一种无线自组网的路由选择方法、装置、终端及存储介质与流程

本发明实施例涉及无线通信技术，尤其涉及一种无线自组网的路由选择方法、装置、终端及存储介质。

背景技术：

无线自组网是指一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性的自治系统，路由协议的作用就是在这种环境中，产生、维护和选择路由，并根据选择的路由转发数据，提供网络的连通性。

发明人在实现本发明的过程中发现：无线自组网路由协议大都是选择“跳数”的最短路径作为路径度量。然而，由于无线自组网的网络拓扑结构动态变化、单向信道的存在、无线传输带宽与信道容量有限等特点，在实时控制、图传等时延敏感度较高的业务场景中，按照“跳数”度量选择出来的可能并不是低时延的路径，不满足低时延业务要求。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种无线自组网的路由选择方法、装置、终端及存储介质，可以实现低时延的无线路由。

第一方面，本发明实施例提供了一种无线自组网的路由选择方法，包括：

根据源节点至目的节点的至少一条路由项中节点的度量值和中继节点延迟度量值，确定相应路由项的路径度量值；

根据所述路径度量值确定所述至少一条路由项中的目标路由项。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无线自组网的路由选择装置，该装置包括：

度量值确定模块，用于根据源节点至目的节点的至少一条路由项中节点的度量值和中继节点延迟度量值，确定相应路由项的路径度量值；

路由选择模块，用于根据所述路径度量值确定所述至少一条路由项中的目标路由项。

第三方面，本发明实施例还提供了一种终端，所述终端包括：存储器，以及一个或多个处理器；

所述存储器，设置为存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例中的任意一种方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例中的任意一种方法。

本发明实施例通过基于源节点至目的节点的至少一条路由项中节点的度量值和中继节点延迟度量值，确定相应路由项的路径度量值，根据该路径度量值确定该至少一条路由项中的目标路由项，该目标路由项即为低时延的路由项，实现在无线自组网中，根据多条路由项的时延度量选择到目的节点的最低时延路径，避免现有技术中按照无线节点跳数度量路径的缺点，有效地提高了路由协议的性能，提升了网络拓扑结构的效率。

附图说明

图1为现有技术中的一种无线自组网的拓扑结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种无线资源分配方式的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种无线自组网中业务传输的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种无线自组网的路由选择方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种无线自组网的路由选择方法的流程图；

图6所示为本发明实施例提供的一种无线自组网的路由选择装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种终端的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

为了便于理解，下面对无线自组网的拓扑结构和资源分配情况进行说明。

图1为现有技术中的一种无线自组网的拓扑结构示意图。如图1所示，节点5是节点4/13的一跳邻节点，节点4和节点13不可达，需要通过节点5作为中继节点。当节点4和节点13存在双向业务时，存在4→5→13与13→5→4两条以目的节点索引的路由项。

无线自组网的无线资源分配包括统一分配规则、竞争抢占等多种方式。图2为本发明实施例提供的一种无线资源分配方式的示意图。以图2示出的无线资源分配方式为例，如图2所示，节点共享无线资源，无线资源以分配周期为单位，一个单位分配周期内，节点占据若干个rf资源(或称为无线帧)。节点只在其所占据的一个无线帧上传输数据，其它无线帧可以接收数据。图3为本发明实施例提供的一种无线自组网中业务传输的示意图。如图3所示，假设一个分配周期由32个rf资源组成，其中，节点13占据rf资源{13,17,28}，节点5占据rf资源{5,9,12,20}，节点4占据rf资源{4,17,21,24}。假设节点13在rf资源rf13的位置传输数据，节点5在rf13的位置接收节点13传输的数据，并在rf20的位置中继转发该数据，节点4在rf20的位置接收数据，从而实现了业务的传输接收。

