基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法
2023-10-08 03:50:49
專利名稱：：基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法
技術領域：
：本發明屬於計算機網絡的無線自組織網絡路由
技術領域：
，特別涉及基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法。
背景技術：
：現有無線自組織網絡路由協議主要有以下兩類。這兩類方法各有優缺點。1、通用無線自組織網絡路由算法，該方法是一種主要路徑路由算法，在以下基礎上實現在拓撲變化快的網絡環境中的路由a、建立主要路徑PR(PrimaryRoute);b、假設PR的路由拓撲變化緩慢，c、在PR上收集拓撲變化的信息。其採用目的序列號的距離矢量(DSDV)路由協議，該協議基於經典的分布式貝樂曼-福特(BellmanFord)算法，是對傳統的距離矢量路由協議的無線化。其路由表的構造、維護和傳統的距離矢量路由協議相似。DSDV路由協議由於是第一個無線自組織網絡路由協議，它沒有考慮性能質量(QoS)條件，網絡吞吐率較低。故通用無線自組織網絡路由算法同樣存在此問題。2、性能質量敏感的自組織網絡路由算法，該類方法有基於延時的路由協議。有基於鏈路代價距離、能量、錯誤率的方法。目前還不存在基於可用帶寬測量的網絡路由算法。隨著無線自組織網絡構架的逐步形成以及各種時間敏感的網絡應用出現，網絡路徑可用帶寬的準確測量對於網絡性能測量與網絡流量工程的研究人員來講具有相當重要的意義。緊鏈路定位是對可用帶寬測量方法的擴展與延伸。隨著無線自組織網絡的擁塞控制策略、故障診斷方法的不斷湧現，緊鏈路定位理論的研究對無線自組織網絡的故障診斷、性能質量控制及路由策略的設計與優化等具有重要的意義。因此，無線自組織網絡中，基於可測量性能質量的無線自組織網絡路由協議的研究有著重要意義和應用前景。
發明內容本發明的目的在於，提供一種基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，以便於無線自組織網絡的應用。為達上述目的，本發明採用如下技術方案基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，包括以下步驟1)當某一節點需要傳輸數據時，首先在其路由表內査找是否存在到達目的節點的路由，如果不存在，則進入步驟2)，否則轉步驟5);2)廣播路由請求包，該路由請求包包括發送端地址、目的端地址、路徑跳數、最小鏈路帶寬值；3)下一節點接收到該路由請求包後，將該路由請求包包中的路徑跳數值加1，並計算發送該該路由請求包的節點至本節點的帶寬值，如果該帶寬值小於該路由請求包中的最小鏈路帶寬值，則以該帶寬值更新該路由的最小鏈路帶寬值，在其路由表內査找是否存在到達目的節點的路由，如果是，進入步驟4)，如果否轉步驟2);4)發送該路由應答包，該路由應答包包括發送端地址、目的端地址、發送端到目的端的路徑跳數值、最小鏈路帶寬值；發送端節點收到該路由應答包後，轉步驟5);5)建立從發送端到目的端的路由。作為本發明的一種改進，所述該路由請求包中還包括一廣播標識，所述步驟2)廣播該路由請求包時，對廣播標識加l。作為本發明的又一改進，所述該路由請求包中還包括一目的序列號值，所述步驟3)中對該目的序列號值加l。作為本發明的再一改進，所述該路由請求包中還包括一最大路由跳數，若所述路由請求包的路徑跳數超過該最大路由跳數，則接收到此路由請求包的節點丟棄此包。作為本發明的再一改進，所述步驟4)中，除該下一跳節點是目的節點外，還包括一目的序列號值比較步驟，比較到達目節點的路由表中的目的序列號值是否大於該路由請求包中的目的序列號值，如果是，轉步驟2)。作為本發明的再一改進，所述該路由請求包中還包括一源序列號值，所述步驟4)發送該路由應答包時，對源序列號加l。作為本發明的再一改進，所述步驟4)中，當該路由應答包沿反方向路徑返回時，計算相鄰節點的帶寬值，如果該帶寬值小於該路由應答包中的最小鏈路帶寬值，則以該帶寬值更新該路由的最小鏈路帶寬值。本發明適用於移動自組織網絡。