一种Ad Hoc网络路由的维护方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种AdHoc网络路由的维护方法，属于无线通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 移动AdHoc网络（MANET，MobileAdhocNetwork)是由一组带有无线收发装置 的节点组成的一个多跳、自组织的网络。最早的AdHoc网络应用可以追溯到1972年的美 国国防部高级研宄规划署（DARPA)的分组无线网络（PacketRadioNetwork，PRNet)计划。 PRNet以分布式体系为特征，旨在战场环境下利用分组无线网进行数据通信。1983年DARPA 又研发了抗毁无线网络（SurvivableRadioNetworks，SURANs)，开发新的网络算法，提高 网络的可扩展性。并于1987年开发出低成本分组无线（Low-costPacketRadio，LPR)技 术。1996年IETF成立了MANET工作组，移动AdHoc网络的特征、要求和应用环境在1999 年RFC2501文档中公布出来。
[0003] 移动AdHoc网络拓扑结构变化频繁，传统的距离矢量和链路状态路由协议因此 不适用于AdHoc网络，有必要为AdHoc网络设计专门的路由协议。
[0004] 目前，已经开发出许多AdHoc网络路由协议，文献[AbolhasanM,WysockiT, DutkiewiczE.Areviewofroutingprotocolsformobileadhocnetworks[J].Ad hocnetworks, 2004，2(1): 1-22.]将路由协议被分为3类：主动路由、被动路由和混合 路由。
[0005] AdHoc按需距离矢量（Ad-hocOn-demandDistanceVector，A0DV)路由协议由文 献[PerkinsCE,RoyerEM.Ad-hocon-demanddistancevectorrouting[C].Mobile ComputingSystemsandApplications, 1999.Proceedings.WMCSA' 99.SecondIEEE Workshopon.IEEE, 1999: 90-100.]提出，属于按需路由协议，借鉴了DSR协议中的路由 发现和路由维护过程，不同的是A0DV协议使用的是传统路由表中的逐跳路由，此外引入了 DSDV协议的目的节点序列号用于避免形成路由环路。与表驱动路由协议相比，A0DV中的节 点不需要维护关于整个网络拓扑的链路信息，路由协议的路由控制开销低。
[0006] 目前，对A0DV路由协议的改进方法主要有备份路由、位置感知、拓扑信息增加等。 文献[LeeSJ,GerlaM.A0DV-BR:Backuproutinginadhocnetworks[C].Wireless CommunicationsandNetworkingConfernce, 2000.WCNC. 2000IEEE.IEEE, 2000, 3: 1311-1316.]提出了A0DV-BR路由协议，修改路由应答为广播方式，通过在非主路径上 的节点对路由应答消息的监听，形成备份路由，当链路断开时，采用备份路由传输数据。文 献[AyashM,MikkiM,YimK.ImprovedA0DVroutingprotocoltocopewithhigh overheadinhighmobilityMANETs[C].InnovativeMobileandInternetServices inUbiquitousComputing(IMIS), 2012SixthInternationalConferenceon.IEEE, 2012: 244-251.]提出了A0DV-LAR路由协议，借助GPS提供的位置信息，根据源节点和 目的节点的位置信息，将泛洪的路由请求消息控制在一个有限的区域内。文献[Gwalani S,Belding-RoyerEM,PerkinsCE.A0DV-PA:A0DVwithpathaccumulation[C]. Communications, 2003.ICC' 03.IEEEInternationalConferenceon.IEEE, 2003，1: 527-531.]提出了AODV-PA路由协议，在控制消息中加入路由链路上的多跳节点信息，增加 适量的拓扑信息冗余有利于降低路由发现频率。
