一种在无线自组织网中基于感染节点的路由链路自恢复方法
【专利摘要】本发明是一种在无线自组织网中基于感染节点的路由链路自恢复方法，所属【技术领域】为无线通信技术。本发明所解决的问题是：在无线自组织网络中，由于节点运动速度高、网络拓扑变化快，为了维护路由而引入大量泛洪消息包，从而导致高负荷和高网络开销的问题。本发明所提出的方案是：通过对有限的感染节点进行泛洪替代对整个无线网络泛洪的方式，减少网络路由建立的开销。值得注意的是，本发明对于感染节点的标识不需要引入节点及其相邻节点额外的信息交换。一旦路由路径上的连接断开引起路由失效，新的路由发现过程将采取从局部到全局的方式建立。通过进行这一过程，路由将得到修复、增量式的改进，并且最终性能源节点到目的节点之间的最短路径。
【专利说明】一种在无线自组织网中基于感染节点的路由链路自恢复方法
一、【技术领域】:
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，是无线自组织网络中一种基于感染节点的路由链路自恢复方法。
二、【背景技术】:
[0002]无线自组织网络中算法的效率受到诸多因素的影响。其中用于算法控制包传输的开销很大程度是影响算法最终效率的最主要因素之一(譬如路由发现中的QUERY消息包等)。显然控制包越少，其算法的开销越低，效率越高。在传统的无线自组织网络路由算法中，出现由无线连接断开引起的路由失效问题，失效的路由将被失败的数据包转发过程检测到。而新的路由发现过程将被发起，用于构建新的有效路由。这个路由发现过程，通常都是采用向整个无线自组织网络中的节点泛洪一个QUERY消息包实现。而在这个泛洪过程由此引入了大量控制消息包，从而带米了低效的实现。而低效的无线自组织算法，带来的结果是更多的带宽消耗以及更低的续航能力。为了减少这一消息控制包所带来的消耗，传统的方法是从几方面入手。其一，减少路由失效的次数，也即增加路由的持久性。这些方法将在主路径之外，建立起若干与主路径最大分离的备用路径，从而在主路径失效后能够继续提供数据发。然而，多路径路由算法为了最小化路由发现开销，备用路径都是在主路径发现的同时被发现的，并且往往主路径的长度小于备用路径。换言之，主路径在具有更少跳数的情况下，其中存在一个连接断开的可能性小于备用路径。因此，往往主路作失效时，其他备用路径已经失效或者剩余有效时间很短。因此，多路径路由算法与单路径不可避免的需要面对同一个问题，一旦多路径路由失效，新的路由发现过程仍然需要发起，而泛洪所引入的大量负荷将不得不引入。减少消息包数量的另一个方法，是减少泛洪所引入消息包的数量。例如通过控制消息包转发的概率，减少消息包在泛洪过程中引入的负荷。这一方法对无线自组织网络乃至其他分布式网络的泛洪算法的效率带来了很大的提升；然而，该方法是只能通过控制转发的概率将整个网络消息包转发的数量降低，而不能有针对性的降低消息包数量，也即，不能够将消息包的转发限制在有效路径附近的节点内，而其他节点不参与消息包转发。
三、
【发明内容】
:
[0003]本发明所解决的问题是:在无线自组织网络中，由于节点运动速度过高、网络拓扑变化频繁，为了保证算法性能而引入大量泛洪消息包，从而导致高负荷和高网络开销的问题。本发明与无线自组织网络中传统的路由方法不同的是，本发明中的路由发现过程并不是向整个无线自组织网络中的节点泛洪QUERY消息包，而是仅仅向整个网络中节点的子集一感染节点一泛洪QUERY消息包。感染节点的提出是为了区别无线自组织网络中的与路由相关的有效节点与普通节点。本发明从而只针对有效节点泛洪消息包，减少路由发现及恢复过程中的网络开销。[0004]本发明定义感染节点为:一条路由链路的感染节点，为位于该路由中的节点及其一跳邻节点组成。发起感染泛洪最重要的是确定网络中哪些节点是感染节点。