一种基于分布式网络负载感知的路由方法与流程

本发明涉及通信网络
技术领域：
，尤其是通信网络中的一种路由协议。
背景技术：
：分布式adhoc网络中，源节点和目的节点往往需要通过多跳的方式传输数据。源节点需要选择一条或多条路径向目的节点传输数据，这个过程称作路由。一般地，将任意时刻无线环境中传输的数据量称为网络负载。无线网络和通信具有广播特性与波动特性。其中，广播特性是指在收、发双方进行数据传输的同时均会对其周边一定范围内的节点造成干扰，从而对网络负载造成影响。波动特性是指随着时间的推移，信道质量和网络负载处于不断变化中，因此网络负载的实时变化状况影响到传输链路的质量以及端到端路由的质量。综上所述，对网络负载的识别和感知有利于路由协议的优化与设计。技术实现要素：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于分布式网络负载感知的路由方法，通过节点间分布式协作来感知网络负载数值，并选择网络负载低的路径来转发数据包，从而保障端到端传输的质量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：步骤1，每一个网络节点通过侦听周边节点发送数据包以及自身发送数据包历史信息不断更新自身的归一化网络负载，步骤如下：设当前时刻为t0，每个节点统计时间窗[t0-T，t0]内自身共发送的实际负载量P1，其中T为时间窗口大小；每个节点统计时间窗[t0-T，t0]内侦听到的其他节点的实际负载量P2；每个节点计算统计时间窗[t0-T，t0]内的总负载P＝(P1+P2)/T；每一个节点计算归一化网络负载其中f(·)表示从P到的单一映射，且要求步骤2，源节点S有数据需要向目的节点D发送，计算备选路径的路径归一化网络负载，步骤如下：源节点根据按需路由方式或者表驱动路由方式获取多条备选路径信息L1,L2,L3...；计算每条路径的归一化网络负载感知结果，l路径的归一化负载感知结果或其中μli表示l路径上第li段链路发送节点的归一化负载感知结果，L是该路径上包含的总的节点个数；步骤3，源节点S执行路径选择，步骤如下：如果是单路径路由，选择最大的归一化负载感知结果的路径做为路由选择的结果，最大的归一化负载感知结果的路径就是负载最低的路径；如果是多条路径路由，按照比例关系实现业务量的分流，其中Lsrc,dest代表源节点到目的节点的所有路径的集合，Nl1代表某条路径的路由的业务量所占的源节点需要发送的总的业务量的比例因子，(hopl1*ηl1)代表某条路径的归一化负载感知结果与其包含的链路段个数的乘积。本发明的有益效果是：基于网络负载感知的结果实现路由决策，有利于网络路由的可靠性以及负载均衡。附图说明图1是中间节点收到包的处理流程图；图2是目的节点收到包的处理流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：步骤1：每一个网络节点通过侦听周边节点发送数据包以及自身发送数据包历史信息不断更新自身的归一化网络负载。步骤1.1设当前时刻为t0，每个节点统计时间窗[t0-T，t0]内自身共发送的实际负载量P1，单位为bit。其中T为时间窗口大小，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定。步骤1.2设当前时刻为t0，每个节点统计时间窗[t0-T，t0]内侦听到的其他节点的实际负载量P2，单位为bit。其中T为时间窗口大小，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定。步骤1.3设当前时刻为t0，每个节点计算统计时间窗[t0-T，t0]内的总负载，计算方法为P＝(P1+P2)/T。其中T为时间窗口大小，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定。步骤1.4设当前时刻为t0，每一个节点计算归一化网络负载计算方法为其中f(·)表示从P到的单一映射，且要求越大表示负载越低，越小表示负载越高。一种可能的计算方法为(P/最大允许网络负载)。