一种基于自组织网络的实时路由修复方法与流程

本发明涉及自组织网络领域，特别是一种基于自组织网络的实时路由修复方法。

背景技术：

移动自组织网络（adhoc）是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机网络的一种，用户终端可以在网内随意移动而保持通信。是一种多跳的临时性自治系统。移动自组织网络中的各个节点不需要直接连接，而是能够通过中继的方式，在两个距离很远而无法直接通信的节点之间传送信息。

目前自组织网络通信（manet）技术在微功率无线网络和电力线载波通信网络中广泛应用，在应用规模不断增长，和长时间的运行过程中，难免出现一些通信站点损坏、环境变化、突发干扰等引起站点之间通信不可达，当通信故障节点是关键中继路由节点时，可能会导致通信网络部分节点通信失败，甚至整个网络通讯瘫痪。实时性要求不高的通信场景中，可以通过对整个网络重新学习，修改关键路由。实时性通信系统中必须发起实时路由修改，满足实时通信需求。

基于自组网网络技术的微功率无线通信网络和电力线载波通信网络，目前是电力用户用电信息采集器系统下行通信网络主要解决方案。在用电信息采集器系统中，除了普通用户用电数据采集以外，还有像费率控制、拉合闸等实时性要求比较高的业务需求。

现有的网络，在路由失效情况下，主要通过全网广播方式，将数据信息发送到目的节点。发起全网广播主要采用两种传播模式，tdma和csma。采用tdma模式，网关站点在网络构建学习过程中给网络内站点分配指定通信时隙，或者通信协议帧中携带网络站点时隙分配表，网关站点发起广播后，网络内站点有序在指定分配时隙内通信。采用csma模式，网关站点发起广播后，网络内站点在网关站点规定的时间内竞争通信。全网广播方式，全网络站点接收到广播帧后，进行逐级转发，最终将数据信息发送到目标节点。

目前，当有通信节点发生故障，或者通信路由中断时，常用的修复方式是采用全网广播方式，全网所有站点都要参与通信，不仅占用信道带宽，如果不能对广播进行时间周期和转发次数限制的话，有可能引起网络风波，导致网络阻塞。且全网广播方式的数据传输，仅仅达到了数据传输的目的，并没有对失效路由进行修复。本发明用很小的网络开销，实现了路由修复，最终通过新路由实现数据传输，可靠性和实时性得到很大提升。

目前，当有通信节点发生故障，或者通信路由中断时，是通过对整个网络重新学习，修改关键路由，这种方法对实时性要求高的通信系统中不适用。

技术实现要素：

本发明是针对目前当有通信节点发生故障，或者通信路由中断时，是通过对整个网络重新学习，修改关键路由，这种方法对实时性要求高的通信系统中不适用的不足，提供一种基于自组织网络的实时路由修复方法，该修复方法中，从故障路由的中断处开始进行网络路由学习，以减少学习时间，尽快恢复对各节点的通信。

本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种基于自组织网络的实时路由修复方法，针对路由故障中断点进行修复，采用局部广播方式，包括以下步骤：

s1、确定故障中断路由；找到路由中断站点；

s2、由路由中断站点采用局部广播方式发起路由修复，通知路由中断站点的下级站点；

s3、确定中断站点的下级站点中路由层次低的下级站点；

s4、由路由中断站点层次低的下级站点发送路由评估；

s5、由路由中断站点层次低的下级站点通过响应路由评估站点，选择一个站点作为新上一级路由站点；

s6、通知网关站点发起路由变更。

本发明用很小的网络开销，实现了路由修复，最终通过新路由实现数据传输，可靠性和实时性得到很大提升。

进一步的，上述的基于自组织网络的实时路由修复方法中：选择站点作为新上一级路由站点，按照层次优先，信号质量为辅的路由选择算法。

进一步的，上述的基于自组织网络的实时路由修复方法中：所述的局部广播方式限定转发次数为2级。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明。

