一种无线自组网的多播树建立方法技术

本发明专利技术公开一种无线自组网的多播树建立方法，该方法基于网络层MAODV协议和IEEE 802.16 MAC(Media Access Control，媒体接入控制)层分布式调度技术，将分布式调度机制从MAC层分离，融入到网络层多播路由算法中，在建立多播树时，利用已知的资源信息选择合适的建树路径，从而建立为多播预留一定资源的多播树，避免业务冲突。此外，将带宽申请与分配操作融入路由控制消息中，在建立路由的同时完成资源分配工作，MAC层根据网络层分配结果进行数据传输，不必再次进行调度。本发明专利技术不同于现有的MAC协议独立调度、反复交互的方式，从整体上简化调度流程，可有效节省时间和资源，实现服务质量提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线自组网领域。更具体地，涉及一种基于网络层MAODV(MulticastAdhocOn-demandDistanceVectorRouting，多播按需距离矢量路由)协议和IEEE802.16MAC(MediaAccessControl，媒体接入控制)层分布式调度技术的无线自组网的多播树建立方法。
技术介绍
无线移动自组网又称无线移动多跳网，简称无线自组网，是由一组相互协作的无线移动节点组成的、无中心控制节点、不依赖于任何固定网络设备的特殊网络。在部分无线自组网的应用场景中，多播通信是一种非常重要的通信方式。例如在编队通信中，编队成员之间需要通信，同时编队成员又需要实时接收来自指挥中心的信息，因此网络中通信的大部分业务都以多播的形式传输。此外，由于多播应用场景往往存在一定的特殊性，市场对多播业务质量的要求也越来越高。多播是一种允许单一用户同时向多个用户发送业务数据的网络技术。与单播方式相比，多播源节点不需要为每个目的节点分别建立路由，在进行业务传输时，多播路由协议在网络的转发节点处利用数据复制的方式进行分发，使源节点仅发送一次业务数据，提高了传输效率，并且节省了网络带宽资源。在现有的多播协议中，树状多播路由协议是研究的重点，而由AODV扩展而来的MAODV协议是其中的典型代表。在MAODV协议中，多播组成员节点建立多播树(共享分发树)，多播业务数据沿树状结构实现高效传输，节省带宽资源。但，这种协议也存在一些缺点：由于树状结构中不存在环路，各个节点之间没有冗余路径，因此树上任何节点之间的链路失效或状态异常均会影响多播业务传输质量。此外，与单播路由协议相似，MAODV协议由于没有考虑底层带宽资源状况，不能保证传输链路的可靠性且无法避免拥塞，因此难以确保每个组成员都能及时准确的收到多播消息，不能满足用户对多播业务质量的需求。为了能够解决业务传输可靠性问题并提高多播业务的传输质量，需要提供一种采取跨层设计打破层间壁垒，将网络层多播路由协议和MAC层资源调度信息融合的有效节省时间和资源、实现服务质量提升的无线自组网的多播树建立方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无线自组网的多播树建立方法，以解决现有的多播路由协议传输质量不高的问题。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种无线自组网的多播树建立方法，包括如下步骤：S1、多播业务源节点通过查找多播路由表判断是否已存在多播路由且其自身是否是多播组成员节点，如是，则流程结束；如否，则多播业务源节点发送包含多播业务的多播组地址和多播业务源节点的时隙分配表的RREQ请求消息；S2、收到RREQ请求消息的节点根据RREQ请求消息判断本节点是否为多播组成员节点，如是，则转至步骤S5；如否，则该节点为准中间节点，转至步骤S3；S3、首先，收到RREQ请求消息的准中间节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的反向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播业务源节点的反向路由信息；之后，收到RREQ请求消息的准中间节点缓存RREQ请求消息中的时隙分配表，根据RREQ请求消息中的时隙分配表与该节点的本地时隙分配表判断该节点与上一跳节点之间的共有时隙是否大于设定的多播预留带宽所需的时隙：如是，则该节点成为中间节点，根据该节点的本地时隙分配表更新RREQ请求消息中的时隙分配表并广播转发更新后的RREQ请求消息至下一跳节点，转至步骤S4；如否，则该节点丢弃RREQ请求消息，还原为普通节点；S4、重复执行步骤S2-S3；S5、首先，收到RREQ请求消息的多播组成员节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的反向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播业务源节点的反向路由信息；之后，收到RREQ请求消息的多播组成员节点缓存RREQ请求消息中的时隙分配表，根据RREQ请求消息中的时隙分配表与该节点的本地时隙分配表判断该节点与上一跳节点之间的共有时隙是否大于设定的多播预留带宽所需的时隙：如是，则该节点根据设定的多播预留带宽所需的时隙为多播业务分配时隙并启动限定路由激活时限的定时器，之后，采取单播方式向上一跳节点发