最大允许网络负载与丢包率有关，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定，本专利不特指。步骤2：源节点S有数据需要向目的节点D发送，计算备选路径的路径归一化网络负载。步骤2.1源节点根据按需路由方式或者表驱动路由方式获取多条备选路径信息，记为L1,L2,L3…。其中按需路由方式或者表驱动路由方式为无线自组织网路由领域内的经典方式，为本领域研究人员所熟知。步骤2.2根据步骤1中的网络负载感知数值依据公式计算每条路径的归一化网络负载感知结果。用下面的公式来说明。或其中μli表示某个l路径上第li段链路发送节点的归一化负载感知结果。μl某个l路径的归一化负载感知结果，其中L是该路径上包含的总的节点个数。之后转入步骤3；步骤3：源节点S执行路径选择。步骤3.1：如果是单路径路由，选择最大的归一化负载感知结果的路径做为路由选择的结果，最大的归一化负载感知结果的路径就是负载最低的路径，即max{某个i路径的归一化负载感知结果×跳数}，i取完所有可能的路径。步骤3.2：如果是多条路径路由，可按照下述比例关系实现业务量的分流。具体地用下面的公式来说明。其中Lsrc,dest代表源节点到目的节点的所有路径的集合，Nl1代表某条路径的路由的业务量所占的源节点需要发送的总的业务量的比例因子。(hopl1*ηl1)代表某条路径的归一化负载感知结果与其包含的链路段个数的乘积。例1、基于按需路由的分布式网络负载感知方法，步骤如下：步骤1：每一个网络节点通过侦听周边节点发送数据包以及自身发送数据包历史信息不断更新自身的归一化网络负载值。步骤1.1设当前时刻为t0，每个节点统计时间窗[t0-T，t0]内自身共发送的实际负载量P1，单位为bit。其中T为时间窗口大小，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定。步骤1.2设当前时刻为t0，每个节点统计时间窗[t0-T，t0]内侦听到的其他节点的实际负载量P2，单位为bit。其中T为时间窗口大小，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定。步骤1.3设当前时刻为t0，每个节点计算统计时间窗[t0-T，t0]内的总负载，计算方法为P＝(P1+P2)/T。其中T为时间窗口大小，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定。步骤1.4设当前时刻为t0，每一个节点计算归一化网络负载计算方法为其中f(·)表示从P到的单一映射，且要求越大表示负载越低，越小表示负载越高。一种可能的计算方法为(P/最大允许网络负载)。最大允许网络负载与丢包率有关，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定，本专利不特指。步骤2：源节点发起路由查找过程。步骤2.1源节点以广播形式发送路由查找包，查找包中包含源节点、目的节点、可允许的最大跳数等信息。步骤2.2中间节点收到路由查找报包后：如果已经达到可允许的最大跳数，则丢弃；否则，将自己填入中间节点列表，并将其广播出去。图1为中间节点收到包的处理流程。步骤2.3目的节点收到路由查找包后：采用单播形式按照中间节点列表反向发送路由查找应答包，应答包中包含源节点、目的节点、详细路径、目的节点最新的归一化的负载感知结果。图2为目的节点收到包的处理流程。步骤3：路由查找应答过程：若某节点收到路由查找应答包，首先判断其媒体接入控制(MediaAccessControl，MAC包)头的目的地址。若目的地址不是自身，则丢弃；反之将其归一化网络负载感知结果填入路由查找应答包中的相关域中。图1为中间节点收到包的处理流程。步骤3.1中间节点接收到路由查找应答包，判断其媒体接入控制(MediaAccessControl，MAC包)头的目的地址，若不是，执行步骤3.2；否则，执行步骤3.3.步骤3.2丢弃该包。步骤3.3将其归一化网络负载感知结果填入路由查找应答包中的相关域中，并根据包中的详细路径将该包转至下一跳。