在无线自组网的主动路由算法或者按需路由算法中，每个节点周期性的广播其路由分组信息，或者在需要路由发现时建立路由分组信息。需要说明的是，在源节点到目的节点的传输路径有多条的情况下，源节点需要通过路径度量值度量各条传输路径的优劣，以便从中动态选择最优的传输路径。相关技术中，无线自组网路由协议大都是选择“跳数”最短的传输路径作为最优路径。然而，“跳数”仅能说明数据由源节点到目的节点经过的转发次数最少，并未考虑链路上无线资源大小、平均缓存数据量、一跳邻节点间无线资源情况、中继转发带来的延时等因素，即可能存在“跳数”最短的传输路径并不是低时延的路径的情况，不能满足低时延业务要求。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种无线自组网的路由选择方法，可以有效地计算路径度量值、评估路径时延，实现路由协议选择到时延更低的路径。

图4为本发明实施例提供的一种无线自组网的路由选择方法的流程图，该方法可以由无线自组网的路由选择装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件实现，并通常集成于无线自组网中的各个节点，通过执行无线自组网的路由选择方法选择低时延路由进行数据传输。该方法包括：

步骤110、根据源节点至目的节点的至少一条路由项中节点的度量值和中继节点延迟度量值，确定相应路由项的路径度量值。

其中，源节点可以是传输数据的节点，目的节点是最终接收数据的节点。无线自组网中，由于节点的发射功率和无线覆盖范围有限，因此，距离较远的源节点与目的节点不可达，这两个节点如果要进行通信就需要借助于其它节点进行分组转发，这样节点之间构成了一种无线多跳网络，即无线自组网。无线自组网中的移动节点具有路由和分组转发功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。路由项是源节点到目的节点的传输路径。可以理解的是，源节点到目的节点的路由项可能不止一条。在无线自组网络中，每个节点均是移动节点，从而，可能导致由源节点至目的节点的路由项存在动态变化。即可能存在旧的路由项由路由表中删除，新的路由项加入路由表的情况。本发明实施例中由源节点到目的节点的至少一条路由项包含了路由表中由源节点到目的节点的所有路由项。

节点的度量值，也称metric值，由当前节点所在路由项中的待发及待中转业务的数据量、当前节点到下一跳邻节点间的可传输资源块的资源量、当前节点的路由表中存在数据发送关系的目的节点的数量、当前节点占用无线帧的数量以及无线帧总数等参数确定。在确定当前节点的度量值之后，当前节点通过周期性广播的形式将度量值广播全网，或者，当前节点在检测到源节点在网络中发起路由发现过程时，将度量值通知源节点。示例性的，可以采用如下公式计算当前节点的度量值：

其中，metrici表示当前节点是第i个节点时的度量值，ti→d表示当前节点到目的节点发送的数据总量，ni表示当前节点的路由表中有数据发送需求的目的节点的数量，tbi→i+1表示当前节点到对应的下一跳节点的可传输资源块的字节数量，rfnum表示当前节点占用无线帧的数量，rfmax表示当前无线自组网的无线帧总数。

中继节点延迟度量值是源节点到目的节点的所有单跳节点间占用无线帧位置的偏差引起的中继时延。示例性的，可以采用如下公式计算当前节点的中继节点延迟度量值：

metric_offseti＝min(rf{uei+1}-rf{uei})(2)

其中，metric_offseti表示当前节点是第i个节点时的中继节点延迟度量值，rf{uei+1}表示uei+1占用的无线帧位置，rf{uei}表示uei占用的无线帧位置，并且uei+1为uei的下一跳邻节点。

例如，节点4占据rf资源{4,17,21,24}，中继节点5占据rf资源{5,9,12,20}，则中继节点延迟度量值：metric_offset4＝min({5,9,12,20}-{4,17,21,24})。

路径度量值是源节点到目的节点的传输路径的度量值。可以根据该路由项中除目的节点之外的各个节点的度量值以及中继节点延迟度量值，确定相应路由项的路径度量值。示例性的，可以采用如下公式计算路由项的路径度量值：

其中，s表示源节点，d表示目的节点，i表示由源节点到目的节点的路由项中除目的节点之外的任意一个节点。

例如，以两条可选路由项1→2→4与1→3→4的路径度量值计算为例来说明。当前2→4与3→4为已知的路由项，节点1分别收到来自于节点2通知的2→4路由项，以及收到节点3通知的3→4路由项。

