专利名称：Ad Hoc网络中一种轻型位置服务实现方法
技术领域：
本发明应用于无线移动自组织网络(AdHoc网络)中，主要涉及路由层 的位置服务实现方法，为基于地理位置的路由协议提供服务支持。
背景技术：
目前应用于无线移动Ad Hoc网络的各类路由协议中，基于地理位置的 路由协议是公认的具有很好扩展性和有效性的路由方式。所有基于地理位置 路由协议都建立在两个共同假设之上首先所有网络节点能够准确获知自己 的实时位置信息，其次所有节点能够在通信之前获知目的节点的位置信息。 第一项假设可以通过GPS等定位系统实现，第二项假设则需要通过Ad Hoc 网络的位置服务提供支持。
现有的位置服务大都采用了客户/服务器模式。选取网络中部分节点作为 位置服务器，所有节点周期性上传位置信息到其位置服务器。当需要通信时， 通信源节点向相应的位置服务器请求目的节点位置信息，位置服务器给予响 应，返回已知的最新目标位置。如DLS， SLS等都采用了这种位置服务模式， 需要周期性地上传位置信息，以保持节点位置信息的新鲜性，但是这种方式 带来了较大的控制开销，增大了网络负担。GLS和GHLS等在上述位置服务 模式之上改进了位置服务器的选取。GLS引入了网格划分机制，GHLS引入 了家乡代理机制，并且二者都利用哈希函数选取位置服务器，上述机制的共 同作用增强了位置服务的可扩展性，在全网范围内均衡了位置服务引起的控制负载。但位置服务总体的负载还是过大，限制了基于地理位置的路由协议 应用于大规模网络。为了提高位置服务自身的可扩展性必须消除大规模的周 期性位置信息更新，有必要设计出新的结构体系，实现轻型负载位置服务。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供了一种Ad Hoc网络中 轻型位置服务实现方法，本发明消除周期性位置信息更新，位置服务的控制 负载明显降低，能够有效地为基于地理位置路由协议提供服务，很好地支持 其扩展性。
本发明的技术方案是这样实现的
假设Ad Hoc网络中每个节点都可以通过GPS等定位系统获得自身的位 置信息。
每个节点保存两个表， 一个是邻居列表(NeighborList),保存自身的邻 居信息，即邻居节点ID和其地理位置。另外一个是位置数据库(Location Database),该数据库包含了全网每个节点位置信息，每条信息包含节点ID、 地理位置以及与位置相关的时间戳。邻居列表通过邻居节点间周期性互发的 Hello包进行维护，实时更新邻居位置，增添新加入邻居并且删除久未更新的 过期邻居。位置数据库同样利用Hello包更新其中的节点位置信息，但节点 的过期位置信息并不删除。此外还利用网络数据业务捎带更新每一个途径转 发节点的位置数据库。
本发明的Ad Hoc网络中轻型位置服务实现方法包括两部分内容位置 数据库的建立、目标位置的追踪探寻。
位置数据库的建立步骤描述如下《te/ 7网络初始阶段邻居节点间广播Hello包通告自身位置信息，将全部 邻居位置信息存入邻居列表和位置数据库；
Step2检査本地位置数据库，如果新增记录数目足够多，则为新增记录建 立摘要，向邻居广播摘要；
5^pJ收到摘要则检查本地位置数据库。如果摘要包含本地位置数据库缺 少的记录，则向摘要源节点发起缺失记录请求；
&印4收到缺失请求的节点从本地数据库获取所需记录，以缺失响应的形 式返回给缺失请求源；
^印5收到缺失响应的节点，将返回记录存入本地数据库，然后转步骤2。
一对节点通信之前，如果双方不是邻居，那么源节点首先需要获知目标 节点的位置信息，在本发明中由目标节点的探寻追踪过程实现。
目标位置的追踪探寻步骤描述如下
&印/源节点生成位置请求包，査询本地位置数据库，获得目标节点历史 位置，将位置请求包发往该位置；
^印2转发节点收到位置请求包，如果自己是请求目标，则发起位置响应 包，返回当前位置给请求源节点，如果不是，则转步骤3;
&印3查询本地位置数据库，获得目标节点历史记录，如果本地记录较新， 则以本地信息更新请求包，否则以请求包中目标信息更新本地位置数据库， 更新完毕继续转发位置请求包；
Ste/v/源节点收到位置响应包，完成目标位置追踪。
本发明利用了 Ad Hoc网络节点在移动中相遇保存邻居位置信息的特性 完成位置信息的更新，同时充分挖掘了历史位置信息对目标节点进行追踪，从而实现了位置信息的请求。这一独特的位置服务机制，极大地降低了控制 负载，增强了可扩展性，能够为基于地理位置的路由协议提供高效支持。尤
其针对大规模网络，本发明的低负载特性将发挥显著效用。通过OPNETIO.O
平台下的仿真试验也验证了本发明的低负载高效特性。
图1是本发明位置数据库建立流程图； 图2是本发明目标位置追踪示意图； 下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施例方式
参照图1所示，其中假设Ad Hoc网络中每个节点都可以通过GPS等定 位系统获得自身的位置信息。
