一种适用于无线网络的路由自愈方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线网络技术领域，特别是涉及一种无线网络的路由自愈技术。
【背景技术】
[0002] 无线移动自组网是一个由移动节点的集合临时和动态形成的多跳无线网络，它不 需要使用任何现有的网络基础设施或中心化管理，广泛应用于救灾、分布式协作计算和战 场自动化等场合。自组织、快速部署和无需任何固定基础设施的特点，使自组网作为一个重 要的和有前途的研宄领域受到极大关注。然而由于节点移动、信号干扰和功率损耗等因素 的影响，在自组网中本质上难以得到准确的链路状态信息和网络拓扑信息。另一方面，繁重 的业务流量、频繁的链路中断和网络分离将引发传输中断，造成数据包的延迟和丢失。无线 网络可以有效地增大了覆盖范围，增强了性能，覆盖范围的扩大对于解决目前运营商基站 之间覆盖盲区或者集中热点接入能力不足等问题是大有益处的。无线网络可以适用于多种 接入技术，不同应用技术对应于不同的应用场景，小到家庭宽带网络和小区网络，大到企业 网和城域网，无线网络技术均十分适用。
[0003] 麻省理工大学的研宄者提出了机会路由策略，它是一种用于无线多跳网络的路由 协议，充分利用无线网络的广播特性能进行数据传输。机会路由协议的基本思想：源节点向 目的节点发送一个数据包，首先发送给一个候选节点组A，根据某一度量，再从该节点组A 中选出最优节点a，a把数据包广播给另外一组候选节点B，而A组中除a以外的其它节点并 不广播此数据包.然后再从B组中选取最优节点b，b把该数据包广播给下一组节点C，如 此重复直到目的节点接收到数据包。机会路由协议从源节点到目的节点发送的数据包并不 是按一条固定的最佳路径传输，也就是说每次转发的数据包并不是单播给某一个节点，而 是充分利用无线网络的广播传输特性，每次数据包都转发给一组节点，这些节点根据它们 到目的节点的度量（Metric)来确定它们优先级，选择优先级最高的那个节点再次转发数 据包给另外一组节点，如此重复直到目的节点。
[0004] 传输过程中节点只能通过下一次更新的网络信息的到来更新网络信息，同时传输 性能依赖节点掌握网络信息的正确性和及时程度，由于没有及时的自愈机制，在网络拓扑 变化时无法及时了解网络的变化，影响优先级别判定的正确性和及时性，影响传输性能。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于无线网络的，实时性好的路由自 愈方法。
[0006] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种适用于无线网络的路由自 愈方法：
[0007] 数据传输过程中，源节点以单跳广播方式将之后的数据帧传输至目的节点；
[0008] 当节点发现本地路由表中上一跳节点失效或数据通信中断时触发问题自愈机 制：
[0009] 节点启动问题自愈机制后，周期发送HREQ跳数请求帧，HREQ中包含本节点地址、 目的节点的地址；
[0010] 邻居节点收到HREQ后查看本地路由表是否有到达该目的节点的路由信息，如否， 则转发HREQ至其它邻居节点，如是，邻居节点回复HREP跳数回应帧，HREP包含本节点地址、 目的节点的地址和到目的节点的跳数数值；
[0011] 发出HREQ的节点接收到HREP后以HREP中目的节点为目的地址、HREP中跳数数 值加1为跳数信息、发送HREP的节点地址为上一跳地址加入本地路由表中；当发出HREQ的 节点接收到多个HREP后，选择跳数数值小的HREP更新路由表。
[0012] 本发明能在发现问题时主动采取措施完成自愈，通过发送HREQ、接收HREP更新信 息。
