一种无线网络节点协作路由方法技术

本发明专利技术公开了一种无线网络节点协作路由方法，包括：步骤1，在初始网络中的每个节点广播邻区发现包；步骤2，已经收到邻区发现包的邻区节点，将邻区信息添加到所述邻区发现包中，继续广播；步骤3，广播持续时间t后，每个节点周围的邻区信息已经收敛，同时每个节点生成完整的邻区表，然后每个节点根据现有的邻区表信息，计算出自己所处的菱形结构；步骤4，路由源节点广播寻路包，经过中继节点承载菱形结构信息；步骤5，路由目的节点收到寻路包，根据菱形结构信息，选出最佳路径。本发明专利技术的有益效果：利用无线ad hoc网络中的菱形结构在IP层实现协作通信；利用菱形结构完成协作路由选择，提高了路由对网络移动性的鲁棒性，并节省了节点的传输功率。

【技术实现步骤摘要】
一种无线网络节点协作路由方法
本专利技术涉及无线网络
，具体而言，涉及一种无线网络节点协作路由方法。
技术介绍
随着智能芯片和微处理器的发展，具有感知功能的智能便携设备在物联网领域得到了迅速发展。在这类带有随机移动性的非基础设施通信场景中，设备之间的通信是需要解决的关键问题，而无线Adhoc网络也被视为物联网的典型网络结构。协作通信技术可以提供协作分集增益，增加传输可靠性，减小传输功率消耗，是无线通信中值得关注的通信技术之一。当前，协作通信主要应用于物理层和数据链路层。在物理层，两个节点协作将同一个源节点的数据发送到同一个目的节点的问题研究已经获得了重大突破。在数据链路层，主动式和被动式的协作机制也已经得到了解决。进一步，网络层(IP层)的协作通信研究逐渐被人们关注。目前无线网络节点协作实现的最基本的架构是解码转发(Decode—and—Forward)模型，见附图1。在这个模型中，节点协作分为两步：广播和波束成形。首先源节点将要发送的信息广播给他的邻区节点，邻区节点对信息进行解码并获取信道状态信息(CSI)；然后邻区节点以中继(relay)的方式把信息发送给目的节点。目前已有方案主要集中在解决无线节点的分类与中继机制上，也有方案提出了利用最小路径算法实现协作分集。基于以上研究，我们可以看出协作路由的底层技术和一些针对性的IP层路由方法已经得到了充分发展。而目前缺少的是一套完整的协作路由机制，包括路由发现，路由维护，路由重建，邻区维护等。而只有一套完备的路由机制，才能更好的将现有的底层技术和有很对性的路由方法完全利用起来，提高网络性能。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种无线网络节点协作路由方法，以便获得一套完整的协作路由机制，提高网络的性能。本专利技术提供了一种无线网络节点协作路由方法，包括：步骤1，在初始网络中的每个节点广播邻区发现包；步骤2，广播该邻区发现包的节点的多个邻区节点中，已经收到邻区发现包的邻区节点，将邻区信息添加到所述邻区发现包中，继续广播；步骤3，广播持续时间t后，每个节点周围的邻区信息已经收敛，同时每个节点生成完整的邻区表，然后每个节点根据现有的邻区表信息，计算出自己所处的菱形结构；步骤4，路由源节点广播寻路包，经过中继节点承载菱形结构信息；步骤5，路由目的节点收到寻路包，根据菱形结构信息，选出最佳路径。所述步骤1具体包括：步骤101，每次广播邻区发现包之前，初始网络中的每个节点先检测自己现有的邻区表，并提取全部的邻区信息，如果没有邻区信息则为空；步骤102，将提取的全部的邻区信息放入邻区发现包中，每个节点按照预先设定的间隔广播邻区发现包。作为本专利技术进一步的改进，所述步骤2具体包括：步骤201，当邻区节点收到广播的邻区发现包后，提取邻区发现包的发送节点地址及里面所携带的发送节点的邻区信息，更新自己的邻区表。