一种多跳无线自组织网络按需路由维护的洪泛控制方法技术

本发明专利技术公开一种多跳无线自组织网络按需路由维护的洪泛控制方法，该方法包括基本路由建立过程、规定节点之间的信息交互过程和路由恢复过程，首先以按需路由的方式建立起一条基本路由，然后在规定范围内的节点之间进行信息交互。当基本路由出现中断需要修复时，尽可能在规定的范围内进行修复，避免在全网范围内采用洪泛机制，达到控制路由开销、快速恢复路由的目的；本发明专利技术所提供的多跳无线自组织网络按需路由维护的洪泛控制方法，克服了现有按需路由协议如ＡＯＤＶ、ＤＳＲ等在路由维护时需要采用全网洪泛广播路由请求消息而导致大量额外开销的缺点，达到提高路由算法有效性的目的。

A flooding control method for on demand routing maintenance of multi hop wireless ad hoc networks

The invention discloses a multi hop network control method according to the flood routing maintenance of wireless ad, the method includes the information exchange process and routing the basic routing establishment process, rules between nodes of the recovery process, first of all to the on-demand routing method to establish a basic route, and then exchange information among nodes in the specified range in. When the basic routing interruption need to repair, repair as soon as possible within the scope of the provisions, to avoid the flooding mechanism within the whole network, to control the routing overhead and fast recovery routing purposes; the invention provides multi hop wireless ad hoc on-demand routing flooding maintenance control method to overcome the existing on-demand routing protocols such as AODV, DSR etc. to flooding in the whole network broadcast the route request message and cause a lot of shortcomings in the overhead of routing maintenance, to improve the effectiveness of the routing algorithm.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信网络
，具体来说涉及一种多跳无线自组织网络按需路由维护中的洪泛控制方法。
技术介绍
多跳无线自组织网络是由多个移动节点通过无线链路相连而组成的无中心、自组织无线网络，它不依赖于任何特定的网络基础设施，能实现快速自动组网，可以广泛应用于军事、抢险救灾、商业应用、传感器网络、家庭网络等领域。在多跳无线自组织网络中，由于节点的通信覆盖范围有限，相距较远的节点需要通过其它节点的中继(Relay)才能通信，因此，网络中每个节点不仅能移动，而且都兼有路由器和主机两种功能，能完成发现和维持到其他节点的路由，以多跳路由的方式实现节点之间的数据传送。 多跳路由技术是实现无线自组织网络通信的关键技术。由于无线自组织网络动态变化的网络拓扑结构、有限的带宽、不断变化的链路容量和能量受限，使路由协议必须具有自适应的路由维护能力，才能满足无线自组织网络的通信需求，因此，设计高效的路由协议是在动态变化的无线自组织网络中面临的重要挑战。研究人员在这方面已经做了大量的工作，并提出了许多专门应用于多跳无线自组织网络的路由协议，按照发现路由的策略可以将多跳路由协议分为两大类即先应式(Proactive)路由协议和按需(On-demand)路由协议。 先应式路由协议又称为表驱动路由协议，无论是否有通信需求，每两个节点之间都预先建立起路由。每个节点都采用周期性的路由分组广播，交换路由信息，希望最终每个节点都维护一张全网一致的和最新的路由表，源节点一旦要发送分组，可以立即获得指向目的节点的路由。