一种DSR协议的改进算法制造技术

本发明专利技术公开了一种DSR协议的改进算法，在DSR协议基础上，使用分簇算法将网络节点分别划分到互不相交的若干簇中，并且引入标识机制，每个簇在形成时被分配一个唯一的标识，路由发现过程只在骨干网络中进行，获取的源路由簇标识序列组成，同一簇中的节点能够协同将数据分组发送至源路由指定的下一个簇内。本发明专利技术通过将网络划分为簇，路由发现仅在虚拟骨干网中进行，减少了不必要节点对路由请求分组转发，提高了泛洪效率；同时，路由发现所获取的源路由只记录簇标识序列，减少了路由尺寸，提高了协议的扩展性；能够间接地提供多条节点路径，提高了路由的可靠性。

An improved algorithm for DSR protocol

Improved algorithm of the invention discloses a DSR protocol, based on DSR protocol, using clustering algorithm for network nodes are divided into several disjoint clusters, and introduce the identification mechanism, each cluster is assigned a unique identifier in the form, the route discovery process is only in the backbone network. Composition of source routing cluster identifier sequence acquisition, nodes in the same cluster can coordinate the data packet is transmitted to the source routing under a specified cluster. The network is divided into clusters, the route discovery only in the virtual backbone network, reducing unnecessary nodes on the routing request packet forwarding, improve the flooding efficiency; at the same time, routing source routing access only recorded cluster identification sequence, reduce the routing size, improves the scalability of the protocol can; indirectly provide a number of nodes, improves the reliability of routing.

