专利名称：无线自组织网的路由链路检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线网络通信领域，特别是涉及一种无线自组织网
(Mobile Ad hoc Network, MANET )的按需距离矢量(Ad hoc On-Demand Distance Vector, AODV )路由协议的路由链路检测方法及装置。
背景技术：
MANET，又称移动AdHoc网络，是由一组移动节点通过自组连4妻形 成的多跳无线网络，是一种与传统有基站无线网络相对的无中心结构通 信网。近年来，随着移动设备的小型化，MANET已经开始参与个人通信 网络的建立，成为超3G网络的重要网络接入形式。利用AdHoc进行组 网具有灵活、便捷和迅速的特点，相较于现有的一些有中心结构网络来 说，MANET具有更低的建设成本和更大的普及空间。例如，当发生自然 灾害、基础通信设施遭到破坏及作战小分队之间的相互联系等情况下， 这种无中心结构通信网就可以提供临时通信便利。
由于MANET是由若干节点所组成的一个移动自治系统，在一个无 线AdHoc网络中，节点之间通过多跳无线链路相互通信，所有的节点利 用共享的无线媒质相互联系，因而，节点之间路由的好坏，直接影响着 网络性能的优劣。目前，AODV路由协议是MANET中应用最广泛的一 种路由协议。
基于AODV协议，当节点要发送数据的时候先查找路由表，如果有 到目的节点的路径，则按路由表的下一跳转发，若没有(去往目的节点 的路由未知)，就会发起一个路由发现(Path Discovery )过程，即源节点 向邻居节点广播发送路由请求(RREQ, Route Request);中间节点(收 到非重复RREQ的邻居节点)以泛洪方式转发该RREQ,同时，建立或 更新到源节点的反向路由；当目的节点或某个收到RREQ的中间节点有 到目的节点的有效路由，则向中间节点发送RREQ的响应分组(RREP,
RouteReply)，并沿着反向路由以单播方式向源节点传播，当源节点收到 RREP时，从源节点到目的节点的路由就建立了。
为检测已建立的路由是否正常，并在某段路由异常时快速重建， AODV通过Hello消息、链路更新及链路断开后发RERR ( Route Error ) 包来进行^各由维护(Route Maintenance),具体过程如下每个节点按一 定周期(HELLO—INTERVAL,典型值为Is)发送Hello消息，目的地址 为广播地址，所有节点均接收来自邻居节点的Hello消息，如果在一段时 间内(ALLOWED—HELLO—LOSSxHELLOJNTERVAL,典型值为2x1s =2s)没有收到Hello消息，则判定到该节点的链路失效，接着沿它到源 节点的路径发送一个RERR (Route Error )消息。此时，在该节点到源节 点的路径上的各节点，接收到RERR消息并标记路由为无效；之后，源 节点再次启动路由发现过程，重新建立到目的节点的路由。由上述AODV 路由维护过程可见，当路由上的某一节点与其前后一跳节点之间的链路 中断时，及时而有效地检测链路失效事件以触发AODV^各由重建过程， 将直接影响网络的性能。
这种传统的基于周期性广播Hello消息并接收邻近节点的Hello消息 的链路连通判断方法，在网络轻负载情况下表现良好。然而，在网络负 载较大的情况下，则很难保证链路失效检测的实时性与有效性。部分原 因是由于其在路径选择时倾向于使用相同的节点作为中间节点，大量的 数据通过少量节点传输，引起网络的阻塞，从而导致较高的分组时延； 以及，由于实际中传输数据分组的电平信号与Hello消息的电平信号是不 一样的，所以这种传统的根据接收节点是否在一定时间内接收到Hello消 息的方式所判定的失效链路不 一 定准确，从而影响路由链路失效检测的 有效性。
因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如 何能够创新地提出一种MANET的链路失效检测机制，以提高链路失效 4企测的实时性与有效性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无线自组织网的路由链路检 测方法，以更有效地^是高路由链^各失效检测的实时性和有效性。
