一种DT-MAODV多播路由方法技术

一种DT-MAODV多播路由方法。MAODV是一种基于无线Mesh网络的按需距离矢量多播路由协议，以往研究所提出的多播算法大多只考虑如何优化多播树建立，但根据这些多播算法，当多播树建立后，除非多播树分裂，否则它的拓扑结构不会发生变化。而无线Mesh网络的节点具有一定的移动性，可能在某一时刻会存在性能更好的多播树。本发明专利技术方法针对无线网络节点的移动特性，提出了动态改变多播树结构的策略。将该方法应用于无线Mesh网络中，分析和判断网络拓扑结构的动态改变，当存在性能更好的多播树，并且拓扑结构满足协议的优化条件时，会主动改变网络拓扑结构，对多播树进行优化，得到更好的传输性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】-种DT-MAODV多播路由方法
本专利技术属于计算机应用与物联网结合的
【
技术介绍
】 随着物联网的快速发展，作为物联网的关键组成部分，无线网络承担着越来越高 的业务要求。人们开始要求无线网络能够处理更多的实时业务，例如视频会议，视频多播， VoIP,网络游戏等日常业务。但由于传统无线网络无法克服可靠性低，吞吐量低，传输时延 过长等缺点，所W需要提出新的无线网络多播协议来提高其传输性能，W满足越来越高的 业务要求。 传统无线网络一般通过中屯、节点作为拓扑中屯、与其他节点进行通信，具有控制各 节点的功能，中屯、节点还负责各节点与外部网络进行通信。 无线Mesh网络通过无线多跳的方式将各节点连接起来，形成网状网络。它是W无 线Adhoc网络和传统无线网络为模型形成的多跳网状网。无线Mesh网络解决了传统无线 网络传输效率低，可靠性差等缺点，具备安装方便，拓扑简洁，传输效率高等优点。 Mesh网络的节点分为路由节点和客户端两种节点，根据类型可W分为W下S种。 骨干网结构是由路由器节点连接形成，负责与外部网络相连，Mesh路由器具有多 跳连接的功能，可扩展性强；客户端结构可W直接采用Adhoc网络的技术，客户端通过传 统技术连接，组成了小型的对等通信网络；混合结构就是将客户端网络接入骨干网络，它可 W接入各种不同类型的网络，拓扑结构灵活。 目前对于无线Mesh网络的多播路由协议的研究仍在起步阶段，如比较最小开销 树（MCT)和最短路径树（SPT)的性能；提出了基于单路径优化的算法；提出了基于根驱动 思想的路由方法，并根据此思想提出一种基于最小开销的备用树算法。 M0DV路由协议是由美国加州大学RoyerEM等人于1999年提出的，它是在单播 路由协议A0DV的基础上设计的按需多播路由协议。源节点在需要与目的节点通信时才发 起路由发现过程，采用的是双向共享树炬i-Direction化aredTree)的多播分发机制。 M0DV用广播路由发现机制按需发现多播路由。M0DV路由建立如图1所示，该协 议基于硬状态建立共享多播树，修复损坏的链路，显式地处理网络划分。某移动节点想加入 多播组或有数据要发往多播组而没有到该组的路由时，就发RREQ报文。中间节点收到该 RREQ报文而它没有到该组的路由，便向它的邻居广播该RREQ。随着RREQ在网络中传播，节 点建立指针来在它们的路由表中建立逆向路由。收到对某多播组RREQ的节点，若它记录的 对该组的序列号至少和RREQ中包含的一样大，就可W回复。应答节点通过在路由表和多播 路由表中置入请求节点的下一跳信息来更新路由，然后向源节点单播回RREP。当沿着到源 节点的路径上的节点收到RREP时，它们为该RREP来自的节点在路由表和多播路由表中都 增加一个条目，由此创建了一条转发路径。当源节点向某个多播组广播RREQ时，它经常收 到多于一个的应答。源节点保留有最大序列号和到最近的多播树成员有最短跳数的路由， 保留一段特定的时间，丢弃其它路由。源节点激活多播路由表中已选择的下一跳，单播一个 激活消息（MACT)。下一跳收到该消息后，激活多播路由表中到源节点的条目。该过程直到 达到发出该RREP的节点（树成员）为止。该激活消息保证没有多条路径到任何树结点，节 点只沿多播路由表中激活的路由转发数据包。 多播组的第一个成员为该组的领导者。一个结点若多次加入某多播组没有成功， 它将成为组领导者。组领导者负责维护多播组序列号，并将其广播到多播组，该是通过组 肥LLO消息完成的。该消息包含一个扩展，表明多播组IP地址和所有W该结点为组领导者 多播组序列号（每个组肥LLO增1)，结点用该组肥LLO信息来更新它们的请求表。 由于M0DV在其路由表中保持硬状态，协议要主动追踪和响应树中的变化。树中 的链路受到监控，若有成员结束了同该组的成员关系，断开的链路要删除。当一条链路被删 除时，离多播组领导者较远的节点（断开的下游）负责修复断开的链路。