【技术实现步骤摘要】
一种DSR协议的改进算法
本专利技术涉及无线传感器网络领域，尤其涉及一种DSR协议的改进算法。
技术介绍
第一个小型网络ARPANET诞生以来，人类一直在享受着网络技术带来的各种便利。由于有线通信方式限制了应用的范围，使得无线网络成为了信息技术科学较为活跃的研究领域。移动自组网(MobileAdHocNetworks,MANET)是由若干无线移动终端自组织起来的一种无中心的多跳无线通信网络，能够在没有基础设施的区域内帮助移动用户实现网络服务，拓宽了移动通信网络的应用范围。对于不便部署通信设施的军事战场、紧急救灾、野外考察等应急或临时场合，移动自组织网发挥着重要作用，因为它是唯一可选的通信支持方式。移动自组网支持无线终端自由组网，基本实现了人们随时随地自由通信的美好愿望，在军事领域和民用领域都具有十分广阔的应用场景和技术优势，这些都使移动自组网成为了未来无线通信领域中极具吸引力的选择。但是，移动自组网在获得优良特性的同时，也增加了其网络相关设计的复杂性。移动自组网存在的移动性强、无固定拓扑、资源有限等问题有待研究和解决。其中，网络层的路由协议问题最为关键。DSR是一种典型的按需自适应路由协议，它的主要特点是采用了源路由方式，需要发送的数据分组会都包含源路由，并严格沿着源路由制定的路径信息(节点地址序列)，逐跳转发至信宿。DSR协议还使用路由缓存技术，节点通过旁听或转发等方式获取最新的路由信息以备将来所需，提高了路由发现效率。尽管DSR协议已经具有比较好的性能，并且得到了广泛的应用和认可，但依然存在不足之处，比如：DSR协议使用泛洪方式来搜索路由，每个节点都要参与路由请求分组的转发，引入了较大的控制开销和资源浪费；每个数据分组都必须嵌入完整的路由信息，造成了额外的路由开销；节点的任意移动导致缓存中的过期路由影响源路由的准确性，造成频繁的路由失效。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中每个节点都参与路由请求分组的转发，控制开销和资源浪费较大的缺陷，提供一种DSR协议的改进算法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种DSR协议的改进算法，包括以下步骤：S1、通过分簇算法将网络节点分别划分到互不相关的若干簇中，并引入标识机制，每个簇在形成时分配一个唯一的标识；簇标识由簇首节点ID构成，由簇首节点产生，并通过广播消息在簇内传递，同一簇中的所有节点具有相同的簇标识；S2、当网络节点中的源节点与目标节点进行通信时，在源节点自身的路由缓存中检查是否有到达该目标节点的路由，若路由缓存中存在到达该目标节点的有效路由，则建立路由进行数据传输；否则向源节点的所有邻居节点广播RREQ分组，启动路由发现过程；S3、节点接收到RREQ分组后，检查RREQ分组中包含的<scrAddr，reqID>序列对是否存在于该节点所在的路由请求列表中，若存在，表明该节点已经处理过该RREQ分组，则直接丢弃；再检查节点的簇标识是否在RREQ分组中路由列表记录的其他簇标识之前出现过，若出现过，则直接丢弃；否则启动目的节点检查过程；S4、检查该节点是否为目的节点，若是目的节点，则路由请求成功，该节点产生一个RREQ分组，包含从原RREQ分组中拷贝的路由表，并删除原RREQ分组，然后沿着路由表中的反向路由到达源节点，根据建立的路由进行数据传输，同一簇中的多个节点协调工作将数据分组发送至路由指定的下一簇内。进一步地，本专利技术的步骤S4中检查节点是否为目的节点的方法还包括：若该节点不是目的节点，判断该节点是否为簇首或具有网关功能，若不是簇首且不具有网关功能，则直接丢弃该节点；若是簇首或具有网关功能，则将节点簇标识记录到RREQ分组中的路由列表中，并继续广播更新后的路由请求分组。进一步地，本专利技术的步骤S2中的路由发现过程只在骨干网络中进行，获取的源路由由簇标识序列组成，同一簇中的节点能够协同将数据分组发送至源路由指定的下一个簇内。进一步地，本专利技术的算法还包括对簇成员节点进行维护的方法：节点通过交互周期性的Hello消息，利用从中提取的信息来更新和维护簇成员节点：节点在连续两个Hello-Interval期间内没有收到邻居节点发送的Hello消息就认为它们之间已经中断连接并删除邻居列表中对应节点的相关信息，邻居列表记录了邻居节点ID、状态和簇标识的数据结构；当簇成员在规定时间内接收不到簇首发来的消息时，则其状态转换为未定状态继而重新对其进行分配；簇首在移动过程中，当它检测到与某个邻簇完全失去连接后，就会发送状态更新列表给其簇成员以试图放弃簇首角色，然后等待簇成员回复以确认角色的替换，并由合适的簇成员替代其簇首角色，否则保持当前状态不变；在簇首变更成功的情况下，新簇首保持原有簇标识不变，进而保持分簇网络的稳定性。进一步地，本专利技术的选取新簇首过程中使用的标准具体为：标准一：从簇成员节点中选取可连接的邻簇个数最多的节点，并且被选取的节点所能连接到的邻簇的数目应该多于当前的簇首；标准二：如果有多个满足标准一的簇成员节点，则从中选择一个邻节点数目最多的节点。进一步地，本专利技术的算法还包括对网关列表进行更新的方法，具体为：节点通过交互周期性的Hello消息，利用从中提取的信息来更新和维护网关列表；节点x接收到Hello消息后，首先检查邻居列表中是否已经记录了Hello消息中携带的邻节点信息；其次，根据邻节点簇标识来确定是否更新节点的簇邻接列表x.CCL和网关列表x.GWL；最后，通过Hello消息查询邻节点的簇邻接列表Hello.CCL表来确定是否更新节点的网关列表x.GWL；其中，网关包括属于不同簇却彼此位于通信范围之内的节点，用于相邻簇之间的通信；网关列表记录了节点可以连接到的邻簇的簇标识、连接指定领簇所要经过的网关节点的ID及其标识的数据结构，且每个节点都维护着一个网关列表。进一步地，本专利技术的算法还包括对网关列表进行更新的方法，具体为：节点通过交互周期性的Hello消息，利用从中提取的信息来更新和维护网关列表；节点x接收到Hello消息后，首先检查邻居列表中是否已经记录了Hello消息中携带的邻节点信息；其次，根据邻节点簇标识来确定是否更新节点的簇邻接列表x.CCL和网关列表x.GWL；最后，通过Hello消息查询邻节点的簇邻接列表Hello.CCL表来确定是否更新节点的网关列表x.GWL。进一步地，本专利技术的步骤S4中数据传输的方法具体为：每个数据分组都携带簇标识序列构成的源路由来引导数据分组的传输，簇标识路由用于确定数据分组从源节点到达目的节点所需依次经过的簇，节点先根据其网关列表和分组携带的标识路由来确定下一个合适的转发节点，数据传输时，若节点网关列表中有多个到达邻簇的转发节点时，根据以下优先级进行选择：优先级一：优先选择簇标识指定邻簇中的节点作为下一跳节点；优先级二：若网关列表中仍有至少两个满足优先级一的节点，则从中选择ID最小的节点作为下一跳节点。进一步地，本专利技术的算法还包括对路由进行维护的方法，具体为：节点根据本地网关列表和数据分组中的簇标识序列，重新确定另外一个合适的转发节点，即找到一条新的链路进行替代；若不存在符合条件的其他节点，且当前节点不为簇成员，则将数据分组发送其簇首，并由簇首寻找其他满足要求的节点，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DSR协议的改进算法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过分簇算法将网络节点分别划分到互不相关的若干簇中，并引入标识机制，每个簇在形成时分配一个唯一的标识；簇标识由簇首节点ID构成，由簇首节点产生，并通过广播消息在簇内传递，同一簇中的所有节点具有相同的簇标识；S2、当网络节点中的源节点与目标节点进行通信时，在源节点自身的路由缓存中检查是否有到达该目标节点的路由，若路由缓存中存在到达该目标节点的有效路由，则建立路由进行数据传输；否则向源节点的所有邻居节点广播RREQ分组，启动路由发现过程；S3、节点接收到RREQ分组后，检查RREQ分组中包含的<scrAddr，reqID>序列对是否存在于该节点所在的路由请求列表中，若存在，表明该节点已经处理过该RREQ分组，则直接丢弃；再检查节点的簇标识是否在RREQ分组中路由列表记录的其他簇标识之前出现过，若出现过，则直接丢弃；否则启动目的节点检查过程；S4、检查该节点是否为目的节点，若是目的节点，则路由请求成功，该节点产生一个RREQ分组，包含从原RREQ分组中拷贝的路由表，并删除原RREQ分组，然后沿着路由表中的反向路由到达源节点，根据建立的路由进行数据传输，同一簇中的多个节点协调工作将数据分组发送至路由指定的下一簇内。...

