一种基于olsr协议的移动自组织网络拥塞控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于最优化链路状态路由协议(OLSR)的移动自组织网络(MANET)拥塞控制方法，属于无线网络路由协议领域。
【背景技术】
[0002]移动自组织网络(MANET)是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机通信网络的一种类型。作为一种无中心、分布式控制的网络，MANET网络是一种自治无线多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，可以在不利用或不便利用现有网络基础设施的情况，提供一种通信支撑环境，拓宽了移动网络的应用场合。
[0003]具体来讲，MANET网络是由一组带有无线收发信息装置的移动节点组成的一个无线移动通信网络，它不依赖于预设的基础设施，网络中的移动节点利用自身的无线收发设备交换信息，当相互之间不在彼此的通信范围内时，可以借助其他中间节点的中继来实现多跳通信。中间节点帮助其他节点中继时，先接收前一个节点发送的分组，然后在向下一个节点转发以实现中继，所以也称为分组无线网或多跳网。MANET是一个多跳的临时性无中心网络，可以在任何时刻、任何地点快速构建，网络中每个节点可以自由移动、地位相等。
[0004]与传统的网络相比MANET网络具有显著特点:
[0005](I)自组织
[0006]MANET网络的节点通过分布式算法来协调彼此的行为，无需人工干预和任何其它预置的网络设施，可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。
[0007](2)无中心
[0008]MANET网络不存在类似基站的集中网络中心控制点，没有严格的控制中心，节点可以随时加入和离开网络。任何单个节点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。
[0009](3)多跳路由
[0010]由于节点无线通信覆盖范围有限，因此当它要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的转发。此外MANET网络中的多跳路由是由普通节点协作完成的，而不是由专用的路由设备(如路由器)完成的。
[0011](4)动态网络拓扑
[0012]MANET网络节点能够以任意速度和任意方式在网中移动，网络拓扑随时可能发生变化，而且变化的方式和速度都难以预测。
[0013]MANET网络中的每个MANET节点兼备路由器和用户终端两种功能。一方面，节点作为主机运行面向用户的应用程序；另一方面，节点作为路由器需要运行相关的路由协议。传统网络的路由协议不完全适用于Ad Hoc网络，因此经过多年研究，产生了多种适用于AdHoc网络的路由协议。
[0014]OLSR协议是一种基于链路状态算法的先验式路由协议，它是对标准链路状态路由协议进行了一定的优化而形成的。通过在全网范围内周期性地交换网络拓扑信息和链路状态信息，OLSR协议的每个节点都可以掌握全网拓扑的最新信息。由于MANET网络中的节点具有移动性，网络拓扑结构处于不断变化中，因此就需要实时更新本地的路由信息，也即需要网络中的每个节点不断地向周围节点广播自己在当前网络中的位置。但无线网络中的带宽资源有限与广播需要花费较大开销成为了主动路由协议中的一个矛盾点，OLSR的主要目的就是为了有效地限制节点的广播信息。
[0015]OLSR主要采用两种方法来减少广播开销:一种是多跳中继(Mult1-PointRelay，MPR)，每个节点在自己的一跳邻居节点中选择一部分节点(而非全部)作为自己的MPR，由MPR代替所有节点转发链路状态消息，实现路由控制消息的选择性洪泛；另一种是压缩链路状态信息，这是因为链路状态信息只描述了与MPR之间的链路，而没有描述与所有的一跳邻居节点之间的链路。如图1所示。
【发明内容】
[0016]本发明的目的是在MANET网络数据传输路径上的MPR转发节点出现拥塞时，通过改进OLSR设计一种基于OLSR协议的MANET网络拥塞控制方法。
[0017]本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0018]本方法的基本思想是利用OLSR协议中，邻居节点间路由表的定期广播更新功能，通过信道占用率及转发缓冲区占用率筛选备选转发节点，以获取特定目的节点更多的转发节点，分散转发路径，降低网络中的拥塞程度。