通過大量的仿真實驗，驗證了本發明的有效性、可擴展性，並且發現本發明比先前的路由算法更為網絡吞吐率敏感。方便了無線自組織網絡的應用。以下結合附圖及實施例進一步說明本發明。圖1為本發明路由建立過程示意圖。具體實施方式一種基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，為便於描述本發明技術方案，先定義如下基礎數據結構鄰居表每一節點維護有鄰居表，其包括鄰居地址、先前時間間隔內的傳輸速率，時間間隔，及該鄰居表的過期時間。例如，將時間間隔設定為30秒，每10秒更新一次，即每一節點的可用帶寬值由其前30秒時間間隔內的傳輸速率估算。每跳路由表每一節點維護有路由表，其包括目的節點地址、目的序列號、源序列號、該路由的總跳數、該路由的可用帶寬值、最小鏈路帶寬值、下一跳節點地址、路由表的過期時間。其中最小鏈路帶寬值，由所有節點的可用帶寬值決定。即由鏈路中可用帶寬最小的鏈路的可用帶寬決定。目的序列號該序列號單調遞增。指出了目的節點可接收的最小的序列號值。每一節點在發送完路由請求包(RREQ)後，其目的序列號加l，路由節點對來自同一源節點的重複的數據包，只發送目的序列號最大的數據包。源序列號該序列號單調遞增。用於維護從目的端到源端的反向路徑的建立。在發送完路由應答包(RREP)後，源端序列號加l，路由節點更新路由表時，對來自同一源節點的重複的路由應答包，只按源序列號最大的路由應答包更新其路由表。反向路徑的過期時間設定為使該路由應答包可用的最小值。本發明路由方法包括以下步驟1)當某一節點(發送端節點)需要傳輸數據時，首先在其路由表內査找是否存在到達目的節點的路由，如果不存在，則進入步驟2)，否則轉步驟5);如果在最長路由請求等待時間，(最長路由請求等待時間根據網絡狀況手動設置)，內仍沒有得到路由應答(RREP)，則放棄需要傳輸的數據，並通知上層應用程式路由不可到達。2)廣播該路由請求包，該路由請求包包括發送端地址、目的端地址、路徑跳數、最小鏈路帶寬值；3)下一節點接收到該路由請求包後，將該路由請求包包中的路徑跳數值加1，並計算發送該該路由請求包的節點至本節點的帶寬值，如果該帶寬值小於該路由請求包中的最小鏈路帶寬值，則以該帶寬值更新該路由的最小鏈路帶寬值，在其路由表內査找是否存在到達目的節點的路由，如果是，進入步驟4)，如果否轉步驟2);4)發送該路由應答包，該路由應答包包括發送端地址、目的端地址、發送端到目的端的路徑跳數值、最小鏈路帶寬值；發送端節點收到該路由應答包後，轉步驟5);5)建立從發送端到目的端的路由。其中，所述該路由請求包中還包括一廣播標識，所述步驟2)廣播該路由請求包時，對廣播標識加1。這使得發送端地址和廣播標識能夠唯一標識一個該路由請求包。其中，所述該路由請求包中還包括一目的序列號值，所述步驟3)中對該目的序列號值加其中，所述該路由請求包中還包括一最大路由跳數，該最大路由跳數根據網絡狀況設定，沿途節點接收到的路由請求包的路徑跳數大於最大路由跳數時，該節點丟棄該路由請求包。其中，所述步驟4)中，除該下一跳節點是目的節點外，還包括一目的序列號值比較步驟，比較到達目節點的路由表中的目的序列號值是否大於該路由請求包中的目的序列號值，如果是，轉步驟2)。其中，所述該路由請求包中還包括一源序列號值，所述步驟4)發送該路由應答包時，對源序列號加l。其中，所述步驟4)中，當該路由應答包沿反方向路徑返回時，計算相鄰節點的帶寬值，如果該帶寬值小於該路由應答包中的最小鏈路帶寬值，則以該帶寬值更新該路由的最小鏈路帶寬值。圖1為本發明路由建立過程示意圖。前進路徑的建立過程(圖中實線部分)A節點有數據包發送到節點D，若A的路由表中有到D的路由，則按此路由發送；若A的路由表中無到D的路由，則如圖所示，A發送路由請求包至節點E和B，E和B節點査找有無到節點D的路由，若有則將此路由返回，否則重複此過程，即B發送路由請求包至C，同樣，C發送路由請求包至D。D將路由應答包沿路徑D—C一B—A返回至A(圖中虛線部分)，D到A路由的可用帶寬值為鏈路AB，BC，CD可用帶寬的最小值。本方明是在網絡仿真器2(NS2)仿真環境中驗證。首先，建立基於現有NS2的無線網絡子系統。在此基礎之上，進行大量的仿真實驗，包括了不同的節點數條件。