【技术特征摘要】
1.一种DSR协议的改进算法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过分簇算法将网络节点分别划分到互不相关的若干簇中，并引入标识机制，每个簇在形成时分配一个唯一的标识；簇标识由簇首节点ID构成，由簇首节点产生，并通过广播消息在簇内传递，同一簇中的所有节点具有相同的簇标识；S2、当网络节点中的源节点与目标节点进行通信时，在源节点自身的路由缓存中检查是否有到达该目标节点的路由，若路由缓存中存在到达该目标节点的有效路由，则建立路由进行数据传输；否则向源节点的所有邻居节点广播RREQ分组，启动路由发现过程；S3、节点接收到RREQ分组后，检查RREQ分组中包含的<scrAddr，reqID>序列对是否存在于该节点所在的路由请求列表中，若存在，表明该节点已经处理过该RREQ分组，则直接丢弃；再检查节点的簇标识是否在RREQ分组中路由列表记录的其他簇标识之前出现过，若出现过，则直接丢弃；否则启动目的节点检查过程；S4、检查该节点是否为目的节点，若是目的节点，则路由请求成功，该节点产生一个RREQ分组，包含从原RREQ分组中拷贝的路由表，并删除原RREQ分组，然后沿着路由表中的反向路由到达源节点，根据建立的路由进行数据传输，同一簇中的多个节点协调工作将数据分组发送至路由指定的下一簇内。2.根据权利要求1所述的DSR协议的改进算法，其特征在于，步骤S4中检查节点是否为目的节点的方法还包括：若该节点不是目的节点，判断该节点是否为簇首或具有网关功能，若不是簇首且不具有网关功能，则直接丢弃该节点；若是簇首或具有网关功能，则将节点簇标识记录到RREQ分组中的路由列表中，并继续广播更新后的路由请求分组。3.根据权利要求1所述的DSR协议的改进算法，其特征在于，步骤S2中的路由发现过程只在骨干网络中进行，获取的源路由由簇标识序列组成，同一簇中的节点能够协同将数据分组发送至源路由指定的下一个簇内。4.根据权利要求1所述的DSR协议的改进算法，其特征在于，该算法还包括对簇成员节点进行维护的方法：节点通过交互周期性的Hello消息，利用从中提取的信息来更新和维护簇成员节点：节点在连续两个Hello-Interval期间内没有收到邻居节点发送的Hello消息就认为它们之间已经中断连接并删除邻居列表中对应节点的相关信息，邻居列表记录了邻居节点ID、状态和簇标识的数据结构；当簇成员在规定时间内接收不到簇首发来的消息时，则其状态转换为未定状态继而重新对其进行分配；簇首在移动过程中，当它检测到与某个邻簇完全失去连接后，就会发送状态更新列表给其簇成员以试图放弃簇首角...

【专利技术属性】
技术研发人员：田怡，陈偲琛，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42