表1为路径度量值计算所需的参数表

需要说明的是，节点的实际发送位置由下划线标识。

假设无线帧总数rfmax为32，当节点1收到节点2反馈或者广播的路由分组信息，计算路由项1→2→4的路径度量值。首先，将节点2作为当前节点，计算2→4的度量值，并将计算得到度量值发送给上游节点，在本示例中，上游节点为节点1。

采用公式(1)计算2→4的度量值为：

采用公式(2)计算2→4的中继节点延迟度量值为：

metric_offset2＝min({12,13,14,15}-{4,5,6,7})＝5

节点2将计算得到的2→4的度量值和中继节点延迟度量值反馈或广播给节点1，节点1采用上述公式(1)和公式(2)计算1→2的度量值和中继节点延迟度量值。

节点1计算1→2的度量值为：

节点1计算1→2的中继节点延迟度量值为：

metric_offset1＝min({4,5,6,7}-{0,1,2,3})＝1

根据公式(3)计算路由项1→2→4的路径度量值为：

totalmetric＝(16+40)+(5+1)＝62。

采用相同的方式计算路由项1→3→4的路径度量值。首先，节点3采用公式(1)计算3→4的度量值为：

采用公式(2)计算3→4的中继节点延迟度量值为：

metric_offset3＝min({12,13,14,15}-{8,9,10,11})＝1

节点3将计算得到的3→4的度量值和中继节点延迟度量值反馈或广播给节点1，节点1采用上述公式(1)和公式(2)计算1→3的度量值和中继节点延迟度量值。

节点1计算1→3的度量值为：

节点1计算1→3的中继节点延迟度量值为：

metric_offset1＝min({8,9,10,11}-{0,1,2,3})＝5

根据公式(3)计算路由项1→3→4的路径度量值为：

totalmetric＝(0+160)+(1+5)＝166。

步骤120、根据所述路径度量值确定所述至少一条路由项中的目标路由项。

需要说明的是，目标路由项是源节点向目的节点传输数据的最低时延的传输路径。示例性的，通过源节点比较各条路由项的路径度量值，确定最小路径度量值对应的路由项为目标路由项。

本实施例的技术方案，通过基于源节点至目的节点的至少一条路由项中节点的度量值和中继节点延迟度量值，确定相应路由项的路径度量值，根据该路径度量值确定该至少一条路由项中的目标路由项，该目标路由项即为低时延的路由项，实现在无线自组网中，根据多条路由项的时延度量选择到目的节点的最低时延路径，避免现有技术中按照无线节点跳数度量路径的缺点，有效地提高了路由协议的性能，提升了网络拓扑结构的效率。

图5为本发明实施例提供的另一种无线自组网的路由选择方法的流程图。

如图5所示，该方法包括：

步骤210、根据当前节点到目的节点发送的数据总量、目的节点的数量、所述当前节点与对应的下一跳节点之间的可传输资源块、所述当前节点占用无线帧的数量以及无线帧总数，确定所述当前节点的度量值。

需要说明的是，所述当前节点到目的节点发送的数据总量包括：当前节点待发业务数据量，以及在当前节点作为中继节点时，待转发业务数据量。

本发明实施例中，当前节点是非目的节点的任意一个节点。在一条路由项中包括源节点、目的节点和若干个中继节点。当前节点可以是源节点或中继节点。可能存在多条源节点到目的节点的路由项，分别计算各条路由项中当前节点的度量值。

需要说明的是，可以采用上述实施例中列举的公式(1)计算当前节点的度量值。当前节点计算得到度量值后，将度量值周期性的广播至全网，或者在路由发现时通知源节点。当前节点所在的路由项中的至少一个其它节点接收到当前节点的路径度量值之后，查询各自的路由表，根据查询结果判断是否为当前节点的上游节点。若其它节点是上游节点，则采用公式(1)计算上游节点的度量值，以便基于当前节点和上游节点的度量值确定相应路由项的路径度量值。

