一种应用于无线Mesh网中的位置辅助路由方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及到无线自组织网的路由协议研究，具体设及到一种应用于无线Mesh 网中的位置辅助路由协议LAWMP(LocationAidedWirelessMeshProtocol)。
【背景技术】
[0002] 无线Mesh网络是一种由Adhoc网络延伸而来的相对较新的技术，W其能够快速 部署成本较低的网络、易于覆盖有线网络难W覆盖的范围、自治愈、易还原、可扩展、大范围 多跳转发等优点，成为近些年来研究的热点。它利用多跳无线网状结构为移动用户提供宽 带接入，是WLAN与移动Adhoc网络的结合。与WLAN相比，它有多跳转发、站点间对等通信 的优点；与Adhoc相比，它拥有相对固定且电源充足的主干路由器，所W耗能问题考虑较 少。
[0003] 2006年2月，由全球各大通信公司和研究所组成的SEE-Mesh和Wi-Mesh任务 小组TGs联合提出802. 11s草案及其参考体系结构，2011年7月，该草案成为正式标 准。I邸E802. 11s标准是在IE邸802. 11WLAN基础上发展而来的增补协议，协议中PHY层 协议未做改变，主要增改了MAC协议和路由协议，而其默认的路由协议是混合路由协议 HWMP(HybridWirelessMeshProtocol)。
[0004] 混合路由协议HWMP结合了按需路由协议俯1Demand-化ivenrouting)的灵活性 和表驱动路由协议（t油le-化ivenrouting)速度快的特点，更适用于无线Mesh网络架构。 无线Mesh网络中设置了根节点，W作为网关节点连通其它网络。HWMP中的两种模式就是 建立在有无根节点的判断下；若无根节点，采取按需模式，选择RM-A0DV(Radio-MetricAd hocOn-demandDistanceVectorRouting)路由算法，采取PREQ广播的机制查询节点MP 到节点ROOT的路径；若有根节点，则选择按需路由和到根节点的先验式路由结合的方式， 采取利用先验信息的RAW^根通告帖获取路径。
[0005] 随着GPS的普及，位置信息成为路由过程中的一个强有利的辅助因素。但受环境 和成本的限制，并不是所有地方都能收到GI^S信号，该又使得基于位置的路由协议束之高 阁。然而，随着研究的深入，自主定位技术得到了迅猛的发展。借助来自邻居节点的已知位 置信息和测量而来的接收信号强度RSSUReceivedSi即alStrengthIndication)、信号 到达的时间TOA(TimeofArrival)、到达时间差TDOA(TimeDifferenceofArrival)或 者波达方向DOA值irectionofArrival),可W计算出不能收到GF*S信号的本节点位置信 息。自主定位算法与GI^S定位技术相辅相成，使得节点位置的获得成为一种普遍的可能，因 而促进了位置辅助的路由协议的发展。
[0006]典型的基于位置路由协议有LAR(LocationAidedRouting)、GPSR(Greedy PerimeterStatelessRouting)和GeoCast(GeographicAddressingandRouting)。LAR 的设计目的主要是为了限制参与寻址的节点数目，从而降低网络负载；GPSR的设计目的主 要是为了实现无状态路由，从而增强网络的扩展性。而GeoCast协议的设计是为了提供网 络协议与地理位置的结合，地理位置在协议中所起的作用类似于IP地址。
[0007] 在无线Mesh网中节点移动性不大，位置信息变化不频繁。因此，路由过程中加入 位置信息，可W大大减少路由洪泛广播，减少数据包发送时延和抖动，极大的提高路由效 率。若同时可W获得节点移动速度和方向，就可W降低路由寻路迂回，减少路由跳数，极大 地提局路由效率，减少资源占用率。
[0008] 综上所述，需要一种应用于无线Mesh网中的位置辅助路由方法。
【发明内容】
[000引技术问题：本发明的目的是提供一种减少了资源的占用，削弱了移动速度较大的 节点对路径选择的影响，大大提高了路由效率的应用于无线Mesh网中的位置辅助路由方 法。
[0010] 技术方案；本发明的应用于无线Mesh网中的位置辅助路由方法，包括如下步骤：