作为本专利技术进一步的改进，所述步骤3具体包括：步骤301，广播持续时间t后，每个节点周围的邻区信息收敛，每个节点生成完整的邻区表，每个邻区表具备完整的邻区信息；步骤302，每个节点运行菱形结构发现算法，获得本节点所属的所有菱形结构；步骤303，根据菱形结构创建本节点的合作COP表结构；步骤304，如果该节点移动，造成菱形结构破坏，则重新运行菱形结构发现算法。作为本专利技术进一步的改进，步骤302中菱形结构发现算法具体包括：步骤S31，每个节点分别检测自己的邻区表，找到所有邻区；步骤S32，每个节点检测每一个邻区周围的邻区；步骤S33，如果存在节点的两个不同邻区，且拥有除了节点以外的同一个的节点，则发现菱形结构。作为本专利技术进一步的改进，所述步骤4具体包括：步骤401，当路由源节点收到路由寻路包时，先检查该源节点的IP是否在该路由寻路包中，判断该路由寻路包是否为重复包，如果是重复包，则直接删除该路由寻路包，如果不是重复包，则进行步骤402；步骤402，判断所述路由寻路包是否存储有菱形结构信息，如果没有菱形结构信息，则该源节点直接添加自身的IP地址至所述路由寻路包中，并再次广播，如果含有菱形结构信息，则进行步骤403；步骤403，将此菱形结构信息和该源节点自身的IP地址同时添加到所述路由寻路包中，继续广播；步骤404，重复上述步骤直到所述路由寻路包被广播到目的节点为止。作为本专利技术进一步的改进，所述步骤5具体包括：步骤501，当第一个承载菱形结构信息的路由寻路包到达目的节点后，目的节点开启计时器；步骤502，在计时器没有超时之前，目的节点将所有的路由寻路包全部存储在内存当中；步骤503，当计时器超时，认定超时后到来的路由寻路包将为非法的，删除这些非法的路由寻路包；步骤504，运行路由选择算法，选择断路概率最小的路由作为最终的决策路由。作为本专利技术进一步的改进，所述步骤504中路由选择算法具体包括：若所述第一协作节点和所述第二协作节点之间可以直接通信，且所述第一协作节点和所述第二协作节点没有生成菱形结构，将这种情况定义为链路n，此时，所述第一协作节点和所述第二协作节点之间的断路概率为：pn＝p；若所述第一协作节点和所述第二协作节点之间可以直接通信，且所述第一协作节点和所述第二协作节点与周围节点形成了菱形结构，将这种情况定义为链路c，此时，所述第一协作节点和所述第二协作节点之间的断路概率为：pc＝p5-4p4+4p3；若所述第一协作节点和所述第二协作节点之间不能直接通信，且所述第一协作节点和所述第二协作节点与周围节点形成了菱形结构，将这种情况被定义为链路nc，此时，所述第一协作节点和所述第二协作节点之间的断路概率为：pnc＝p4-4p3+4p2；假设路由寻路包携带的整条路由中，链路n的数量为i，i为大于或者等于0的整数，链路c的数量为k，k为大于或者等于0的整数，链路nc的数量为m，m为大于或者等于0的整数，则路由寻路包携带的整条路由的断路概率为：假设收到了ε个路由寻路包，则所有的路由寻路包可以构成序列：将短路概率最小的路由作为最终的决策路由：作为本专利技术进一步的改进，步骤201中的邻区信息包括：邻区的IP地址、与邻区节点之间的所有菱形结构的发现结果。作为本专利技术进一步的改进，所述COP表结构包括菱形结构的源节点、菱形结构的目的节点和菱形结构的两个协作节点。本专利技术的有益效果为：1、利用无线adhoc网络中的菱形结构在IP层实现了协作通信；2、利用菱形结构完成协作路由选择，提高了路由对网络移动性的鲁棒性，并节省了节点的传输功率。