附图说明

附图1是本发明基于自组织网络的实时路由修复修复流程。

附图2是本发明中修复过程1。

附图3是本发明中修复过程2。

附图4是本发明中修复过程3。

具体实施方式

实施例1，本实施例是一种基于自组织网络的实时路由修复方法，它采用局部广播方式，针对路由故障中断点进行修复，采用局部广播方式，包括以下步骤：

本实施例是一种应用于电力供电系统中用电信息采集系统中，如图2所示为一种有多个站点的微带无线通信系统，采用了自组织网络，实现数据采集，网络拓扑如图2所示，如网关站点a到达站点d，路由路径为a->1->3->6->9->d。

s1、确定故障中断路由；找到路由中断站点；如下图2所示，当3号站点到达6号站点出现通信故障后，导致a站点到达d站点路由失效，路由中断故障点位置3号站点就是故障站点。实践中一般是通过节点采用ack通信机制判断通信故障的。就是发送方向接收方发送数据后，接收方要向发送方发送ack，如果发送方也就是3号站点向6号站点发送了信息，但没有收到6号站点的回复（ack），就可以确认，3号站点到6号站点之间的链路中断了。

s2、由路由中断站点采用局部广播方式发起路由修复，通知路由中断站点的下级站点；路由中断故障点位置3号站点以广播方式发起路由修复，广播限定转发次数为2级，控制广播是在2级范围内，减少由于通信报文数量较多导致重读、通信延时影响。局部广播目的是通知路由中断站点的下一级站点6或下二级站点9，发生路由中断。实践中，路由修复为具体为路由修复命令帧，故障位置节点接收到命令后，以广播方式进行转发。

s3、确定中断站点的下级站点中路由层次低的下级站点；如图3所示，站点6和站点9感知与其上级站点通信不可达后。6号和9号接收到父节点发起的路由修复帧，确定需要发起路由修复。

s4、由路由中断站点层次低的下级站点发送路由评估；根据路由层次决定，路由层次低6号站点发送路由评估，路由评估为本地广播帧，接收到站点不转发，只进行响应。实践中响应过程中，6号发起路由评估命令帧，周围节点回复路由评估响应帧。

s5、由路由中断站点层次低的下级站点通过响应路由评估站点，选择一个站点作为新上一级路由站点；如图4所示，6号站点通过响应路由评估站点，按照层次优先，信号质量为辅的路由选择算法，选择2号站点作为新上一级路由站点。本实施例中，层次为该节点在路由路径中所处的级别；信号质量为节点通信信噪比，节点本身具备信号分析能力，能够得出信噪比。

s6、通知网关站点发起路由变更，实现路由路径局部修复。

本实施例通过局部广播方式，对路由中断点修复，将整个通信范围限制在二级站点范围内，减少因通信报文较多引起的冲突，降低网络负担。因为局部修复，提高路由修复的效率，增加网络通信实时性和可靠性。

技术特征：

1.一种基于自组织网络的实时路由修复方法，针对路由故障中断点进行修复，其特征在于：采用局部广播方式，包括以下步骤：

s1、确定故障中断路由；找到路由中断站点；

s2、由路由中断站点采用局部广播方式发起路由修复，通知路由中断站点的下级站点；

s3、确定中断站点的下级站点中路由层次低的下级站点；

s4、由路由中断站点层次低的下级站点发送路由评估；

s5、由路由中断站点层次低的下级站点通过响应路由评估站点，选择一个站点作为新上一级路由站点；

s6、通知网关站点发起路由变更。

2.根据权利要求1所述的基于自组织网络的实时路由修复方法，其特征在于：选择站点作为新上一级路由站点，按照层次优先，信号质量为辅的路由选择算法。

3.根据权利要求1所述的基于自组织网络的实时路由修复方法，其特征在于：所述的局部广播方式限定转发次数为2级。

技术总结
本发明公开一种基于自组织网络的实时路由修复方法，针对路由故障中断点进行修复，采用局部广播方式，包括找到路由中断站点的步骤；由路由中断站点采用局部广播方式发起路由修复的步骤；确定中断站点的下级站点中路由层次低的下级站点的步骤；由路由中断站点层次低的下级站点发送路由评估的步骤；由路由中断站点层次低的下级站点通过响应路由评估站点，选择一个站点作为新上一级路由站点的步骤；通知网关站点发起路由变更的步骤。本发明用很小的网络开销，实现了路由修复，最终通过新路由实现数据传输，可靠性和实时性得到很大提升。

技术研发人员：何宏云
受保护的技术使用者：深圳芯珑电子技术有限公司
技术研发日：2020.04.14
技术公布日：2020.07.28