送RREP回复消息，所述RREP回复消息中包括该节点已分配时隙的时隙分配表，转至步骤S6；如否，则该节点丢弃RREQ请求消息，等待接收下一个RREQ请求消息、重新执行步骤S1或流程结束；S6、收到RREP回复消息的节点判断本节点是否为多播业务源节点，如是，则转至步骤S9；如否，则转至步骤S7；S7、首先，收到RREP回复消息的中间节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的正向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播组成员节点的正向信息；之后，该节点根据RREP回复消息中的时隙分配表更新该节点的本地时隙分配表，并在更新后判断该节点与上一跳节点之间的共有时隙是否大于设定的多播预留带宽所需的时隙：如是，则该节点根据设定的多播预留带宽所需的时隙为多播业务分配时隙并启动限定路由激活时限的定时器，之后根据该节点已分配时隙的时隙分配表更新RREP回复消息中的时隙分配表并转发更新后的RREP回复消息至上一跳节点，转至步骤S8；如否，则该节点丢弃RREP请求消息；S8、重复执行步骤S6-S7；S9、首先，收到RREP回复消息的多播业务源节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的正向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播组成员节点的正向信息；之后，该节点根据RREP回复消息中的时隙分配表更新该节点的本地时隙分配表，更新成功后选择最先收到且满足多播预留带宽需求的RREP回复消息路径采取单播方式逐跳向该路径上的节点发送MACT激活消息；S10、收到MACT激活消息的中间节点和多播组成员节点激活该多播路由，分别取消各节点限定路由激活时限的定时器，使各节点为多播业务分配的时隙生效，并分别向各节点自身的MAC层同步该节点的时隙分配表，各节点自身的MAC层根据为多播业务分配的时隙收发数据，完成建立多播树。优选地，步骤S1进一步包括如下子步骤：S1.1、多播业务源节点通过查找多播路由表判断是否已存在多播路由，如是，则转至步骤S1.2；如否，则插入新路由条目，转至步骤S1.4；S1.2、多播业务源节点判断其自身是否是多播树成员节点，如是，则转至步骤S1.3；如否，则转至步骤S1.4；S1.3、多播业务源节点判断其自身是否是多播组成员节点，如是，则流程结束；如否，则将其自身改为多播组成员节点，流程结束；S1.4、多播业务源节点发送RREQ请求消息。优选地，所述多播业务源节点发送RREQ请求消息的方法为：多播业务源节点查找多播路由表中是否已存在多播组对应的条目，如是，则多播业务源节点采取单播方式向条目中的下一跳节点发送RREQ请求；如否，则多播业务源节点广播RREQ请求消息。优选地，步骤S10还包括如下步骤：未收到MACT激活消息的中间节点或多播业务源节点在各节点限定路由激活时限的定时器超时后分别取消各节点为多播业务分配的时隙。本专利技术加入了带宽预留机制，在建立的多播树中为多播业务预留一定带宽，保证多播业务的传输质量；实现了与MAC层共享链路资源信息，点在加入组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线自组网的多播树建立方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、多播业务源节点通过查找多播路由表判断是否已存在多播路由且其自身是否是多播组成员节点，如是，则流程结束；如否，则多播业务源节点发送包含多播业务的多播组地址和多播业务源节点的时隙分配表的RREQ请求消息；S2、收到RREQ请求消息的节点根据RREQ请求消息判断本节点是否为多播组成员节点，如是，则转至步骤S5；如否，则该节点为准中间节点，转至步骤S3；S3、首先，收到RREQ请求消息的准中间节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的反向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播业务源节点的反向路由信息；之后，收到RREQ请求消息的准中间节点缓存RREQ请求消息中的时隙分配表，根据RREQ请求消息中的时隙分配表与该节点的本地时隙分配表判断该节点与上一跳节点之间的共有时隙是否大于设定的多播预留带宽所需的时隙：如是，则该节点成为中间节点，根据该节点的本地时隙分配表更新RREQ请求消息中的时隙分配表并广播转发更新后的RREQ请求消息至下一跳节点，转至步骤S4；如否，则该节点丢弃RREQ请求消息，还原为普通节点；S4、重复执行步骤S2‑S3；S5、首先，收到RREQ请求消息的多播组成员节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的反向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播业务源节点的反向路由信息；之后，收到RREQ请求消息的多播组成员节点缓存RREQ请求消息中的时隙分配表，根据RREQ请求消息中的时隙分配表与该节点的本地时隙分配表判断该节点与上一跳节点之间的共有时隙是否大于设定的多播预留