一种基于DSR协议改进的无人机自组网快速反应路由算法的制作方法

本发明涉及一种路由算法。属于无人机自组网领域技术领域。

背景技术：

无人机自组网是无线自组网技术在无人机系统中的一种重要应用，其在具备传统无线自组网的自组织、无中心、多跳性等特征的同时，还具备自身的节点高速移动、网络拓扑高动态变化等特点，这些都对网络的连通性和鲁棒性产生了很大影响，也使得传统组网协议无法直接应用，因此，在无人机自组网的高动态特性下，路由算法是制约网络性能的重要指标。

目前的无人机自组网的路由算法存在平均时延较长、路由建立的效率较低的问题，这都制约着无人机的快速反应。

技术实现要素：

本发明是为了解决目前的无人机自组网的路由算法存在平均时延较长、路由建立的效率较低的问题。进而提出了一种基于DSR协议改进的无人机自组网快速反应路由算法。

一种基于DSR协议改进的无人机自组网快速反应路由算法，包括如下机制；

DSR路由请求丢弃机制：

首先，设立一个缓存路径条数的阈值N；

当某节点收到一个路由请求时，执行如下操作：

判断本节点是不是目标节点；如果本节点是目标节点，且收到同一路由请求的次数大于等于阈值N，则丢弃当前路由请求；如果本节点不是目标节点，且收到的是重复的路由请求，则丢弃当前路由请求；

如果本节点中已缓存有到目标节点的路由，则丢弃当前路由请求；

如果转发路由请求次数过多，转发次数已经达到了T值，则丢弃当前路由请求；

否则，正常处理当前路由请求；

DSR路由请求发送机制：

将源节点洪泛范围的ttl值设为T，0<T<256，缩小节点洪泛范围；

MAC层协议IEEE 802.11的重传机制：

将数据重传函数中的短重传次数设为SR，长重传次数设为LR，限定数据重传的次数，放弃无人机高速移动环境下多余的无效重传。

进一步地，所述缓存路径条数的阈值N，大于1且小于等于平均邻节点数。优选地，当平均每个节点有3个邻节点时，设N＝3；当每个节点有10个以上邻节点时，N＝5。

进一步地，所述T根据网络规模和业务所需带宽确定，具体原则：网络规模越小，业务所需带宽越大，T越小。优选地，当网络中有50个节点，设T＝5。

进一步地，所述SR和LR数值根据无人机平均飞行速率确定，具体原则：无人机平均飞行速率越快，SR和LR越小。优选地，当平均飞行速率为25m/s时，将短重传次数SR设为4，长重传次数LR设为3。

有益效果：

本发明提出一种能够对网络拓扑变化做出快速反应的路由算法，一方面根据网络拓扑变化规律建立路由，一方面在通信路径失效后迅速重建路由，能够减少通信中断时延。本发明主要在DSR协议基础上进行优化，对路由发现过程中的路由请求丢弃机制进行改进，使得目的节点能够对来自不同独立路径的同一路由请求进行应答，使源节点能够获得到达目的节点的多条独立路径，以此减少路由失效时的路由重建次数，同时还根据具体场景控制节点的洪泛范围，并通过调整MAC子层IEEE 802.11协议的数据重传次数来提高路由建立的效率。通过以上改进，使得优化后的DSR协议在高动态变化的无人机自组网场景下，平均时延大大降低，分组投递率和控制消息开销方面均有所改善，能够对网络拓扑的频繁变化做出快速反应。

附图说明

图1为不同最大速度下的分组投递率效果图；

图2为不同最大速度下的平均端到端时延效果图；

图3为不同最大速度下的控制消息开销效果图。

具体实施方式

具体实施方式一：

本实施方式为一种基于DSR协议改进的无人机自组网快速反应路由算法，包括如下机制；

DSR路由请求丢弃机制：

首先，设立一个缓存路径条数的阈值N；

当某节点收到一个路由请求时，执行如下操作：

判断本节点是不是目标节点；如果本节点是目标节点，且收到同一路由请求的次数大于等于阈值N，则丢弃当前路由请求；如果本节点不是目标节点，且收到的是重复的路由请求，则丢弃当前路由请求；

如果本节点中已缓存有到目标节点的路由，则丢弃当前路由请求；

如果转发路由请求次数过多，转发次数已经达到了T值，则丢弃当前路由请求；该过程并不是从节点方面的限定，而是从请求消息方面进行的限定的；

否则，正常处理当前路由请求。

上述的DSR路由请求丢弃机制保留了对来自不同路径的路由请求包的正常处理，使得目的节点向源节点发送的路由应答包中很大概率包含了多条独立的路径信息，当一条路径上的节点失效后，能最大程度保证另一条路径不受影响，源节点可以迅速启用另一条可用路由发送数据，减少了路由重新发起次数。缓存路径条数的阈值N，即保留的路径条数(宿节点对路由请求的处理次数)N，取决于平均邻节点数M，1＜N≤M。在一些实施例中，当平均每个节点有3个邻节点时，设N＝3；当每个节点有10个以上邻节点时，N＝5。原则上保留的路由条数不超过5条，多于2条，一方面保证通信的可靠性，另一方面避免引入过多控制开销。

DSR路由请求发送机制：

将源节点洪泛范围的ttl值设为T，0＜T≤255，本发明中的T根据网络规模和业务所需带宽确定，网络规模越小，业务所需带宽越大，T越小，缩小节点洪泛范围，避免了无效的大范围洪泛，减少不必要的控制开销；现有的方案中，T默认为255。在一些实施例中，考虑到实际应用场景，当网络中有50个节点，数据速率500kbps时，设T＝5，此时传输时延能得到最大程度的减小，同时不会影响分组投递率和控制消息开销。

MAC层协议IEEE 802.11的重传机制：

将数据重传函数中的短重传次数设为SR，长重传次数设为LR，以限定数据重传的次数，放弃无人机高速移动环境下多余的无效重传，进一步降低传输时延和开销，提高分组投递率。SR和LR数值取决于网络拓扑变化频率，即无人机平均飞行速率，平均飞行速率越快，SR和LR越小。在一些实施例中，根据无人机平均飞行速率修改IEEE 802.11重传次数，例如当平均飞行速率为25m/s时，将短重传次数SR设为4，长重传次数LR设为3，限定数据重传的次数，放弃无人机高速移动环境下多余的无效重传，进一步降低传输时延和开销，提高分组投递率。

实施例

按照发明进行仿真实验。仿真参数如下：

图1至图3的仿真结果中，MPDSR为本发明改进的多径DSR，DSR为原始DSR，比较其分组投递率、平均端到端时延和控制消息开销，结果表明本发明提出的改进DSR有效提高了分组投递率，降低了平均端到端时延和控制消息开销。