步骤220、根据当前节点的无线帧位置以及所述当前节点的下一跳节点的无线帧位置，确定所述当前节点的中继节点延迟度量值。

示例性的，确定当前节点的下一跳节点的无线帧位置与所述当前节点的无线帧位置的差值；按照预设策略基于所述差值确定所述当前节点的中继节点延迟度量值。可选的，按照预设策略基于所述差值确定所述当前节点的中继节点延迟度量值，包括：确定所述差值中的最小差值，将所述最小差值确定为所述当前节点的中继节点延迟度量值。

例如，获取当前节点和相邻的下一跳节点的无线帧位置，确定上述两个相邻节点的无线帧位置的差值的最小值，作为当前节点与下一跳邻节点的中继节点延迟度量值。假设某条路由项包括n个节点，其中，ue1为源节点，uen为目的节点，分别计算ue1与ue2的中继节点延迟度量值metric_offset1，ue2与ue3的中继节点延迟度量值metric_offset2，ue3与ue4的中继节点延迟度量值metric_offset3，……，uen-1与uen的中继节点延迟度量值metric_offsetn-1。

可选的，在计算中继节点延迟度量值时，可以将节点的实际数据发送位置作为被减数，以更准确的计算出中继节点延迟度量值。

步骤230、计算源节点至目的节点的至少一条路由项中节点的度量值的和值。

示例性的，由于在确定了当前节点的度量值之后，当前节点将所确定的度量值周期性广播至全网，或者在路由发现时通知源节点，因此，源节点可以获取其它节点的度量值。源节点分别计算各条路由项包含的节点的度量值的和值。其中，用于计算和值的节点包括除目的节点之外的该路由项中的所有节点。

步骤240、计算源节点至目的节点的至少一条路由项中每个节点的中继节点延迟度量值的和值。

示例性的，由于在确定了当前节点的中继节点延迟度量值之后，当前节点将所确定的中继节点延迟度量值周期性广播至全网，或者在路由发现时通知源节点，因此，源节点可以获取其它节点的中继节点延迟度量值。源节点计算各条路由项包含的节点的中继节点延迟度量值的和值。其中，用于计算和值的节点包括除目的节点之外的该路由项中的所有节点。

步骤250、根据所述度量值的和值以及所述中继节点延迟度量值的和值确定相应路由项的路径度量值。

示例性的，采用公式(3)对上述计算得到的度量值的和值以及中继节点延迟度量值的和值进行加和，得到路由项的路径度量值。

步骤260、比较各条路由项的路径度量值，确定最小路径度量值对应的路由项为目标路由项。

本实施例的技术方案，通过考虑路由项上当前节点占用无线帧的数量、无线帧总数等无线资源大小、待发及待转发的数据量、一跳邻节点间无线资源映射的资源量，以及中继转发过程中中继节点延迟度量值带来的延时等因素，确定时延最低传输路径。本方案基于“低时延”的最优路径度量方式选择无线路由，实现路由协议选择到时延更短的路径的效果，满足了低时延业务要求。

图6所示为本发明实施例提供的一种无线自组网的路由选择装置的结构示意图，该装置可以由软件和/或硬件实现，通过执行本发明实施例所述的无线自组网路由选择方法，实现选择低时延的路由项进行数据传输的效果。如图6所示，该装置包括：

度量值确定模块310，用于根据源节点至目的节点的至少一条路由项中节点的度量值和中继节点延迟度量值，确定相应路由项的路径度量值；

路由选择模块320，用于根据所述路径度量值确定所述至少一条路由项中的目标路由项。

本实施例提供一种无线自组网的路由选择装置，实现在无线自组网中，根据多条路由项的时延度量选择到目的节点的最低时延路径，避免现有技术中按照无线节点跳数度量路径的缺点，有效地提高了路由协议的性能，提升了网络拓扑结构的效率。

可选的，还包括：

根据当前节点到目的节点发送的数据总量、目的节点的数量、所述当前节点与对应的下一跳节点之间的可传输资源块、所述当前节点占用无线帧的数量以及无线帧总数，确定所述当前节点的度量值。