[0019]—种基于OLSR协议的MANET网络拥塞控制方法，通过如下步骤实现:
[0020]步骤一、在运行OLSR协议节点路由表中，增加一个信道占用率表项，定义为channel_occupancy_rate，用来记录本节点的信道占用情况。增加一个转发缓冲区占用率表项，定义为trans_buffer_occupancy_rate，用来记录本节点的转发缓冲区占用情况。
[0021]步骤二、广播本地路由表。在节点广播本地路由表时，连同新增的channel_occupancy_rate 矛口 trans_buffer_occupancy_rate 一?ο
[0022]步骤三、收到MPR节点路由表广播时，判断MPR的信道占用率是否超过上限阈值nl，或者转发缓冲区占用率是否超过上限阈值n2，如果没有超限，则采用标准OLSR方法更新自己的转发路由表，如果超限，则在保留原有MPR转发节点信息的同时，尝试在其他邻居节点路由表广播中，为下一跳是占用率超限的MPR转发节点的目的节点，增加新的备用MPR转发节点。
[0023]新增备选MPR节点的必须同时满足下列条件:
[0024](I) channel_occupancy_rate 不超过 nl。
[0025](2) trans_bufTer_occupancy_rate 不超过 η2。
[0026](3)除原 MPR 节点外 channel_occupancy_rate 与
[0027]trans_buffer_occupancy_rate之和，在所有邻居节点中最低。
[0028]新增转发节点的上限设定为m。也就是说，当MPR和备选MPR的总数达到m+1时，无论各个MPR是否超限，都不再为同一目的节点新增备选MPR节点，以防止出现泛洪广播。
[0029]步骤四、如果有数据要发送，为MPR超限的目的节点，选用备用MPR节点发送数据。
[0030]步骤五、判断备用MPR节点是否过期，如果没有过期，则继续保留；如果已经过期，则判断原有MPR节点信道占用率是否降到下限阈值nl’以下，并且转发缓冲区占用率是否降到n2’以下(nl>nl’，n2>n2’，以防止反复增加备用节点形成抖动)。如果此时原有MPR信道占用率已经降到nl’以下，并且转发缓冲区占用率已经降到n2’以下，则删除备用MPR节点，恢复为常规OLSR协议更新路由表。如果此时原有MPR信道占用率高于nl’，或者转发缓冲区占用率高于n2’，则刷新备用MPR的生存周期，延长其有效期。
[0031]步骤六、查看是否接收到邻居MPR节点发送来的路由表信息，如果有，则转到步骤三，如果没有，则进行数据转发或者步骤二。
[0032]有益效果
[0033](I)本方法基于OLSR主动路由算法，并且仅在路由表广播时增加两个占用率表项，对整个系统增加的运算负担非常小，便于在实际应用中实施。通过设置备选MPR节点，预防拥塞节点丢包现象，降低数据重传概率。
[0034](2)本方法可以实时获取网络的拓扑结构以及节点信息，并可以根据信道及转发缓冲区占用率情况，实时更新转发路由表中的转发节点，从而保证了对整个网络的正常控制，防止形成拥塞点及泛洪广播。
[0035](3)本方法不仅适用于采用OLSR协议的MANET无线自组织网络，也适用于采用此协议的有线网络。
【附图说明】
[0036]图1为OLSR协议MPR转发节点；
[0037]图2为容易形成拥塞点的情况；
[0038]图3为图2场景下节点I和节点2中的路由表(局部)；
[0039]图4为改进OLSR协议，MPR节点3出现拥塞情况时，节点I和节点2中的路由表(局部)；
[0040]图5为改进OLSR协议后，出现拥塞情况时的转发路径。
【具体实施方式】
[0041 ] 下面结合附图，具体说明本发明的实施方式和实施步骤。
[0042]由OLSR控制泛洪的方法可知，某节点接收到邻居节点广播的路由信息后，并不会将所有邻居节点列为自己的MPR转发节点，而只是有选择的保留与目的节点有关的一个。因此在某些网络拓扑条件下，会出现两个甚至更多节点，将同一个节点选做MPR转发节点的情况，如图2所示。图2中节点I有两个邻居节点:7、3，节点2有两个邻居节点:3、8。其中节点3被节点I和2同时选做MPR节点。此时节点I和2中的转发路由表局部情况如图3所示。当节点1、2有大量数据要通过节点3转发时，则在节点3上发生拥塞的概率就会急剧上升。直