本发明所要解决的另 一 个技术问题是提供一种无线自组织网的路由 链路检测装置，用以保证上述方法在实际中的实现及应用。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种无线自组织网的
路由链路检测方法，包括
检测已建立路由的链路丟包率；
若所述链路丢包率超出参考阈值，则判定当前路由链路中断，并对 所述中断路由链路进行失效标记，以及，立即启动路由建立过程。
优选的，所述链路丟包率为路由链路上单播数据业务分组在一定时 间内的丢包率。
优选的，所述检测链路丟包率的步骤进一步包括
当接收到第一个链路丢包信号时，开启定时器设定超时时间，并设 置丢包信号计数器和分组发送计数器的初始值为0;
每发送一个数据业务分组，则所述分组发送计数器加1;以及，每接 收到一个链路丟包信号，则所述丟包信号计数器加1;
当定时器到时，则获取所述丟包信号计数器和分组发送计数器统计 的丟包信号数和分组发送数，并根据所述丢包信号数和分组发送数计算 当前i 各由的《连3各丟包率。
优选的，所述链路丢包信号由链路MAC层提供，所述定时器设定的 超时时间为l秒，所述参考阈值为10%—20%。
本发明实施例还公开了一种无线自组织网的路由链路检测装置，包
括
链路检测单元，用于检测已建立的路由的链路丟包率； 中断路由判定单元，用于在所述链路丢包率超出参考阈值时，判定
当前路由链路中断；
失效链路处理单元，用于对所述中断路由链路进行失效标记，并立
即启动路由建立过程。
优选的，所述链路检测单元进一步包括
初始化子单元，用于在接收到第一个链路丢包信号时，开启定时器 设定超时时间，并设置丢包信号计数器和分组发送计数器的初始值为0; 计数子单元，用于在每发送一个数据业务分组时，将所述分组发送
计数器加1;以及，在每接收到一个链路丟包信号时，将所述丢包信号计 数器加1;
统计子单元，用于在定时器到时，获取所述丟包信号计数器和分组 发送计数器统计的丟包信号数和分组发送数，并根据所述丟包信号数和 分组发送数计算当前路由的链路丟包率。
优选的，所述链路丢包信号由链路MAC层提供，所述定时器设定的 超时时间为l秒，所述参考阈值为10%—20%。
与现有技术相比，本发明具有以下优点
本发明利用在已建立路由上传送的单播数据业务分组计算链路丟包 率，并作为判定链路失效的条件，与现有的采用接收节点是否在一定时 间内接收到Hello消息来判定链路失效的方式更为恰当，其原因在于，实 际中传输数据分组的电平信号与Hello消息的电平信号是不一样的，采用 现有技术所判定的失效链路不够准确，而本发明链路检测结果符合单播 数据业务的实际收发状态，实时性和链路判断准确性均可得到保证。
本发明使用底层驱动提供的丢包信号对AODV进行改进，对软硬件 要求不高，无特殊保密算法，易于实现。
图1是本发明的一种无线自组织网的路由链路检测方法实施例的流 程图2是本发明的一种优选实施例中计算丢包率的流程图； 图3是丢包率随距离变化的特性曲线图4是本发明的一种无线自组织网的路由链路检测装置实施例的结 构框图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例的核心构思之一在于，使用底层驱动提供的丟包信号
对AODV路由维护进行改进，利用单播数据业务分组在一定时间内的丟 包率检测链路是否失效；解决了现有的AODV路由的链路失效检测机制 有效性和实时性较差的问题。
参考图1，示出了本发明的一种无线自组织网的路由链路检测方法实 施例的流程图，具体可以包括以下步骤
步骤IOI、检测已建立路由的链路丢包率；
在实际中，由于无线局域网IEEE802.il标准中广播和单播的覆盖范 围有差异，使链路检测结果符合单播数据业务分组的实际收发状态可以 有效提高链路失效检测的准确性，因而，本发明的一种优选实现方式在 于，所述丢包率可以为路由链路上单播数据业务分组在一定时间内的丢包率。
在具体实现中，所述链路丢包率的4企测过程可以参考图2,具体可以 包括以下子步骤
子步骤1011、链路MAC ( Media Access Control,介质访问控制)层 反馈链路丢包信号；当接收到第一个链路丢包信号时，执行以下子步骤；