带宽所需的时隙：如是，则该节点根据设定的多播预留带宽所需的时隙为多播业务分配时隙并启动限定路由激活时限的定时器，之后，采取单播方式向上一跳节点发送RREP回复消息，所述RREP回复消息中包括该节点已分配时隙的时隙分配表，转至步骤S6；如否，则该节点丢弃RREQ请求消息，等待接收下一个RREQ请求消息、重新执行步骤S1或流程结束；S6、收到RREP回复消息的节点判断本节点是否为多播业务源节点，如是，则转至步骤S9；如否，则转至步骤S7；S7、首先，收到RREP回复消息的中间节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的正向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播组成员节点的正向信息；之后，该节点根据RREP回复消息中的时隙分配表更新该节点的本地时隙分配表，并在更新后判断该节点与上一跳节点之间的共有时隙是否大于设定的多播预留带宽所需的时隙：如是，则该节点根据设定的多播预留带宽所需的时隙为多播业务分配时隙并启动限定路由激活时限的定时器，之后根据该节点已分配时隙的时隙分配表更新RREP回复消息中的时隙分配表并转发更新后的RREP回复消息至上一跳节点，转至步骤S8；如否，则该节点丢弃RREP请求消息；S8、重复执行步骤S6‑S7；S9、首先，收到RREP回复消息的多播业务源节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的正向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播组成员节点的正向信息；之后，该节点根据RREP回复消息中的时隙分配表更新该节点的本地时隙分配表，更新成功后选择最先收到且满足多播预留带宽需求的RREP回复消息路径采取单播方式逐跳向该路径上的节点发送MACT激活消息；S10、收到MACT激活消息的中间节点和多播组成员节点激活该多播路由，分别取消各节点限定路由激活时限的定时器，使各节点为多播业务分配的时隙生效，并分别向各节点自身的MAC层同步该节点的时隙分配表，各节点自身的MAC层根据为多播业务分配的时隙收发数据，完成建立多播树。...

【技术特征摘要】
1.一种无线自组网的多播树建立方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、多播业务源节点通过查找多播路由表判断是否已存在多播路由且其自身是否是多播组成员节点，如是，则流程结束；如否，则多播业务源节点发送包含多播业务的多播组地址和多播业务源节点的时隙分配表的RREQ请求消息；S2、收到RREQ请求消息的节点根据RREQ请求消息判断本节点是否为多播组成员节点，如是，则转至步骤S5；如否，则该节点为准中间节点，转至步骤S3；S3、首先，收到RREQ请求消息的准中间节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的反向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播业务源节点的反向路由信息；之后，收到RREQ请求消息的准中间节点缓存RREQ请求消息中的时隙分配表，根据RREQ请求消息中的时隙分配表与该节点的本地时隙分配表判断该节点与上一跳节点之间的共有时隙是否大于设定的多播预留带宽所需的时隙：如是，则该节点成为中间节点，根据该节点的本地时隙分配表更新RREQ请求消息中的时隙分配表并广播转发更新后的RREQ请求消息至下一跳节点，转至步骤S4；如否，则该节点丢弃RREQ请求消息，还原为普通节点；S4、重复执行步骤S2-S3；S5、首先，收到RREQ请求消息的多播组成员节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的反向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播业务源节点的反向路由信息；之后，收到RREQ请求消息的多播组成员节点缓存RREQ请求消息中的时隙分配表，根据RREQ请求消息中的时隙分配表与该节点的本地时隙分配表判断该节点与上一跳节点之间的共有时隙是否大于设定的多播预留带宽所需的时隙：如是，则该节点根据设定的多播预留带宽所需的时隙为多播业务分配时隙并启动限定路由激活时限的定时器，之后，采取单播方式向上一跳节点发送RREP回复消息，所述RREP回复消息中包括该节点已分配时隙的时隙分配表，转至步骤S6；如否，则该节点丢弃RREQ请求消息，等待接收下一个RREQ请求消息、重新执行步骤S1或流程结束；S6、收到RREP回复消息的节点判断本节点是否为多播业务源节点，如是，则转至步骤S9；如否，则转至步骤S7；S7、首先，收到RREP回复消息的中间节点通过查找多播路由表判断本节点是否存在该多播路由，如是，则更新路由条目中的正向信息；如否，则插入新路由条目，记录到多播组成员节点的正向信息；之后，该节点根据RREP...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，姜宇嘉，于莉，何浩雄，唐艺玮，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11