本發明與AODV(典型的先前無線網絡路由方法，基於DSDV的按需路由協議)的對比仿真實驗結果如下表所tableseeoriginaldocumentpage7從表中可以看出，由於本發明採用是基於可用帶寬的路由選擇算法，因此網絡的吞吐率較高，比AODV高出了8.3%(50節點環境)和13%(100節點環境)。綜合路由開銷和網絡吞吐率來看，本發明雖然在路由開銷上有一定的增加，但是，取得的網絡吞吐率的增加更多。由此可見本發明的是有效無線自組織網絡路由算法，可以有效地增加網絡吞吐率。權利要求1.基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，其特徵在於包括以下步驟1)當某一節點需要傳輸數據時，首先在其路由表內查找是否存在到達目的節點的路由，如果不存在，則進入步驟2)，否則轉步驟5)；2)廣播路由請求包，該路由請求包包括發送端地址、目的端地址、路徑跳數、最小鏈路帶寬值；3)下一節點接收到該路由請求包後，將該路由請求包包中的路徑跳數值加1，並計算發送該該路由請求包的節點至本節點的帶寬值，如果該帶寬值小於該路由請求包中的最小鏈路帶寬值，則以該帶寬值更新該路由的最小鏈路帶寬值，在其路由表內查找是否存在到達目的節點的路由，如果是，進入步驟4)，如果否轉步驟2)；4)發送該路由應答包，該路由應答包包括發送端地址、目的端地址、發送端到目的端的路徑跳數值、最小鏈路帶寬值；發送端節點收到該路由應答包後，轉步驟5)；5)建立從發送端到目的端的路由。2、根據要求l所述的基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，其特徵在於所述該路由請求包中還包括一廣播標識，所述步驟2)廣播該路由請求包時，對廣播標識加l。3、根據要求l所述的基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，其特徵在於所述該路由請求包中還包括一目的序列號值，所述步驟3)中對該目的序列號值加l。4、根據要求l所述的基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，其特徵在於所述該路由請求包中還包括一最大路由跳數，若所述路由請求包的路徑跳數超過該最大路由跳數，則接收到此路由請求包的節點丟棄此包。5、根據要求l所述的基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，其特徵在於所述步驟4)中，除該下一跳節點是目的節點外，還包括一目的序列號值比較步驟，比較到達目節點的路由表中的目的序列號值是否大於該路由請求包中的目的序列號值，如果是，轉步驟2)。6、根據要求l所述的基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，其特徵在於所述該路由請求包中還包括一源序列號值，所述步驟4)發送該路由應答包時，對源序列號加l。7、根據要求l所述的基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，其特徵在於所述步驟4)中，當該路由應答包沿反方向路徑返回時，計算相鄰節點的帶寬值，如果該帶寬值小於該路由應答包中的最小鏈路帶寬值，則以該帶寬值更新該路由的最小鏈路帶寬值。全文摘要基於可用帶寬測量的無線自組織網絡路由方法，包括步驟1)當某一節點需要傳輸數據時，首先在其路由表內查找是否存在到達目的節點的路由，如果不存在，則進入步驟2)，否則轉步驟5)；2)廣播路由請求包；3)下一節點接收到該路由請求包後，更新該路由的最小鏈路帶寬值，在其路由表內查找是否存在到達目的節點的路由，如果是，進入步驟4)，如果否轉步驟2)；4)發送該路由應答包；發送端節點收到該路由應答包後，轉步驟5)；5)建立從發送端到目的端的路由。本發明適用於移動自組織網絡。通過大量的仿真實驗，驗證了本發明的有效性、可擴展性，並且發現本發明比先前的路由算法更為網絡吞吐率敏感。方便了無線自組織網絡的應用。文檔編號H04L12/56GK101282279SQ20071003911公開日2008年10月8日申請日期2007年4月4日優先權日2007年4月4日發明者張大陸,健許申請人:同濟大學