可选的，所述当前节点到目的节点发送的数据总量包括：

当前节点待发业务数据量，以及，在当前节点作为中继节点时，待转发业务数据量。

可选的，采用如下公式计算当前节点的度量值：

其中，metrici表示当前节点是第i个节点时的度量值，ti→d表示当前节点到目的节点发送的数据总量，ni表示当前节点的路由表中有数据发送需求的目的节点的数量，tbi→i+1表示当前节点到对应的下一跳节点的可传输资源块的字节数量，rfnum表示当前节点占用无线帧的数量，rfmax表示当前无线自组网的无线帧总数。

可选的，还包括：

根据当前节点的无线帧位置以及所述当前节点的下一跳节点的无线帧位置，确定所述当前节点的中继节点延迟度量值。

可选的，所述根据当前节点的无线帧位置以及所述当前节点的下一跳节点的无线帧位置，确定所述当前节点的中继节点延迟度量值，包括：

确定当前节点的下一跳节点的无线帧位置与所述当前节点的无线帧位置的差值；

按照预设策略基于所述差值确定所述当前节点的中继节点延迟度量值。

可选的，所述按照预设策略基于所述差值确定所述当前节点的中继节点延迟度量值，包括：

确定所述差值中的最小差值，将所述最小差值确定为所述当前节点的中继节点延迟度量值。

可选的，度量值确定模块310具体用于：

计算源节点至目的节点的至少一条路由项中节点的度量值的和值；

计算源节点至目的节点的至少一条路由项中每个节点的中继节点延迟度量值的和值；

根据所述度量值的和值以及所述中继节点延迟度量值的和值确定相应路由项的路径度量值。

可选的，路由选择模块320具体用于：

比较各条路由项的路径度量值，确定最小路径度量值对应的路由项为目标路由项。

图7为本发明实施例提供的一种终端的示意图。下面参考图7，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端。其中，终端具有路由和分组转发功能。如图7所示，终端400包括存储器，处理器420及存储在存储器上并可在处理器420运行的计算机程序，所述处理器420执行所述计算机程序时实现如本发明任一实施例所述的无线自组网的路由选择方法。

需要说明的是，图7示出的终端仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，终端400可以包括处理器420，其可以根据存储在只读存储器(rom)430中的程序或者从存储装置410加载到随机访问存储器(ram)440中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram440中，还存储有终端400操作所需的各种程序和数据。需要说明的是，存储器包括rom430、ram440和存储装置410等。

处理器420、rom430以及ram440通过总线450彼此相连。输入/输出(i/o)接口460也连接至总线450。存储装置410、输出装置480和输入装置470连接至i/o接口460。

本发明实施例所述的装置及终端可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行无线自组网的路由选择方法，该方法包括：

根据源节点至目的节点的至少一条路由项中节点的度量值和中继节点延迟度量值，确定相应路由项的路径度量值；

根据所述路径度量值确定所述至少一条路由项中的目标路由项。

存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如cd-rom、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如dram、ddrram、sram、edoram，兰巴斯(rambus)ram等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的无线自组网的路由选择的操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的无线自组网的路由选择方法中的相关操作。

应该留意的是，上文提到的实施例是举例说明本发明，而不是限制本发明，并且本领域的技术人员将能够设计许多可替换的实施例，而不会偏离所附权利要求的范围。在权利要求中，任何放置在圆括号之间的参考符号不应被解读为是对权利要求的限制。动词“包括”和其词形变化的使用不排除除了在权利要求中记载的那些之外的元素或者步骤的存在。在元素之前的冠词“一”或者“一个”不排除复数个这样的元素的存在。本发明可以通过包括几个明显不同的元件的硬件，以及通过适当编程的计算机而实现。在列举几种装置的设备权利要求中，这些装置中的几种可以通过硬件的同一项来体现。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的单纯事实并不表明这些措施的组合不能被用来获益。

这里所要注意的是，虽然以上描述了本发明的示例实施方式，但是这些描述并不应当以限制的含义进行理解。相反，可以进行若干种变化和修改而并不背离如所附权利要求中所限定的本发明的范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。