基于改进OLSR协议的多无人机自组织网络MPR节点选择方法技术

基于改进OLSR协议的多无人机自组织网络MPR节点选择方法，首先，考虑MPR集的冗余度问题，若不存在唯一到达二跳邻节点的相邻节点，则通过删除相邻节点中可到达性最小的节点来创造这类节点的出现，再进行MPR的选择；其次，考虑节点的负载均衡问题，为了避免意愿程度高的节点多次被其它节点选作MPR集，而意愿程度低的节点一直处于空闲状态，将所有的相邻节点的意愿程度设为WILL_ALWAYS，同时设置一个Times字段用于记录该节点被其它节点选作MPR集的次数，动态地加入节点的负载信息。本发明专利技术既考虑到了减少MPR集的冗余度，节约了路由协议的开销；也充分考虑到了网络中每个节点的负载情况，实现了整个网络的节点负载均衡。

MPR node selection method of multi UAV self-organizing network based on improved OLSR protocol

【技术实现步骤摘要】
基于改进OLSR协议的多无人机自组织网络MPR节点选择方法
本专利技术属于无人机自组网通讯领域，具体涉及基于改进OLSR路由协议的无人机自组织网络MPR节点选择方法。
技术介绍
随着无人机集群作战需求越来越多，多无人机动态自组织网络已成为国内通信业内的研究热点，相关研究主要集中于无人机自组网的体系结构和基于MANET的分层模型，探讨了无人机自组网的路由协议、网络拓扑控制、网络管理和数据链路层等方面的一些技术问题，利用系统仿真方法对无人机自组网的性能分别进行了验证。集群自主协同作战的无人机通过通信网络不仅要传输数据，还需要传输构建的三维环境、探测到的目标图像视频等信息，因而集群作战无人机的动态自组织通信网对网络的负载、带宽及延时都具有较高的要求，需要选择合适的无线多跳网络(WirelessMulti-hopNetwork，WMN)路由协议来构建WMN网络，从而为高质量视频流的传输提供更好的保障。WMN网络的主动式和反应式路由协议中的三种典型路由协议为：按需平面距离向量路由协议(AhhocOn-demandDistanceVectorRouting，AODV)、动态源路由协议(DynamicSourceRouting，DSR)、优化链路状态路由协议(OptimizedLinkStateTouting，OLSR)。在不同网络密度的条件下，利用OPNETModeler平台对AODV、DSR和OLSR路由协议在网络负载、网络吞吐量及网络延时等性能进行仿真试验，通过分析可知，在网络吞吐量方面，AODV协议要优于DSR和OLSR协议，而OLSR协议在网络负载和网络延时方面则要优于AODV和DSR协议，尤其是在节点密度高的大规模网络中，OLSR协议具有更好的适应性。OLSR协议是一种基于最优化链路状态的标准表驱动式路由协议。它采用多点中继(MultiPointRelay，MPR)机制对广播消息进行转发，减少了广播消息的转发数量，节省了路由协议的开销，非常适合应用在网络规模大、节点密度高的WMN网络中。但是标准的MPR选择方法得到的MPR集存在两个重要的问题：1)OLSR协议选择得到的MPR集存在较大的冗余，控制分组的洪泛规模较大，路由开销较大；2)在MPR集选择中没有考虑节点的负载均衡情况，如果某个节点同时被多个邻节点选作MPR集，可能会发生网络过载现象，这样会严重影响网络服务质量。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于改进OLSR路由协议的无人机自组织网络MPR节点选择方法。改进后的MPR节点选择方法和标准MPR选择方法在理想情况下具有相同的时间复杂度，但是改进后的OLSR协议有效避免了节点的负载过重，实现了整个网络的节点负载均衡，又降低了MPR集的冗余，节约了路由协议的开销。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：基于改进OLSR协议的多无人机自组织网络MPR节点选择方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：确定网络中源节点的MPR集、一跳相邻节点集N(s)和两跳相邻节点集N2(s)；将源节点的MPR集置空，设定一跳相邻节点集N(s)中的节点意愿程度，设定用于实时记录各一跳相邻节点负载的变量N_times，使其初值为0；步骤S2：计算N(s)中各节点的深度D(y)；步骤S3：判断N(s)中是否存在达到某个两跳相邻节点的唯一通路的节点，如果存在就进入步骤S5，如果不存在，就进入步骤S4；步骤S4：统计N_times的值，选择N(s)中N_times值最大的节点，如果有一个则删除掉对应的节点，如果有多个，删除其中可达性最小的，然后跳到步骤S3中继续进行；步骤S5：将符合步骤S3条件的节点加入MPR集，并将其N_times的值加1；步骤S6：在N2(s)中，删除步骤5中节点相连通的两跳相邻节点；步骤S7：判断N2(s)是否为空，如果为空，结束步骤，得到源节点的MPR集，选择MPR集的节点作为转发节点；如果不为空，进入步骤S3中继续进行。