也即需要节点确定其本身是否位于路由的传输路径、或者是否为路由中继节点的邻节点。对于确定节点自身是路由节点无需额外的处理。而对于路由节点的邻节点，本发明在源节点生成数据时，会在数据包的包头加入一个序列号，用以区分数据包。一旦任意节点接收到一个数据包，则表示该节点受到传染，由于数据包必经路由链路发送，同时无线自组织网络采用无线方式传输数据，因此，所有感染节点必定收到该数据包。最终,所有位于数据传输过程中无线信号覆盖范围内的节点都将被感染，并且最近一次数据发送所感染的数据一定是该数据包所含有的序列号，用以区分不同的路由链路。
[0005]路由源节点将周期性的发起路由修复过程，改善路由路径；同时，一旦当前路由失效，源节点也将通过发起路由修复过程修复已失效的路由链路。在每一次路由修复过程中，源节点启动一次感染泛洪发送QUERY消息包。与传统无线自组织网络路由协议相似，QUERY消息包中携带了这一 QUERY消息包所经过的所有中继节点的列表，以及本次QUERY的序列号。同时，本方法中，每个QUERY消息包还携带了最近一次数据发送中所发送的数据包的序列号。所有收到QUERY消息包的中继节点，仅在本地数据包序列与QUERY消息包中包含的序列号一致时，才不重复将消息包再次广播出去。一旦第一个QUERY消息包到达目的节点，目的节点同样生成一个REPLY消息包，然后将QUERY消启、包包头所携带的中继节点列表加入到REPLY消息包的包头中，沿着QUERY消息包所经历的路径回溯到源节点。由于中继节点仅仅只会转发那些第一次被接收到的非重复消息包，因此这条路径可以看成是从源节点到目的节点之间的最短路径。
[0006]如果在感染节点中广播路由发现消息包无法建立一条有效的路由链路，则源节点将采用向整个网络泛洪消息包的方式，建立路由链路。
[0007]四、具体实施方法:
[0008]步骤1，当网络中源节点发送数据包时加入一个序列号，用以区分不同的路由路径;
[0009]步骤2，所有收到该数据包的节点，同时储存该数据包中的序列号，由此标记自身为该路径的感染节点；
[0010]步骤3，一旦无线自组织网络中路由失效，则发起路由修复过程，该过程中，源节点将该路由所对应的序列号加入QUERY包中；
[0011]步骤4，节点收到QUERY消息包后，检查该消息包中携带序列号是否与该节点所储存的序列号一致，只有当序列号一致时才转发该QUERY消息包；
[0012]步骤5，若目的节点收到该消息包，则以REPLY消息包回复源节点，从而建立路由；
[0013]步骤6，若目的节点没有收到该消息包，则源节点将在整个网络中发起泛洪，从而建立一条到达目的节点的路径。
【权利要求】
1.一种基于感染节点的路由链路自恢复方法，其特征包含以下几个步骤: A.当网络中源节点发送数据包时加入一个序列号，用以区分不同的路由路径； B.所有收到该数据包的节点，储存该数据包中的序列号，标记自身为序列号所代表路由链路的感染节点； C.路由修复过程中,源节点将该路由路径所对应的序列号加入QUERY包中； D.节点收到QUERY消息包后，检查该消息包中携带序列号是否与该节点所储存的序列号一致，只有当序列号一致时才转发该QUERY消息包； E.若目的节点收到该QUERY消息包，则以REPLY消息包回复源节点，从而建立路由；若目的节点没有收到该消息包，则源节点将在整个网络中发起泛洪，从而建立一条到达目的节点的路径。
【文档编号】H04W84/18GK103686915SQ201210325922
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月6日 优先权日:2012年9月6日
【发明者】于耀, 周余, 都思丹, 宋宇, 王自强, 袁杰, 李杨, 赵康链, 王研 申请人:南京大学