无线自组织网络中低开销的可靠组播路由方法技术

本发明专利技术公开了一种无线自组织网络中低开销的可靠组播路由方法，主要解决现有技术复杂度高和开销大的问题。其方案为：1.源节点将组播分组和最近收到的组播分组ID封装为可靠组播报文RM发送；2.其他节点收到RM后更新丢失组播分组记录，若发送RM的节点有自己的丢失分组，则生成并发送组播分组恢复报文MMR，再将RM中的组播分组封装成新的报文并发送；3.节点若长时间未与邻居节点交互报文且丢失组播分组记录非空，则生成并发送组播分组恢复报文；4.其他节点收到MMR后更新丢失组播分组记录，若缓存中有发送MMR节点的丢失分组，则将分组封装成可靠组播报文RM发送。本发明专利技术降低了开销和复杂度，可用于无线自组织网络。

【技术实现步骤摘要】
无线自组织网络中低开销的可靠组播路由方法
本专利技术属于通信
，更进一步涉及一种可靠组播路由方法，可应用于无线自组织网络中。
技术介绍
无线自组织网络不同于传统的无线通信网络技术，它不需要固定设备来支持，并没有基站和中心节点，每个节点即用户终端自行组网，当需要进行通信时，每个用户节点都能进行数据的发送或转发。无线自组织网络突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地进行部署，适用于一些紧急场合特殊的通信需要，如救灾和军事用途等。组播是一种一对多或者多对多的数据传输方式，相对于广播和单播，组播提高了数据传输的效率。在组播传输中，可靠性是一个很重要的指标，然而在无线自组网中，信道的不稳定性和节点的移动性难免使得丢包率较高，这正是可靠组播需要解决的问题。组播可靠性的含义是保证源节点发送的每一个分组均正确到达每个组播组成员。目前，无线自组网中的可靠组播协议大概分为基于自动请求重传ARQ、基于前向纠错FEC、基于闲聊Gossip和基于网络编码NC这几种。但是这几种可靠组播方法均有各自特定的应用环境，且各自具有一些扩展性、开销、效率或者复杂性上的缺点。基于自动请求重传ARQ和基于前向纠错FEC的可靠组播协议开销较大，基于闲聊Gossip的可靠组播协议不能保证较高的分组投递率，基于网络编码NC的可靠组播协议复杂性较高且分组接收延时较大。目前关于可靠组播的研究工作，很多都是将不同的可靠组播协议的特点相结合，以实现更好的适应性和可靠性。作者黄梦洁在其发表的论文“AdHoc网络中基于协同通信的可靠组播丢失恢复技术”(《电子科技大学》，2010年)中将协同丢失恢复方法与网络编码相结合，提出了一种新的基于网络编码的协同可靠组播丢失恢复算法。协同通信的方法是通过丢失节点的所有一跳内邻居节点、上游节点和发送节点来协同帮助进行丢失恢复，避免了恢复期间个别节点的负荷，可将网络中的丢失恢复负载分布到了整个网络，但是此方法效率较低，开销较大。网络编码技术中节点将重传的分组异或编码然后进行发送，可减少丢失分组的发送次数，但是复杂度较高，可应用的场景有限。作者黄少炜在其发表的论文“AdHoc网络下基于网络编码可靠组播技术”(《国防科学技术大学》，2011年)中提出了一种基于网络编码的可靠组播技术，其不需要底层组播路由机制的支持，依靠闲聊机制完成组播分组的分发过程。该技术虽然可以很好地适应由于节点快速移动而引起的网络拓扑变化，但是依然存在网络编码复杂度较高，应用场景有限的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有可靠组播技术的不足，提出一种无线自组织网络中低开销的可靠组播路由方法，以在提高可靠性的同时，降低协议的复杂度和开销。为了实现上述目的，本专利技术技术方案包括如下：(1)网络中的源节点将组播分组进行缓存，并将分组封装于可靠组播报文RM中进行发送；(2)对接收到的可靠组播报文RM进行处理：(2a)网络中的其它节点接收可靠组播报文RM，并对报文中封装的组播分组进行缓存；(2b)在规定的时间间隔后，接收到可靠组播报文RM的节点根据报文中的分组ID更新缓存中的丢失组播分组记录；(2c)接收到RM报文的节点判断RM报文中是否有自己的丢失分组ID，若有，则执行步骤(2d)，若没有，则执行步骤(2e)；(2d)等待丢失分组，若在规定的时间间隔后仍未收到这些丢失分组，则将丢失分组ID封装为组播分组恢复报文MMR并发送给发送可靠组播报文RM的节点；(2e)判断自己是否为可靠组播报文RM中组播分组所属的组播组成员，若不是，则丢弃此RM报文，返回步骤(2a)，否则，执行步骤(2f)；(2f)判断自己是否收到过此RM报文中的组播分组，若是，则丢弃此RM报文，否则，将此RM报文中的组播分组重新封装为新的RM报文并发送，返回步骤(2a)；(3)发送组播分组恢复报文MMR：(3a)网络中的每个节点刷新缓存中的丢失组播分组记录；(3b)每个节点判断自己缓存中的丢失组播分组记录是否为空，若是，则返回步骤(3a)，否则，执行步骤(3c)；(3c)每个节点判断自己是否长时间未与邻居节点进行报文的交互，若是，则执行步骤(3d)，否则，返回步骤(3a)；(3d)长时间未与邻居节点进行报文交互的节点在规定的时间间隔后将自己丢失的组播分组的ID封装为组播分组恢复报