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：进一步地，步骤S1中，将N(s)中的节点意愿程度设为WILL_ALWAYS。进一步地，步骤S1中，变量N_times表示一跳相邻节点被其它节点选作MPR节点的次数。进一步地，步骤S4中，如果有多个N_times值最大的节点，存在不止一个可达性最小的节点，删除深度D(y)最小的节点。本专利技术的有益效果是：首先，考虑MPR集的冗余度问题，若不存在唯一到达二跳邻节点的相邻节点，则通过删除相邻节点中可到达性最小的节点来创造这类节点的出现，然后再进行MPR的选择；其次，再考虑节点的负载均衡问题，为了避免意愿程度高(WILL_ALWAYS)的节点多次被其它节点选作MPR集，而意愿程度低(WILL_NEVER)的节点一直处于空闲状态，将所有的相邻节点的意愿程度设为WILL_ALWAYS，同时在HELLO消息中设置一个Times字段用于记录该节点被其它节点选作MPR集的次数，这样就可以动态地加入节点的负载信息。本专利技术既考虑到了减少MPR集的冗余度，节约了路由协议的开销；也充分考虑到了网络中每个节点的负载情况，实现了整个网络的节点负载均衡。附图说明图1是本专利技术具体实施例改进的OLSR协议的MPR选择方法流程图。图2是本专利技术具体实施例改进的OLSR协议对MPR集选择过程示意图。图3是本专利技术具体实施例改进前后OLSR协议的MPR节点数对比图。图4是本专利技术具体实施例改进前后OLSR协议的TC分组发送速率对比图。图5是本专利技术具体实施例改进前后OLSR协议的TC分组接收速率对比图。图6是本专利技术具体实施例改进前后OLSR协议的网络延时对比图。图7是本专利技术具体实施例改进前后OLSR协议的网络吞吐量对比图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。基于改进OLSR协议的MPR节点选择方法流程如图1所示，包括如下步骤：步骤S1，将节点的MPR集置空，将一个节点的所有一跳相邻节点集N(s)中的节点意愿程度设为WILL_ALWAYS即意愿程度高，初始化一跳邻节点被其他节点选作MPR节点次数的变量N_times，使其字段初值为0；步骤S2，计算N(s)中节点的一跳邻节点的深度D(y)；步骤S3，判断N(s)中是否存在达到某个两跳相邻节点的唯一通路的邻节点，如果存在就进入步骤S5，如果不存在，就进入步骤S4；步骤S4，统计N_times的值，选择N(s)中的N_times值最大的，如果有一个则删除掉对应的节点，如果有多个，删除其中可达性最小的，然后跳到步骤S3中继续进行步骤S5，将符合步骤S3条件存在的节点加入MPR集，并将N_times的值加1；步骤S6，在N2(s)中，删除步骤5中节点相连通的两跳相邻节点；步骤S7，判断N2(s)是否为空(即原N2(s)中节点是否都被MPR集合覆盖)，如果为空，结束步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于改进OLSR协议的多无人机自组织网络MPR节点选择方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：确定网络中源节点的MPR集、一跳相邻节点集N(s)和两跳相邻节点集N

【技术特征摘要】
1.基于改进OLSR协议的多无人机自组织网络MPR节点选择方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：确定网络中源节点的MPR集、一跳相邻节点集N(s)和两跳相邻节点集N2(s)；将源节点的MPR集置空，设定一跳相邻节点集N(s)中的节点意愿程度，设定用于实时记录各一跳相邻节点负载的变量N_times，使其初值为0；
步骤S2：计算N(s)中各节点的深度D(y)；
步骤S3：判断N(s)中是否存在达到某个两跳相邻节点的唯一通路的节点，如果存在就进入步骤S5，如果不存在，就进入步骤S4；
步骤S4：统计N_times的值，选择N(s)中N_times值最大的节点，如果有一个则删除掉对应的节点，如果有多个，删除其中可达性最小的，然后跳到步骤S3中继续进行；
步骤S5：将符合步骤S3条件的节点加入MPR集，并将其N_times的值加1；
步骤S6：在N2(s)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘蓉，肖颖峰，熊智，羊书杰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，南京长空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32