若该树不能重新 连接，该断开的下游结点的新领导者将按如下过程选出；若启动路由重建的节点是多播组 成员，它就成为新的多播组领导者，否则，若它只有一个到多播树的下一跳，它通过向它的 下一跳发送剪枝消息来将它自己从树上删除出去。该过程继续一直到达到组成员。 节点加入多播树的过程如图1所示，每个字母代表一个节点，包括W下几个步骤： (l)RREQ报文的广播； 似RREP报文的回复；做多播路由的MCT激活； M0DV协议在无线Mesh网络的实例如图2所示，源节点S维护着一个多播树，节 点A与节点B均是多播组节点，两个节点之间为一跳。由于无线Mesh网络节点具有移动 性，网络拓扑结构会随之改变，按照M0DV协议，多播树只能够通过自身的剪枝与修复等改 变多播树结构。在一段时间后节点A和节点B进入彼此通信范围内，如图3所示，且节点B 的跳数明显要多很多，说明端到端时延更长。但是由于M0DV协议的缺点，节点B不能连接 至节点A，只能保持原拓扑结构，导致网络性能下降。 上述研究所提出的多播算法只考虑了如何优化多播树建立，当多播树建立之后， 根据已有的多播算法，除非多播树分裂，否则多播树的拓扑结构不会发生改变。但是无线 Mesh网络的节点具有一定移动性，可能在某一时刻会存在性能更好的多播树。 【
技术实现思路
】本专利技术目的是解决无线Mesh网络传输性能较差问题，提高网络的传输性能。本发 明在了解了M0DV多播路由方法的基础上重点研究了动态优化Mesh网络拓扑结构算法，提 出一种DT-MA0DV多播路由方法，针对无线Mesh网络节点的移动特性，提出了动态改变多播 树结构的策略。将该协议应用于无线Mesh网络中，分析和判断网络拓扑结构的动态改变， 当拓扑满足协议的优化条件时，会主动改变网络拓扑结构，对多播树进行优化，得到更好的 传输性能。 本专利技术的技术方案 一种DT-MA0DV多播路由方法，该方法主要包括如下关键步骤； 第1、容忍度和报文最大转发次数的设定； 第1. 1、多播树进行拓扑优化必然会导致网络路由开销的增加，设定容忍度K该一 参数，该参数表示由于多播树拓扑变化导致路由开销变大的最大增加率； 第1. 2、报文转发会增加网络负载，为避免GWH报文转发次数过多导致网络负载 加重，设定报文最大转发次数TN，用于判定是否继续转发GWH报文； 第2、多播树组头节点广播发送GRPH报文，利用GRPH报文中的保留字段，增加跳数 和转发次数两个字段，其他节点接收报文并做处理；第2. 1、在GWH报文中，增加到源节点的跳数SC和转发次数T_count两个字段，其 中T_count初值为0,T_count的值随着转发次数递增； 第2. 2、当非多播树节点收到该报文后，首先检测T_count的值，当T_count的值等 于TN时，提取报文信息存入路由表中，然后丢弃该报文杏则提取报文信息存入路由表中， 将T_count的值加1，继续转发该报文，W此类推； 第2. 3、当多播树节点收到该报文后，提取报文信息存入路由表中，将T_count的 值加1，并判断是否满足优化条件，若满足则对多播树拓扑结构进行优化，否则丢弃该报文。 [002引所述的容忍度K的取值范围为0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DT‑MAODV多播路由方法，其特征在于该方法主要包括如下关键步骤：第1、容忍度和报文最大转发次数的设定；第1.1、多播树进行拓扑优化必然会导致网络路由开销的增加，设定容忍度K这一参数，该参数表示由于多播树拓扑变化导致路由开销变大的最大增加率；第1.2、报文转发会增加网络负载，为避免GRPH报文转发次数过多导致网络负载加重，设定报文最大转发次数TN，用于判定是否继续转发GRPH报文；第2、多播树组头节点广播发送GRPH报文，利用GRPH报文中的保留字段，增加跳数和转发次数两个字段，其他节点接收报文并做处理；第2.1、在GRPH报文中，增加到源节点的跳数SC和转发次数T_count两个字段，其中T_count初值为0，T_count的值随着转发次数递增；第2.2、当非多播树节点收到该报文后，首先检测T_count的值，当T_count的值等于TN时，提取报文信息存入路由表中，然后丢弃该报文；否则提取报文信息存入路由表中，将T_count的值加1，继续转发该报文，以此类推；第2.3、当多播树节点收到该报文后，提取报文信息存入路由表中，将T_count的值加1，并判断是否满足优化条件，若满足则对多播树拓扑结构进行优化，否则丢弃该报文。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张德干，马震，李文斌，赵德新，赵晨鹏，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12