跳节点转发RREQ报文；同时该中间节点提取RREQ报文中的信息，用来构建逆向路由表，以保证该路径被选中时数据包可以沿着所选路的相反方向进行传输，等待一定的时间AT，如果超时则删除逆向路由表；所述一定的时间AT应能保证RREQ报文能够穿过整个网络并产生一个发送到源节点的RREP报文；54目的节点接收到RREQ报文分组后，等待至少Λ T秒的时间，在Λ T秒的时间内，对从不同路径到达的报文进行QoS参数以及修复路由参数进行提取，进行路由选路，对选择后的路由信息构建相应的RREP报文，最后目的节点单播这些RREP报文；各个RREP报文按照不同的逆向路由表回送给源节点，每经过一个中间节点，则跳计数加I并记录该报文的信息，为各条业务流建立前向路由表作为修复成功后节点使用的路由表；55:每个RREP报文按照中间节点的顺序逐跳回到源节点，每经过一个中间节点，RREP 报文的跳计数加1，同时每个中间节点提取RREP报文的相关信息，构建前向路由表。
2.根据权利要求I所述的路由修复方法，其特征在于，所述RREQ报文包括QoS参数和修复路由参数。
3.根据权利要求I所述的路由修复方法，其特征在于，所述QoS参数包含当前各个业务流的时延、带宽、丢包率，所述修复路由参数为从修复发起节点到修复目的节点之间所有相邻节点之间的链路的时延、带宽、丢包率。
4.根据权利要求2或3所述的路由修复方法，其特征在于，步骤S4所述的进行路由选路的具体过程如下S41:目的节点将各条链路的QoS参数与业务流的QoS参数进行对比，选出可用的流，构建带宽流量分配矩阵
全文摘要
本发明公开了一种分布式多径路由修复方法，包括步骤收到RRER报文的节点发起路由查找；中间节点判断收到的RREQ报文；中间节点转发带链路参数的RREQ报文；目的节点对带参数RREQ报文进行路径选择；目的节点回送RREP报文，建立修复路由。本发明的方法针对Ad hoc网络中不同链路的传输特征并结合承载业务的QoS需求，在多条可选修复路径中，选择既能满足承载业务QoS需求，同时具有最小修复开销的多条传输路径实现网络修复，有效提升了修复收益和已修复网络的抗毁性。
文档编号H04W28/24GK102595458SQ20121007012
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者冷甦鹏, 张科, 毛玉明, 赵全鑫 申请人:电子科技大学