在多跳网络中规避故障中继节点的方法与流程

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种在多跳网络中规避故障中继节点的方法。

背景技术：

随着移动通信系统和移动internet的发展，未来的移动通信将是一个无所不在的无线通信系统，提供无缝、不同qos、高速率的无线多媒体业务，但高速传输与覆盖的矛盾是未来通信中企待解决的问题。虽然被未来通信青睐的ofdm、mimo和智能天线等技术解决了高速传输和频谱效率，但它们不能改善高速传输与覆盖的矛盾。最近几年出现的多跳中继技术可能是一个比较理想的解决方案之一。

这种技术的传输方式不是传统意义下的基站和移动用户间的直接通信，而是信源借助一个或多个固定的或移动的中继节点来传输它的信息到目的节点(信宿)，它的主要特点是把传统意义下的直接传输路径分成多个短小的路径来传递信源信息的。有关文献研究表明，这种多跳传输与传统单跳传输相比具有降低系统的发送功率、延伸覆盖和提高系统的容量及吞吐量等特点。

在网络技术架构中，为了收集偏远地区或者恶劣环境中的某些数据，无线传感器网络运用而生。无线传感器网络是一种典型的多跳网络，该网络中任何一个节点都可能会成为一个中继节点用来转发其接收到的数据。然而，在有线网络中也会出现类似的问题，由于物理设备在传输距离上的限制，使得距离较远的两个节点无法实现通信。为了解决这个问题，在有线网络中也会采用中继的方式进行转发。但是，这种方式也并非完全是可靠的，因为中继节点随时可能失效或其链路状态较差时其接收到的数据无法转发。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出了一种在多跳网络中规避故障中继节点的方法，以达到及时发现出现故障的中继节点、为信源节点提供可靠的数据传输和提高网络性能的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种在多跳网络中规避故障中继节点的方法，所述方法包括：故障中继节点的上一节点通过监听机制获取故障中继节点的标签数据；定义一个帧来携带该故障中继节点的标签数据；将带有标签数据的帧按原路径发送至信源节点；信源节点接收到故障中继节点的标签数据后对该故障中继节点进行规避并重新选择路径。

进一步地，所述故障中继节点的上一节点获取故障中继节点的标签数据时产生延时，所述延时的长短由传输数据的数据大小和链路的速率决定。

进一步地，所述故障中继节点的标签数据为故障中继节点的mac地址。

进一步地，所述将带有标签数据的帧按原路径发送至信源节点时，原路径上的每个中继节点均通过信道广播机制将带有标签数据的帧发送至改中继节点附近的其他中继节点，其他中继节点对带有标签数据的帧进行解析，再次选择传输路径时自动规避发生故障的中继节点，有效的提升网络的稳定性和网络性能。

进一步地，所述其他中继节点对带有标签数据的帧进行解析是：对帧中的字段进行提取，所述提取的字段为故障节点的mac地址

本发明具有如下优点：

(1).本发明通过故障中继节点的上一节点定位故障中继节点的位置，再定义一个帧用来携带故障中继节点的标签数据，并将该帧发送至信源节点，使信源节点重新选择数据传输的路径，有效的确保数据正常传输。

(2).本发明通过信道的广播机制，将带有标签数据的帧发送至该中继节点附近的中继节点上，再次选择传输路径时自动规避发生故障的中继节点，有效的提升网络的稳定性和网络性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例公开的在多跳网络中规避故障中继节点的方法流程图；

图2为本发明实施例公开的树形网络拓扑示意图；

图3为本发明实施例公开的检测到节点出现故障之后发送反馈信息的示意图；

图4为本发明实施例公开的节点重新选择的新路径示意图；

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1、信源节点；2、中继节点；3、信宿节点；4、故障中继节点；5、邻居节点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种在多跳网络中规避故障中继节点的方法，其工作原理是通过故障中继节点的上一节点定位故障中继节点的位置，再定义一个帧用来携带故障中继节点的标签数据，并将该帧发送至信源节点，使信源节点重新选择数据传输的路径，再通过信道的广播机制，将带有标签数据的帧发送至该中继节点附近的中继节点上，再次选择传输路径时自动规避发生故障的中继节点，以达到及时发现出现故障的中继节点、为信源节点提供可靠的数据传输和提高网络性能的目的。

下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示：一种在多跳网络中规避故障中继节点的方法，所述方法包括：故障中继节点4的上一节点通过监听机制获取故障中继节点4的标签数据；定义一个帧来携带该故障中继节点4的标签数据；将带有标签数据的帧按原路径发送至信源节点1；信源节点1接收到故障中继节点4的标签数据后对该故障中继节点4进行规避并重新选择路径。

其中，故障中继节点4的上一节点通过监听机制获取故障中继节点4的标签数据具体为：当上一节点侦听到信道处于空闲状态时，就表明其下一跳的节点在接收到数据之后并未进行转发，由此判断下一跳节点是否发送故障，并获取故障中继节点4的标签数据。

其中，定义的帧为一个管理帧，管理帧的数据部分存放故障中继节点4的mac地址。

其中，信源节点1接收到故障中继节点4的标签数据后对该故障中继节点4进行规避并重新选择路径具体为：发送的数据帧会将每一跳的mac地址封装在帧中，上一跳的中继节点是知道这样一条路径的，因此，上一跳中继节点会将上述的地址反序之后形成一条通往信源节点的路径，信源节点在接收之后也是解析该管理帧，通过获取故障节点的mac地址，信源节点就可以确定网络中哪一个节点发生了故障，从而进行规避。

其中，帧来携带该故障中继节点4的标签数据是在帧的数据部分或其他字段填充出现故障中继节点4的标签数据(mac地址)。

其中，所述故障中继节点4的上一节点获取故障中继节点的标签数据时产生延时，所述延时的长短由传输数据的数据大小和链路的速率决定。

其中，所述故障中继节点4的标签数据为故障中继节点4的mac地址。

其中，所述将带有标签数据的帧按原路径发送至信源节点时，原路径上的每个中继节点2均通过信道广播机制将带有标签数据的帧发送至该中继节点2附近的其他中继节点(邻居节点5)，其他中继节点2对带有标签数据的帧进行解析，再次选择传输路径时自动规避发生故障的中继节点，有效的提升网络的稳定性和网络性能。

其中，所述其他中继节点2对带有标签数据的帧进行解析是：对帧中的字段进行提取，所述提取的字段为故障节点的mac地址。

在多跳网络环境中，除信宿节点3外每一个节点都可能会成为一个中继节点2来转发其接收到的数据包。当一个信源节点1选择一条路径来发送数据包时，会经过若干个中继节点2，中继节点2负责将其转发给下一跳的中继节点2或信宿节点3。若某一跳的中继节点2发生故障，则该中继节点无法进行转发，其上一跳的中继节点2在一段时间之后(该时间依据数据包的大小、链路的速率等进行计算)监听到该中继节点并没有进行转发，就可以判断该中继节点出现了故障。

如图2所示：网络中有15个节点，信源节点1选择一条路径向信宿节点3发送数据包。

如图3所示：当检测到该路径中的一个节点发生故障时(定义为故障中继节点)，其上一跳的节点会反馈一个信息给信源节点1，在其传输过程中，附近的邻居节点5都会监听到该反馈帧，这些节点将会记录反馈帧中携带的mac地址，在下一次路径寻找中将不会选择该故障节点.

如图4所示：信源节点1在接收到反馈的帧后，对故障中继节点4进行规避，重新规划路径，确保网络通畅。

以上所述的仅是本发明所公开的一种在多跳网络中规避故障中继节点的方法的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。