文MMR进行广播发送，返回步骤(3a)；(4)对接收到的组播分组恢复报文MMR进行处理：(4a)网络中的其它节点接收到组播分组恢复报文MMR，在规定的时间间隔后，根据报文中的分组ID更新缓存中的丢失组播分组记录；(4b)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断MMR报文的接收地址是否为自己或广播的地址，若不是，则丢弃报文，返回步骤(4a)，否则，执行步骤(4c)；(4c)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断缓存中是否有发送MMR报文节点的丢失分组，若不是，则丢弃报文，返回步骤(4a)，否则，执行步骤(4d)；(4d)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断MMR报文的接收地址是否为自己的地址，若不是，则执行步骤(4e)，否则，执行步骤(4f)；(4e)接收到组播分组恢复报文MMR的节点在规定的时间间隔后，如果未检测到邻居节点给发送此MMR报文的节点发送了封装其丢失组播分组的可靠组播报文RM，则将此丢失分组封装于RM报文中进行发送，返回步骤(4a)；(4f)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断缓存中待回复组播分组记录中是否有发送MMR报文的节点的丢失分组，若是，则丢弃此MMR报文，返回步骤(4a)，否则，执行步骤(4g)；(4g)接收到组播分组恢复报文MMR的节点在规定的时间间隔后，将发送此MMR报文节点的丢失分组封装于可靠组播报文RM中进行发送，返回步骤(4a)。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：第一，降低了复杂度和开销。本专利技术中只有可靠组播报文RM和组播分组恢复报文MMR这两种报文类型，当节点接收到邻居节点发来的RM报文后，可根据报文中携带最近收到组播分组的ID知道该邻居节点缓存中是否有自己丢失的组播分组，并可向邻居节点请求重发分组；当节点接收到邻居节点发来的MMR报文后，可根据报文中携带丢失分组的ID知道该邻居节点丢失了哪些组播分组，并将这些分组发送给该邻居节点，所以节点之间不需要互相发送大量不同类型的报文来进行丢失分组的寻找和恢复，与现有技术相比降低了复杂度和开销；第二，减少了重复报文的交互次数。本专利技术中的节点由于在每次发送可靠组播报文RM或组播分组恢复报文MMR之前，要经过一段时间间隔后判断是否可以不发送，这样不仅避免了不必要的报文发送，而且减少了节点之间重复报文的交互次数，与现有技术相比进一步降低了开销。附图说明图1是本专利技术的实现总流程图；图2是本专利技术中组播分组ID的结构示意图；图3是本专利技术中可靠组播报文RM的结构示意图；图4是本专利技术中组播分组恢复报文MMR的结构示意图；图5是本专利技术中处理可靠组播报文RM的子流程图；图6是本专利技术中发送组播分组恢复报文MMR的子流程图；图7是本专利技术中处理组播分组恢复报文MMR的子流程图。具体实施方式本专利技术的使用场景为无线自组织网络，组播组的建立和维护由按需距离矢量组播路由协议MAODV来完成，组播分组的分发和丢失组播分组的恢复由本专利技术来实现。下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
无线自组织网络中低开销的可靠组播路由方法，包括：(1)网络中的源节点将组播分组进行缓存，并将分组封装于可靠组播报文RM中进行发送；(2)对接收到的可靠组播报文RM进行处理：(2a)网络中的其它节点接收可靠组播报文RM，并对报文中封装的组播分组进行缓存；(2b)在规定的时间间隔后，接收到可靠组播报文RM的节点根据报文中的分组ID更新缓存中的丢失组播分组记录；(2c)接收到RM报文的节点判断RM报文中是否有自己的丢失分组ID，若有，则执行步骤(2d)，若没有，则执行步骤(2e)；(2d)等待丢失分组，若在规定的时间间隔后仍未收到这些丢失分组，则将丢失分组ID封装为组播分组恢复报文MMR并发送给发送可靠组播报文RM的节点；(2e)判断自己是否为可靠组播报文RM中组播分组所属的组播组成员，若不是，则丢弃此RM报文，返回步骤(2a)，否则，执行步骤(2f)；(2f)判断自己是否收到过此RM报文中的组播分组，若有，则丢弃此RM报文，否则，将此RM报文中的组播分组重新封装为新的RM报文并发送，返回步骤(2a)；(3)发送组播分组恢复报文MMR：(3a)网络中的每个节点刷新缓存中的丢失组播分组记录；(3b)每个节点判断自己缓存中的丢失组播分组记录是否为空，若是，则返回步骤(3a)，否则，执行步骤(3c)；(3c)每个节点判断自己是否长时间未与邻居节点进行报文的交互，若是，则执行步骤(3d)，否则，返回步骤(3a)；(3d)长时间未与邻居节点进行报文交互的节点在规定的时间间隔后将自己丢失的组播分组的ID封装为组播分组恢复报文MMR进行广播发送，返回步骤(3a)；(4)对接收到的组播分组恢复报文MMR进行处理：(4a)网络中