【发明内容】
[0007] 本发明针对现有的AdHoc网络路由发现过程中，源节点仅以应答消息中的目的节 点序列号和跳数为判据，保留一条到目的节点的路由，而将另一条可能有效的路由丢弃，提 供一种充分利用路由应答消息，有效维护AdHoc网络中源节点和目的节点稳定数据传输的 方法。
[0008] 实现本发明目的的技术方案是提供一种AdHoc网络路由的维护方法，在路由发现 过程中，建立备份路由，源节点形成主路由和备份路由；在路由维护过程中，源节点和源节 点主路由上的下一跳节点协同进行链路状态的检测；源节点根据链路状态的检测结果，确 定是否采用备份路由传输数据； 建立备份路由，源节点形成主路由和备份路由，包括如下步骤： (1) 目的节点根据接收到的路由请求，向源节点单播路由应答消息； (2) 中间节点接收到路由应答消息后，对路由应答消息中的源节点地址和该路由应答 消息中的发送节点地址是否一致进行判别；若路由应答消息中的源节点地址和该路由应答 消息中的发送节点地址一致，表明本节点为目的节点的邻居节点，则执行在本节点查找路 由表中是否有到达路由应答消息中目的节点的路由，若有则建立正向路由并转发路由应答 消息，反之则丢弃该路由应答消息； 若路由应答消息中的源节点地址和该路由应答消息中的发送节点地址不一致，表明本 节点不是目的节点的邻居节点，若本节点是该路由应答消息要单播的节点，则建立正向路 由并转发该路由应答消息，否则，丢弃该路由应答消息； (3) 源节点对最先到达的两条路由应答消息进行处理，建立主路由和备份路由； 源节点和源节点主路由上的下一跳节点协同进行链路状态的检测，包括如下步骤： (1) 源节点完成路由发现过程后，开始进行数据包的发送，发送完第一个数据包后，启 动源节点计数器，源节点每发送一次数据源节点计数器加1 ; (2) 源节点主路由上的下一跳节点接收到源节点发送的第一个数据包后，判断是否为 单播给本节点的，若不是，则判断是否收到两种下一跳节点地址的数据包，且数据包来自相 同目的节点和包发送节点：若收到，则表明本节点是非主备路由链路上的节点，清除该目的 节点的路由表；反之，则继续接收数据包； 如果是单播给本节点的，则启动中间节点计数器，中间节点每收到一次单播给本节点 的数据中间节点计数器加1 ; (3) 源节点主路由上的下一跳节点的中间节点计数器计数值达到检测阈值，则源节点 主路由上的下一跳节点便发送一次链路状态检测消息给源节点，随后将中间节点计数器清 零复位，作为中间节点计数器计数周期新的开始，并继续接收数据； (4) 源节点接收到源节点主路由上的下一跳节点的链路状态检测消息后，将源节点计 数器清零复位，作为源节点计数器计数周期新的开始，并继续发送数据； (5) 不断重复步骤（1)~（4)，直到源节点主路由上的下一跳节点失效； 源节点主路由上的下一跳节点失效后，源节点无法接收到链路状态检测消息，则进行 备份路由的切换，包括如下步骤： (1)源节点由于无法接收到源节点主路由上的下一跳节点链路状态检测消息，源节点 计数器计数变量将超过超时阈值，则源节点切换为备份路由传输数据。
[0009] 本发明所述的检测阈值具体可设为100次，超时阈值可设为28800次。
[0010] 参见附图1，它是本发明提供的AdHoc网络路由维护方案的工作原理示意图。节 点1为源节点，节点4为目的节点，节点2和节点3为中间节点，节点1要向节点4传输数 据。在进行A0DV路由发现的过程中，由于节点2和节点3均接收到节点4发送的路由应答 消息，并且判断自身为目的节点4的邻居节点，均要转发路由应答消息，由于节点3距离节 点1和节点4较近，节点1会先收到节点3发送的路由应答消息，将路径1-3-4对应的路由 作为主路由；由于节点2距离节点1和节点4较远，节点1将会后收到节点2发送的路由应 答消息，将路径1-2-4对应的路由作为备份路由。路由发现过程结束后，节点1将开始向节 点4发送数据。
[0011] 节点1通过链路状态检测机制判断节点3是否失效，当检测到节点3不再发送链 路状态检测消息后，节点1便使用路径1-2-4对应的备份路由，向节点4发送数据。
[0012] 在AdHoc网络中，源节点对可能接收到的两条路由应答消息，仅保留一条目的节 点序列号较大或者目的节点序列号相同且跳数较少的作为路由，尽管另一条路由可能是有 效的也会被丢弃。为了减少对路由应答消息使用不充分的问题，本发明采用源节点备份路 由建立机制，以及采用源节点和源节点主路由上的下一跳节