先应式路由协议有DSDV(Destination-Sequenced Distance-VectorRouting) 、FSR(Fisheye State Routing) 、 UVNMAR(Xandmark ad hoc Routing Protocol)、0LSR(Optimized Link State Routing)、 TBRPF(Topology Broadcast based onReverse-PathForwarding)等。这种路由协议的优点是能够及时交换网络信息，如可用带宽、时延、拓扑结构等，可以支持实时业务。但是，它不适合规模较大的网络，因为许多没有使用的路由仍然需要维护，周期性的路由更新可能导致过度的处理和通信开销。另外，快速变化的拓扑结构会使所获得的路由有效时间縮短，路由的利用率下降。 按需路由协议则只有当网络节点有路由的需求时才发起路由的查找过程，并对建立的路由进行维护，数据传输结束后将释放建立的路由。如A0DV(Ad Hoc on DemandDistanceVector) 、 DSR (Dynamic Source Routing) 、 TORA (Temporally-Ordered RoutingAlgorithm) 、ABR(Associativity-Based Routing)等都是按需路由协议。与先应式路由协议相比，按需路由协议可以降低路由开销，路由的使用效率更高。 一般认为，按需路由协议更适合应用于多跳无线自组织网络，因而按需路由协议也成为了研究的重点。 针对路由的维护，先应式路由协议采用节点之间周期性地交换路由信息，这样会带来额外的通信开销和能量消耗，影响无线自组织网络的资源利用率。按需路由协议不要求周期性的路由信息更新，但当一条正在使用的路由因为节点失效或节点移动而发生中断时，会触发路由的重新发现过程，如比较典型的按需路由协议AODV和DSR，由源节点采用洪泛机制在全网广播路由请求消息。然而，采用洪泛机制重新建立路由，不仅会带来新的开销，也会增加业务的时延。因此，在按需路由协议中如何控制洪泛机制的范围、减少洪泛机制所带来的开销并实现路由的快速恢复是一个需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供的。该方法首先以按需(On-demand)路由的方式建立起一条基本路由，然后在规定范围内的节点之间进行信息交互。当基本路由出现中断需要修复时，尽可能在规定的范围内进行修复，避免在全网范围内采用洪泛机制，达到控制路由开销、快速恢复路由的目的。 本专利技术所提供的，包括基本路由建立过程、规定节点之间的信息交互过程和路由恢复过程。 所述的按需路由维护的洪泛控制方法，基本路由建立过程是指当源节点需要向目的节点发送数据时，发起建立一条到达目的节点的路由，这条路由称为基本路由。设最初所有节点的类型为初始节点(Initial node)，其具体步骤包括 (1)源节点向目的节点广播发送路由请求消息RREQ(Route Request) ， RREQ的内容包括消息类型、目的节点ID、目的节点序列号、源节点ID、源节点序列号、所经过的节点序列等； (2)第一次收到RREQ的中间节点根据RREQ中的信息，建立到源节点的路由，并将自己的ID加入到RREQ经过的节点序列中；如果收到相同的RREQ，将丢弃； (3)如果中间节点有到达目的节点的路由，则通过该路由传送RREQ，不再进行广播，否则继续广播该RREQ消息； (4)目的节点收到RREQ后，比较收到的所有RREQ消息，选取一条最优的路由(最优的条件可以是跳数最少、或时延最小、或能量消耗最小、或稳定度最高、或其他可衡量的量化值等)作为基本路由； (5)目的节点沿最优路由的反向路由向源节点回复路由应答消息RREP (RouteREPly)， RREP的内容包括消息类型、目的节点ID、目的节点序列号、发送节点ID、路由经过的节点序列等； (6)收到RREP且节点ID在路由经过的节点序列的中间节点建立到目的节点的基本路由，并设置自己的类型为基本节点(Primary node)，然后继续转发RREP ; (7)收到RREP的源节点建立到达目的节点的基本路由。 所述的按需路由维护的洪泛控制方法，规定节点之间的信息交互过程首先依赖于基本路由建立过程，在RREP分组的传递过程中，发送RREP的基本路由节点的邻居节点都会收到RREP，它们都将建立到达目的节点的路由，基本路由的节点称为基本节点(Primarynode)(包括源节点和目的节点)，其它收到RREP的邻居节点称为备份节点(Backup node)。备份节点向自己的邻居节点发送Hello消息，Hello消息的内容包括消息类型、目的节点ID、目的节点序列号、发送节点ID、邻居节点列表等。