步骤4：源节点收到一个或多个路径回来的路由查找应答包，从其中提取出来对应路径每一个节点的归一化网络负载感知结果μ1，μ2，…μL，其中L是该路径上包含的总的节点个数。步骤5：源节点计算出每一条路径的归一化网络负载感知结果。用下面的公式来说明。或其中μli表示某个l路径上第li段链路发送节点的归一化负载感知结果。μl某个l路径的归一化负载感知结果，其中L是该路径上包含的总的节点个数。步骤6：基于负载感知的路径选择过程。步骤6.1：如果是单路径路由，选择最大的归一化负载感知结果的路径做为路由选择的结果，最大的归一化负载感知结果的路径就是负载最低的路径，即max{某个i路径的归一化负载感知结果×跳数}，i取完所有可能的路径。步骤6.2：如果是多路径路由，可按照下述比例关系实现业务量的分流。用下面的公式来说明。其中Lsrc,dest代表源节点到目的节点的所有路径的集合，Nl1代表某条路径的路由的业务量所占的源节点需要发送的总的业务量的比例因子。(hopl1*ηl1)代表某条路径的归一化负载感知结果与其包含的链路段个数的乘积。步骤7：根据选定路径发送数据包。例2、基于表驱动的分布式网络负载感知方法，步骤如下。步骤1：每一个网络节点通过侦听周边节点发送数据包以及自身发送数据包历史信息不断更新自身的归一化网络负载。步骤1.1设当前时刻为t0，每个节点统计时间窗[t0-T，t0]内自身共发送的实际负载量P1，单位为bit。其中T为时间窗口大小，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定。步骤1.2设当前时刻为t0，每个节点统计时间窗[t0-T，t0]内侦听到的其他节点的实际负载量P2，单位为bit。其中T为时间窗口大小，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定。步骤1.3设当前时刻为t0，每个节点计算统计时间窗[t0-T，t0]内的总负载，计算方法为P＝(P1+P2)/T。其中T为时间窗口大小，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定。步骤1.4设当前时刻为t0，每一个节点计算归一化网络负载计算方法为其中f(·)表示从P到的单一映射，且要求越大表示负载越低，越小表示负载越高。一种可能的计算方法为(P/最大允许网络负载)。最大允许网络负载与丢包率有关，由支持本发明的无线自组织网协议和标准确定，本专利不特指。步骤2：每一个网络节点以T为周期广播网络负载感知表，网络负载感知表如下表1所示，T由支持本发明的协议标准设定。表1网络负载感知表节点号归一化负载感知值本节点号0.320.830.250.790.25100.12110.52230.49300.16步骤3：收到其他节点的网络负载感知表之后，更新自身的网络负载感知表。步骤3.1：若收到的其他节点的网络负载感知表中出现了新的节点的感知结果，则将其新增到网络负载感知表中；步骤3.2：若网络负载感知表中的某个节点的感知结果与自身表中记录值不一致，则以新收到的该网络负载感知表为准；步骤3.3：若网络负载感知表中的某个节点的感知结果在T2时间内都没有变化则将其从网络负载感知表中删除，T2由支持本发明的协议标准设定；步骤5：某源节点需要向目的节点发送数据包，执行路径选择过程。步骤5.1根据adhoc自组织网络经典表驱动路由算法选择K(K≥1)条源节点到目的节点的路径，其中经典路径选择算法为本领域熟知的经典算法。步骤5.2：如果是单路径路由，选择最大的归一化负载感知结果的路径做为路由选择的结果，最大的归一化负载感知结果的路径就是负载最低的路径，即max{某个i路径的归一化负载感知结果×跳数}，i取完所有可能的路径。步骤5.3：如果是多路径路由，可按照下述比例关系实现业务量的分流。用下面的公式来说明。其中Lsrc,dest代表源节点到目的节点的所有路径的集合，Nl1代表某条路径的路由的业务量所占的源节点需要发送的总的业务量的比例因子。(hopl1*ηl1)代表某条路径的归一化负载感知结果与其包含的链路段个数的乘积。步骤6：根据选定路径发送数据包。当前第1页1 2 3