的其它节点接收到组播分组恢复报文MMR，在规定的时间间隔后，根据报文中的分组ID更新缓存中的丢失组播分组记录；(4b)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断MMR报文的接收地址是否为自己或广播的地址，若不是，则丢弃报文，返回步骤(4a)，否则，执行步骤(4c)；(4c)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断缓存中是否有发送MMR报文节点的丢失分组，若不是，则丢弃报文，返回步骤(4a)，否则，执行步骤(4d)；(4d)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断MMR报文的接收地址是否为自己的地址，若不是，则执行步骤(4e)，否则，执行步骤(4f)；(4e)接收到组播分组恢复报文MMR的节点在规定的时间间隔后，如果未检测到邻居节点给发送此MMR报文的节点发送了封装其丢失组播分组的可靠组播报文RM，则将此丢失分组封装于RM报文中进行发送，返回步骤(4a)；(4f)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断缓存中待回复组播分组记录中是否有发送MMR报文的节点的丢失分组，若是，则丢弃此MMR报文，返回步骤(4a)，否则，执行步骤(4g)；(4g)接收到组播分组恢复报文MMR的节点在规定的时间间隔后，将发送此MMR报文的节点的丢失分组封装于可靠组播报文RM中进行发送，返回步骤(4a)。...

【技术特征摘要】
1.无线自组织网络中低开销的可靠组播路由方法，包括：(1)网络中的源节点将组播分组进行缓存，并将分组封装于可靠组播报文RM中进行发送；(2)对接收到的可靠组播报文RM进行处理：(2a)网络中的其它节点接收可靠组播报文RM，并对报文中封装的组播分组进行缓存；(2b)在规定的时间间隔后，接收到可靠组播报文RM的节点根据报文中的分组ID更新缓存中的丢失组播分组记录；(2c)接收到RM报文的节点判断RM报文中是否有自己的丢失分组ID，若有，则执行步骤(2d)，若没有，则执行步骤(2e)；(2d)等待丢失分组，若在规定的时间间隔后仍未收到这些丢失分组，则将丢失分组ID封装为组播分组恢复报文MMR并发送给发送可靠组播报文RM的节点；(2e)判断自己是否为可靠组播报文RM中组播分组所属的组播组成员，若不是，则丢弃此RM报文，返回步骤(2a)，否则，执行步骤(2f)；(2f)判断自己是否收到过此RM报文中的组播分组，若有，则丢弃此RM报文，否则，将此RM报文中的组播分组重新封装为新的RM报文并发送，返回步骤(2a)；(3)发送组播分组恢复报文MMR：(3a)网络中的每个节点刷新缓存中的丢失组播分组记录；(3b)每个节点判断自己缓存中的丢失组播分组记录是否为空，若是，则返回步骤(3a)，否则，执行步骤(3c)；(3c)每个节点判断自己是否长时间未与邻居节点进行报文的交互，若是，则执行步骤(3d)，否则，返回步骤(3a)；(3d)长时间未与邻居节点进行报文交互的节点在规定的时间间隔后将自己丢失的组播分组的ID封装为组播分组恢复报文MMR进行广播发送，返回步骤(3a)；(4)对接收到的组播分组恢复报文MMR进行处理：(4a)网络中的其它节点接收到组播分组恢复报文MMR，在规定的时间间隔后，根据报文中的分组ID更新缓存中的丢失组播分组记录；(4b)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断MMR报文的接收地址是否为自己或广播的地址，若不是，则丢弃报文，返回步骤(4a)，否则，执行步骤(4c)；(4c)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断缓存中是否有发送MMR报文节点的丢失分组，若不是，则丢弃报文，返回步骤(4a)，否则，执行步骤(4d)；(4d)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断MMR报文的接收地址是否为自己的地址，若不是，则执行步骤(4e)，否则，执行步骤(4f)；(4e)接收到组播分组恢复报文MMR的节点在规定的时间间隔后，如果未检测到邻居节点给发送此MMR报文的节点发送了封装其丢失组播分组的可靠组播报文RM，则将此丢失分组封装于RM报文中进行发送，返回步骤(4a)；(4f)接收到组播分组恢复报文MMR的节点判断缓存中待回复组播分组记录中是否有发送MMR报文的节点的丢失分组，若是，则丢弃此MMR报文，返回步骤(4a)，否则，执行步骤(4g)；(4g)接收到组播分组恢复报文MMR的节点在规定的时间间隔后，将发送此MMR报文的节点的丢失分组封装于可靠组播报文RM中进行发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：史琰，张忠男，盛敏，李建东，何雨航，刘汉涛，孙红光，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61