[0011] 1)无线Mesh网络中的分布式节点从GPS或在GPS的辅助下W自主定位的方法获 取本节点的位置信息；
[0012] 2)分布式节点W发送位置广播帖的形式周期性的将自己的位置信息传递给网内 其它节点，所述位置广播帖包括位置广播帖标志位、本节点Mac地址、位置坐标、移动速度、 方向W及判断该帖是否过期的序列号；
[0013] 3)网内每个节点W哈希链表的形式维护一个全网的Mac地址与位置信息的映射 表L-Mac，当本节点收到网内某个节点的位置广播帖的序列号比自己维护的L-Mac中该节 点的序列号更大时，更新本节点维护的L-Mac中该节点的Mac地址与位置信息的记录；
[0014] 4)源节点首先从映射表L-Mac中读出自己的位置信息、移动方向、移动速度大小 W及目的节点的位置信息，再W源节点到目的节点之间的距离为直径设置圆形捜索域，然 后W广播的形式发送路由请求帖；
[0015] 5)中间节点收到路由请求帖时，先判断自己是否在所述圆形捜索域内，若是，则转 发，并将自己的速度值累加入路由请求帖的速度域，否则丢弃该路由请求帖；
[0016] 6)目的节点收到路由请求帖后，选择其中速度域值最小的路径，即中间节点移动 最少的路径发送路由响应帖到源节点；
[0017] 7)源节点收到路由响应帖后，开始发送数据包。
[0018] 进一步地，步骤2)中分布式节点发送的位置广播帖为Beacon帖，同时W序列号 的大小判断该帖是否过期，每次广播前将序列号加1，W使序列号最大的广播帖为最新广播 帖，所述Mac地址和序列号唯一标识一次位置广播帖的发送。
[0019] 进一步地，所述步骤3)中，若节点收到的位置广播帖中的序列号大于原映射表 L-Mac中维护的该节点的序列号，则将该节点的记录更新。
[0020] 进一步地，所述步骤4)中，源节点读取位置信息的方法为；若源节点S要发信息给 目的节点T，则先根据目的节点T的Mac地址算出化sh链表的key值，再根据其指示的存储 地址，找到目的节点T对应的地址坐标；
[0021] 所述步骤4)中，圆形捜索域按照如下方法确定：
[0022] (1)若该节点静止或者运动速度V的方向与源节点到目的节点向量5T同向，则该 圆形寻找域根据W下解析式确定：
[0023]
[0024](2)若该节点运动速度V的方向与源节点到目的节点向量5T反向，夹角为0，速 度的获取间隔为t。，则圆形寻找域的直径扩大r"=八。，该圆形寻找域根据W下解析式确 定：
[00 巧]
[002引其中，源节点S坐标为（X,，y,)，目的节点T坐标为（X。yt)。
[0027] 有益效果；本发明的路由方法LAWMP与现有技术相比，具有W下优点：
[0028] 本发明方法是在原HWMP的基础上加入位置信息，路由过程中充分利用源节点和 目的节点的位置信息建立圆形捜索域，同时捜索域的范围随着源节点移动速度方向向量和 源节点到目的节点的方向向量的夹角做动态改变。该样做既缩小了广播帖的洪泛范围，又 确保节点有路可选。有益效果是减少了路径不必要的迂回，减少了资源的占用。同时路由 请求帖中加入速度域，将该路径经过的节点速度值累加，传递给目标节点，W便目标节点选 择长时链路发送响应帖，该样做削弱了移动速度较大的节点对路径选择的影响，大大提高 了路由效率。该路由方法加入了当下最热口的定位技术，同时考虑到节点的移动性带来的 不利影响并加W削弱，优化了无线Mesh网默认路由协议HWMP，W助无线Mesh网在应急响 应、军事通信、指挥交通等应用场景中有更出色的表现。
【附图说明】
[0029] 图1是位置信息广播帖LBC帖结构图；
[0030] 图2是移动速度与目标节点同向的路由原理图；
[0031] 图3是移动速度与目标节点反向的路由原理图；
[003引图4是HWMP路由小场景仿真图，其中图4a为源节点3在最右端时的场景图，图4b为源节点3移动到中间时的场景图，图4c为源节点3移动到左端时的场景图；
[0033] 图5是LAWMP路由小场景仿真图，其中图5a为源节点3在最右端时的场景图，图 化为源节点3移动到中间时的场景图，图5c为源节点3移动到左端时的场景图；
[0034] 图6是HWMP路由大场景仿真图；
[0035] 图7是LAWMP路由大场景仿真图；
[0036] 图8是无