例如，IEEE 802.11的标准规定，节点在发送完数据帧后，如果在一 定时间内没有收到通信对端发送的、确认接收到数据帧的ACK帧，则判 定发送失败并进行重发；若超过最大重传次数还无法成功发送则放弃， 此时无线网卡驱动程序会给出一个丢包信号IWEVTXDROP,表示通信链 路异常。
子步骤1012、开启定时器设定超时时间开始计时，并设置丢包信号 计数器和分组发送计数器的初始值为0;
子步骤1013、每发送一个数据业务分组，则所述分组发送计数器加 1;以及，每接收到一个链路丟包信号，则所述丢包信号计数器加1;
子步骤1014、当定时器到时，则获取所述丢包信号计数器和分组发
送计数器统计的丢包信号数和分组发送数，并根据所述丟包信号数和分 组发送数计算当前路由的链路丢包率。
在实际中应用图2所示的丟包率计算过程的一种情形可以为，在
AODV路由协议中，在已经建立的路由上传输数据分组，在各传输链路 上， 一旦发送数组帧失败，就可以检测到IWEVTXDROP信号。当收到 第一个IWEVTXDROP信号时，开启定时器，设定超时时间，设置分组 发送计数器Tx_count和丟包信号计数器Drop_count，并设置初值为0。 此后，每发送一个分组，则Tx—count力。1，每检测到一个IWEVTXDROP 信号，则Drop—count加1。当定时器到时，则按照以下公式计算丟包率 PLR=Drop—count/Tx—count
当然，本领域技术人员采用任一种检测链路丢包率的方法都是可行 的，例如，通过获取发送包总次数，将其与接收包回应总次数相减，再 将经过相减所得结果除以所述发送包总次数计算获得丢包率，本发明对 此无需加以限制。
步骤102、若所述链路丢包率超出参考阈值，则判定当前路由链路中 断，并对所述中断路由《连^各进行失效标记，以及，立即启动3各由建立过程。
经过大量的实验结果表明，丢包率随距离变化的特性曲线如图3所 示，从图中可以看出，数据分组传输初始5s内并无丢包，而随着距离的 增加丟包率上升，在30s时丢包率达到最大值1;在45s秒时网络断开， 丟包率随之下降为0。在具体实现中，为了保证链路失效检测的实时性和 有效性，可以采用"语音Qos受影响，，位置a的丢包率作为参考阈值， 一种 优选的参考阈值范围为10%—20%。
当然，在实际中根据各种业务质量要求的不同选择相应的参考阈值 即可，例如，针对数据语音业务选择参考阈值为15%—20%;针对视频流 媒体业务选择参考阈值为5%—10%等，本发明对此无需加以限制。
在实际中，若检测到路由链路中断，通常会重新启动路由建立过程。 在本发明实施例中，所述路由建立过程可以为AODV的一般路由建立过 程，例如，当节点要发送数据的时候先查找路由表，如果有到目的节点
的路径，则按路由表的下一跳转发，若没有源节点向邻节点广播RREQ, 收到非重复RREQ的节点建立或更新逆向路由后再把RREQ广^番出去， 直到目的节点或是有到目的节点有效路由的中间节点收到RREQ后沿着 逆向路径回复一个RREP到源节点。当RREP沿着逆向路径回传时建立 前向路由条目，这样源节点收到RREP时，从源到目的节点的路由就建 立了。
当然，本领域技术人员采用任一种路由建立、更新或修复方法都是 可行的，例如，当启动"本地修复"时，只对部分路由进行更新，即广播一 个RREQ给不可达节点，当有到不可达节点有效路由的中间节点或不可 达节点本身收到此RREQ后，就回复一个RREP给源节点，则到不可达 节点的路由重新建立。当不启动"本地修复，，时，新建一跳路由的方式等， 本发明对此无需加以限制。
参考图4,示出了本发明的一种无线自组织网的路由链路检测装置实
施例的结构框图，可以包括以下单元
链路检测单元401,用于检测已建立的路由的链路丟包率；
优选的，在本实施例中，所述《连^4全测单元801可以进一步包括以
下子单元
初始化子单元4011,用于在接收到第一个链路丢包信号时，开启定 时器设定超时时间，并设置丟包信号计数器和分组发送计数器的初始值 为0;
计数子单元4012,用于在每发送一个数据业务分组时，将所述分组 发送计数器加l;以及，在每接收到一个链路丟包信号时，将所述丢包信 号计数器加1;
统计子单元4013,用于在定时器到时，获取所述丢包信号计数器和 分组发送计数器统计的丢包信号数和分组发送数，并根据所述丢包信号 数和分组发送数计算当前路由的链路丟包率。