[0013] 进一步的，本发明提供一种在单跳广播过程中通过竞争转发的方式选择下一跳中 间节点的方法。这种竞争转发的方式选择下一跳中间节点的方法本身就能在正常信息通信 过程中完成自愈，具体方法是：
[0014] 1)当前节点接收到需转发的帧，将接收到帧的单跳广播至所有邻居节点；
[0015] 2)各邻居节点接收到帧后查看帧内跳数数值，如果邻居节点自身到目的地址的跳 数小于等于该跳数数值，则该邻居节点成为转发竞争节点，转发竞争节点开始计时；
[0016] 3)转发竞争节点计时到达退避时间T后，判断退避时间内是否接收到CACK竞争转 发帧，如是，进入步骤4)，如否，进入步骤5);
[0017] 4)转发竞争节点放弃本次的转发竞争，查看CACK竞争转发帧中包含的CREQ中的 跳数数值，当自身到目的地址的跳数大于CREQ中的跳数数值，根据转发竞争节点自身到目 的地址的跳数与CREQ中的跳数数值的差值延长退避时间T，返回步骤2);
[0018] 5)转发竞争节点向所述当前节点发送CREQ，设置自身到目的地址的跳数为CREQ 中的跳数数值；
[0019] 6)当前节点接收到CREQ后，选择发送该CREQ的转发竞争节点为下一跳中间节点， 单跳广播CACK竞争转发帧至所有邻居节点，CACK中包含有CREQ中的跳数数值；
[0020] 7)下一跳中间节点接收到CACK后确认自身为转发数据的当前节点，当前节点将 接收到帧的单跳广播至所有邻居节点，返回步骤2)。
[0021] 通过邻居节点发送CREQ来选择下一跳节点能避开失效或负载过重的邻居节点， 正常自愈方式没有增加路由开销，问题自愈方式反应快速，影响的节点少，回复的速度快， 与数据发送机制天然结合，回复代价小。
[0022] 本发明的有益效果是，能更主动、更及时地完成无线网络中的路由自愈。
【附图说明】
[0023] 图1为实施例的问题自愈流程；
[0024] 图2为实施例中节点失效的网络拓扑图；
[0025] 图3为实施例中节点移动的网络拓扑图。
【具体实施方式】
[0026] 对于现有的机会路由方法，在数据传输过程中，源节点以单跳广播方式将之后的 数据帧传输至目的节点；当节点发现本地路由表中上一跳节点失效或数据通信中断时触发 本发明的问题自愈机制。
[0027] 本实施例给出一个优化实例，单跳广播基于一种新的在基于竞争转发选择下一跳 中间节点的方法，这样除了问题自愈机制之外，还能在正常数据时避开失效或负载过重的 邻居节点，这里称之为正常自愈机制。
[0028] 首先，给出应用了基于竞争转发选择下一跳中间节点的方法的一个路由方法的具 体流程：
[0029] 1)根节点路由建立：
[0030] 为全网设置一个固定的根节点；
[0031] 根节点周期向全网周期性广播PP通告帧；
[0032] 在每一个广播周期，网络中各节点收到PP后将PREP路径回应帧以单跳广播方式 传输至根节点，根节点根据接收到的PREP更新本地路由表；单跳广播过程中通过如权利要 求1所述竞争转发的方式选择下一跳中间节点；
[0033] 2)数据发送：
[0034] 当源节点未建立到目的节点的单向路由时，源节点先将数据帧以单跳广播方式传 输至根节点；单跳广播过程中通过竞争转发的方式选择下一跳中间节点；
[0035] 根节点接收到来自源节点的数据帧后，查找本地路由表，将数据帧单播至目的节 占.
[0036] 目的节点接收到来自源节点的数据帧后，判断数据帧是否经根节点转发，如是，目 的节点向全网广播PREQ广播路径请求帧至源节点，源节点接收到PREQ后，以单跳广播方式 将之后的数据帧传输至目的节点；如否，则直接以单跳广播方式将数据帧传输至目的节点； 单跳广播过程中通过竞争转发的方式选择下一跳中间节点。
[0037] 其中，基于竞争转发的下一跳中间节