本专利技术中所述的规定6节点就是指基本节点、备份节点以及与备份节点相连的初始节点，规定节点之间的信息交互过程的具体步骤包括 (1)当一个节点收到RREP，首先判断该RREP是否已由自己发送，如果是由自己发送，则丢弃该分组；如果不是，则继续； (2)如果节点ID包含在路由所经过的节点序列中，则设置自己的类型为基本节点，并建立到目的节点的基本路由，非源节点继续转发RREP ; (3)如果节点ID没有包含在路由所经过的节点序列中，则设置自己的类型为备份节点，也建立到目的节点的路由； (4)备份节点向自己的邻居节点广播Hello消息； (5)收到Hello消息的基本节点和备份节点存储Hello消息中邻居节点列表的信息； (6)收到Hello消息的初始节点除了存储Hello消息中邻居节点列表的信息，还将向发送H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多跳无线自组织网络按需路由维护的洪泛控制方法，其特征是包括基本路由建立过程、规定节点之间的信息交互过程和路由恢复过程，所述基本路由建立过程是指当源节点需要向目的节点发送数据时，源节点发起建立一条到达目的节点的路由，这条路由称为基本路由；所述规定节点之间的信息交互过程依赖于基本路由建立过程，在ＲＲＥＰ的传递过程中，发送ＲＲＥＰ的基本路由节点的邻居节点都会收到ＲＲＥＰ，且都将建立到达目的节点的路由，其中基本路由的节点称为基本节点，其它收到ＲＲＥＰ的邻居节点称为备份节点，备份节点向自己的邻居节点发送Ｈｅｌｌｏ消息，所述Ｈｅｌｌｏ消息的内容包括消息类型、目的节点ＩＤ、目的节点序列号、发送节点ＩＤ和邻居节点列表，所述规定节点就是指基本节点、备份节点以及与备份节点相连的初始节点，所述ＲＲＥＰ的内容包括消息类型、目的节点ＩＤ、目的节点序列号、发送节点ＩＤ和路由经过的节点序列；所述路由恢复过程是指当基本路由出现失效时，基本节点在规定的范围内对基本路由进行修复的过程，所述规定的范围是指由所述规定节点以及规定节点之间的链路所组成的网络范围。

【技术特征摘要】
一种多跳无线自组织网络按需路由维护的洪泛控制方法，其特征是包括基本路由建立过程、规定节点之间的信息交互过程和路由恢复过程，所述基本路由建立过程是指当源节点需要向目的节点发送数据时，源节点发起建立一条到达目的节点的路由，这条路由称为基本路由；所述规定节点之间的信息交互过程依赖于基本路由建立过程，在RREP的传递过程中，发送RREP的基本路由节点的邻居节点都会收到RREP，且都将建立到达目的节点的路由，其中基本路由的节点称为基本节点，其它收到RREP的邻居节点称为备份节点，备份节点向自己的邻居节点发送Hello消息，所述Hello消息的内容包括消息类型、目的节点ID、目的节点序列号、发送节点ID和邻居节点列表，所述规定节点就是指基本节点、备份节点以及与备份节点相连的初始节点，所述RREP的内容包括消息类型、目的节点ID、目的节点序列号、发送节点ID和路由经过的节点序列；所述路由恢复过程是指当基本路由出现失效时，基本节点在规定的范围内对基本路由进行修复的过程，所述规定的范围是指由所述规定节点以及规定节点之间的链路所组成的网络范围。2. 根据权利要求1所述的多跳无线自组织网络按需路由维护的洪泛控制方法，其特征 是，所述路由恢复过程具体包括(1) 当一个基本节点检测到下游节点失效时，查询自己的邻居中是否有备份节点，如果 有，基本节点向自己所有的备份节点发送路由修复消息RRES， RRES包括消息类型、目的节 点ID、目的节点序列号、发送节点ID、失效节点ID和经过的节点序列；如果基本节点的邻居 节点中没有备份节点，则向源节点发送路由出错消息RERR，通知源节点重新发起基本路由 的建立过程，RERR包括消息类型、不可达目的节点ID、不可达目的节点序列号和不可达基 本节点列表；(2) 当一个备份节点收到RRES，操作步骤如下(2. 1)判断收到的RRES是否来自于下游节点，如果是，则执行(2.5);否则，继续;(2. 2)查看自己的邻居中是否有基本节点且该基本节点不是发送RRES的节点，也不是 失效的基本节点，如果有，则将RRES发送给该基本节点；如果没有，则继续；(2. 3)如果自己的邻居中有备份节点且该备份节点是自己的下游节点，则将RRES发送 给所有满足要求的备份节点；否则，继续；(2. 4)如果自己的邻居中有初始节点，则将RRES发送给所有的初始节点；否则，继续；(2. 5)丢弃RRES，向转发RRES的节点回复修复失败消息RESFRESF的格式包括消息类 型、目的节点ID、目的节点序列号、接收节点ID和发送节点ID。(3) 当一个基本节点接收到RRES，如果自己到达目的节点的路由仍然有效，则沿RRES 的反向路由回复修复应答消息RESR， RESR的格式包括消息类型、目的节点ID、目的节点序 列号、发送节点ID和经过的节点序列；如果自己没有到达目的节点的路由，则向转发RRES 的备份节点回复修复失败消息RESF。3. 根据权利要求2所述的多跳无线自组织网络按需路由维护的洪泛控制方法，其特征 是，所述路由恢复过程还包括当一个初始节点接收到RRES，如果自己的邻居中还有其它的备份节点，则将RRES发送 给这些备份节点；否则，向转发RRES的备份节点回复修复失败消息RESF。4. 根据权利要求3所述的多跳无线自组织网络按需路由维护的洪泛控制方法，其特征 是，所述路由恢复过程还包括一个备份节点或一个初始节点转发收到的第一个修复应答消息RESR，丢弃以后收到的 RESR和RESF;如果一个备份节点或一个初始节点得到的回复都是修复失败消息RESF，则向 给自己转发RRES的节点回复修复失败消息RESF。5. 根据权利要求4所述的多跳无线自组织网...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂开，韦岗，丁泉龙，张军，王洪江，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]