中断路由判定单元402，用于在所述链路丢包率超出参考阈值时，判 定当前路由链路中断，并对所述中断路由链路进行失效标记。
在具体实现中，本发明实施例还可以包括
失效链路处理单元403,用于当检测到路由链路中断时，重新启动路 由建立过程。
由于图4所示的装置实施例都可以对应适用于前述的各种方法实施 例中，所以描述较为简略，未详尽之处可以参见本说明书前面相应部分 的描述。
以上对本发明所提供的 一 种无线自组织网的路由链路检测方法和一 种无线自组织网的路由链路检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具 体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是 用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技 术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变 之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1、一种无线自组织网的路由链路检测方法，其特征在于，包括检测已建立路由的链路丢包率；若所述链路丢包率超出参考阈值，则判定当前路由链路中断，并对所述中断路由链路进行失效标记，以及，立即启动路由建立过程。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述链路丢包率为路由 链路上单播数据业务分组在一定时间内的丢包率。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测链路丢包率的 步骤进一步包括当接收到第一个链路丢包信号时，开启定时器设定超时时间，并设 置丟包信号计数器和分组发送计数器的初始值为0;每发送一个数据业务分组，则所述分组发送计数器加1;以及，每接 收到一个链路丢包信号，则所述丢包信号计数器加1;当定时器到时，则获取所述丢包信号计数器和分组发送计数器统计 的丢包信号数和分组发送数，并根据所述丢包信号数和分组发送数计算 当前路由的链路丟包率。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述链路丢包信号由链 路MAC层提供，所述定时器设定的超时时间为1秒，所述参考阈值为 10%—20%。
5、 一种无线自组织网的路由链路检测装置，其特征在于，包括 链路检测单元，用于检测已建立的路由的链路丟包率； 中断路由判定单元，用于在所述链路丟包率超出参考阈值时，判定当前路由链路中断；失效链路处理单元，用于对所述中断路由链路进行失效标记，并立 即启动路由建立过程。
6、 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述链路检测单元进一 步包括初始化子单元，用于在接收到第一个链路丟包信号时，开启定时器 设定超时时间，并设置丟包信号计数器和分组发送计数器的初始值为0;计数子单元，用于在每发送一个数据业务分组时，将所述分组发送 计数器加l;以及，在每接收到一个链路丟包信号时，将所述丟包信号计 数器加1;统计子单元，用于在定时器到时，获取所述丢包信号计数器和分组 发送计数器统计的丟包信号数和分组发送数，并根据所述丢包信号数和 分组发送数计算当前路由的链路丟包率。
7、如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述链路丢包信号 由链路MAC层提供，所述定时器设定的超时时间为l秒，所述参考阈值 为10%—20%。
全文摘要
本发明公开了一种无线自组织网的路由链路检测方法，包括检测已建立路由的链路丢包率；若所述链路丢包率超出参考阈值，则判定当前路由链路中断，并对所述中断路由链路进行失效标记，以及，立即启动路由建立过程。本发明利用单播数据业务分组在一定时间内的丢包率检测链路是否失效，提高了路由链路失效检测的实时性和有效性。
文档编号H04L12/56GK101394355SQ20081022516
公开日2009年3月25日 申请日期2008年10月29日 优先权日2008年10月29日
发明者刘志敏, 毅 杨, 菲 童, 谢姣颖 申请人:北京大学