建立位置数据库之前首先需要建立邻居列表(NeighborList),保存自身 全部邻居的位置信息。邻居列表通过邻居节点间周期性互发的Hello包进行 维护，实时更新邻居位置，增添新加入的邻居，删除久未更新的过期邻居。 位置数据库(LocationDatabase)包含了全网每个节点位置信息。位置数据库 的后期维护同样利用Hello包更新其中的节点位置信息，但节点的过期位置 信息并不删除。
位置数据库的前期建立步骤
Sfe/^网络初始阶段邻居节点间广播Hello包，相互通告自身位置信息， 各节点将收到的全部邻居位置信息插入邻居列表和位置数据库；
^印2査询本地位置数据库，如果新增记录数目足够多，则为新增记录建 立摘要，在最近的一次Hello包广播中附加该摘要，将摘要告知所有邻居；^印J节点收到附加摘要的Hello包，则查询本地位置数据库。如果摘要 包含本地位置数据库缺少的记录，则发起缺失请求包，包中附加缺失记录摘 要，发送给摘要源节点；
^印^收到缺失请求包的节点，査询本地位置数据库获取缺失摘要指明的 记录，发起缺失响应包，包中附加全部缺失记录，返回给缺失请求源；
^"5收到缺失响应包的节点，将返回记录插入本地数据库表中，然后转 步骤2。
参照图2所示，其中，Snode表示通信源节点，Dnode表示通信目标节 点。Snode发起的位置请求包沿加粗实线表示的路径追踪Dnode。
曲线表示Snode和Dnode的运动轨迹。Snode与Dnode相遇在Po处，通 过邻居Hello包相互通告当时位置，并保存在各自的本地位置数据库中。以 相同的方式P!为node!与Dnode相遇位置，P2、 Pg类同。
Snode运动到当前位置后需要与Dnode通信，因此发起位置请求。Snode 查询本地位置数据库获得Dnode历史位置P。，将位置请求包发往P。。请求包 发往Po的途中，node!为中间转发节点，并且nodei为曾经与Dnode相遇在 Pi处，因此nodq以P,更新请求包，将位置请求包更改方向发往P,。按照相 同的方式，位置请求包将会继续由nodei发往node2，再到node3、 node4，最 终追踪到Dnode。
权利要求
1、Ad Hoc网络中一种轻型位置服务的实现方法，其特征在于首先在网络各节点处建立位置数据库，然后利用各位置数据库的信息执行目标追踪，位置数据库的建立包括以下步骤Step1网络初始阶段邻居节点间广播Hello包通告自身位置信息，将全部邻居位置信息存入邻居列表Neighbor List和位置数据库Location Database；Step2检查本地位置数据库，如果新增记录数目足够多，则为新增记录建立摘要，向邻居广播摘要；Step3收到摘要则检查本地位置数据库，如果摘要包含本地位置数据库缺少的记录，则向摘要源节点发起缺失记录请求；Step4收到缺失请求的节点从本地数据库获取所需记录，以缺失响应的形式返回给缺失请求源；Step5收到缺失响应的节点，将返回记录存入本地数据库，然后转步骤2。目标节点的追踪包括以下步骤Step1源节点生成位置请求包，查询本地位置数据库，获得目标节点历史位置，将位置请求包发往该位置；Step2转发节点收到位置请求包，如果自己是请求目标，则发起位置响应包，返回当前位置给请求源节点，如果不是，则转步骤3；Step3查询本地位置数据库，获得目标节点历史记录，如果本地记录较新，则以本地信息更新请求包；否则以请求包中目标信息更新本地位置数据库，更新完毕继续转发位置请求包；Step4源节点收到位置响应包，完成目标位置追踪。
2、 根据权利要求1所述的Ad Hoc网络中一种轻型位置服务的实现方法， 其特征在于，所述的邻居列表Neighbor List,保存自身的邻居信息，包括邻 居节点ID和其地理位置两项内容，邻居列表通过邻居节点间周期性互发的 Hello包进行维护，实时更新邻居位置，增添新加入邻居并且删除久未更新的 过期邻居。
3、 根据权利要求1所述的Ad Hoc网络中一种轻型位置服务的实现方法， 其特征在于，所述的位置数据库Location Database,包含了全网每个节点位 置信息，每条信息包含节点ID、地理位置以及与位置相关的时间戳三项内容， 位置数据库同样利用Hello包更新其中的节点位置信息，但节点的过期位置 信息并不删除，此外还利用网络数据业务捎带更新每一个途径转发节点的位 置数据库。
全文摘要
本发明公开了一种Ad Hoc网络中轻型位置服务的实现方法。该发明结合使用邻居列表和位置数据库，实现了目标节点的位置追踪，从而完成了位置服务的请求/响应任务。本发明的实现开销只有邻居列表和位置数据库的建立维护。二者的建立维护开销都限制在邻居间的控制信息交互，消除了大规模远距离的周期性位置信息更新开销，因此极大地降低了位置服务所引发的控制负载。并且被请求节点自身执行最终的位置响应，因此保证了响应信息的新鲜性。特别是在大规模的Ad Hoc网络中，本发明简单易行，可扩展性优良且保持位置信息新鲜性。
文档编号H04W84/18GK101448339SQ20081023651
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者杨新宇, 范小菁, 鹏 赵 申请人:西安交通大学