附图说明图1为Decode—and—Forward模型结构示意图；图2为本专利技术实施例所述的一种无线网络节点协作路由方法的流程示意图；图3为图2中步骤1的流程示意图；图4为图2中步骤2的流程示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线网络节点协作路由方法，其特征在于，包括：步骤1，在初始网络中的每个节点广播邻区发现包；步骤2，已经收到邻区发现包的邻区节点，将邻区信息添加到所述邻区发现包中，继续广播；步骤3，广播持续时间t后，每个节点周围的邻区信息已经收敛，同时每个节点生成完整的邻区表，然后每个节点根据现有的邻区表信息，计算出自己所处的菱形结构；步骤4，路由源节点广播寻路包，经过中继节点承载菱形结构信息；步骤5，路由目的节点收到寻路包，根据菱形结构信息，选出最佳路径。

【技术特征摘要】
1.一种无线网络节点协作路由方法，其特征在于，包括：步骤1，在初始网络中的每个节点广播邻区发现包；步骤2，广播该邻区发现包的节点的多个邻区节点中，已经收到邻区发现包的邻区节点，将邻区信息添加到所述邻区发现包中，继续广播；步骤3，广播持续时间t后，每个节点周围的邻区信息已经收敛，同时每个节点生成完整的邻区表，然后每个节点根据现有的邻区表信息，计算出自己所处的菱形结构；步骤4，路由源节点广播寻路包，经过中继节点承载菱形结构信息；步骤5，路由目的节点收到寻路包，根据菱形结构信息，选出最佳路径；所述步骤1具体包括：步骤101，每次广播邻区发现包之前，初始网络中的每个节点先检测自己现有的邻区表，并提取全部的邻区信息，如果没有邻区信息则为空；步骤102，将提取的全部的邻区信息放入邻区发现包中，每个节点按照预先设定的间隔广播邻区发现包。2.根据权利要求1所述的无线网络节点协作路由方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：步骤201，当邻区节点收到广播的邻区发现包后，提取邻区发现包的发送节点地址及里面所携带的发送节点的邻区信息，更新自己的邻区表。3.根据权利要求1所述的无线网络节点协作路由方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：步骤301，广播持续时间t后，每个节点周围的邻区信息收敛，每个节点生成完整的邻区表，每个邻区表具备完整的邻区信息；步骤302，每个节点运行菱形结构发现算法，获得本节点所属的所有菱形结构；步骤303，根据菱形结构创建本节点的合作COP表结构；步骤304，如果该节点移动，造成菱形结构破坏，则重新运行菱形结构发现算法。4.根据权利要求3所述的无线网络节点协作路由方法，其特征在于，步骤302中菱形结构发现算法具体包括：步骤S31，每个节点分别检测自己的邻区表，找到所有邻区；步骤S32，每个节点检测每一个邻区周围的邻区；步骤S33，如果存在节点的两个不同邻区，且拥有除了节点以外的同一个的节点，则发现菱形结构。5.根据权利要求1所述的无线网络节点协作路由方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：步骤401，当路由源节点收到路由寻路包时，先检查该源节点的IP是否在该路由寻路包中，判断该路由寻路包是否为重复包，如果是重复包，则直接删除该路由寻路包，如果不是重复包，则进行步骤402；步骤402，判断所述路由寻路包是否存储有菱形结构信息，如果没有菱形结构信息，则该源节点直接添加自身的IP地址至所述路由寻路包中，并再次广播，如果含有菱形结构信息，则进行步骤403；步骤403，将此菱形结构信息和该源节点自身的IP地址同时添加到所述路由寻路包中，继续广播；步骤404，重复上述步骤直到所述路由寻路包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天魁，周乐，白景文，孙燕，肖霖，
申请(专利权)人：北京邮电大学，南昌大学，
类型：发明
国别省市：北京;11