移動網關的重路由方法及裝置的製作方法

2023-08-08 19:28:36 1

專利名稱：移動網關的重路由方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在無線行動網路中移動網關重新建立路由的方法和 裝置。特別是，涉及在無線行動網路中實現移動網關快速重新路由的方法 和裝置，能夠減少新路由建立的延遲，減少移動網關在移動過程中由於重 新建立路由而引起的數據包丟失。
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背景技術：
在未來的無線環境中，本地網絡中的節點通過移動網關來訪問主幹 網。由於網關的移動特性，需要解決如何保持無線網絡中的移動鏈路的問題。
15 在無線本地網絡中，為了節省能量並提高傳輸速率，所有的移動終端
可以以多跳方式通過移動網關連接到網際網路。在這種情況下，移動網關是 整個無線本地網絡的出口。即，網絡中所有設備的數據均要通過移動網關 傳輸到外網。因此，整個網絡的拓撲結構為樹形結構。移動網關就是樹的 根節點。與無線本地網中的普通設備相比，移動網關具有更強的處理能力
20 與綜合性能，但同時也具有較高的移動性。因此，當移動網關在無線本地 網絡中的位置發生變化時，整個網絡的結構會隨之發生變化。如果不能快 速重新建立到移動網關的新路由，會導致大量的數據丟失。
當移動網關在無線本地網絡中的位置發生改變時，傳統的重新路由建
立方案大致可以分為以下兩種方式。第一種方式是採用動態路由建立
25 (Dynamic Route Establishment, DRE)方式。按照動態路由建立方式，當 由於移動網關的位置發生變化而引起原路由失效時，由源節點重新發起路 由建立過程，以便建立一條可以到移動網關的新路由來保持無線網絡中的 移動鏈路。動態路由建立的優點是新建立的路由可以保證最優性，即具有 最少的跳數。然而，其缺點是新路由建立的延遲時間較長。這樣會導致大
30量的數據包丟失，而且建立新路由的信令開銷也很高。
另一種方式是採用路徑延長(Path Extension, PE)方案。按照該方案， 當由於移動網關的位置發生變化而引起原路由失效時，從原來路由的最後 一跳節點建立一條到該移動網關新位置的延長路徑，以保持無線網絡中的 移動鏈路。路徑延長方法的優點是可以在一定程度上加快新通信路由的建 5 立，並且具有很低的信令開銷。但是，由於路徑延長方法要不斷地延伸原 有的路由，這樣會導致新路由的不合理，甚至出現環路的情況。此外，在 這種情況下，新路由建立的時間延遲也無法忽略，當傳輸多媒體高速數據 流時，還是有大量的數據包丟失。因此，傳統的重新建立到移動網關路由 的方案的性能並不理想。
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發明內容
鑑於上述問題，提出了一種具有更高性能的移動網關快速重新建立路 由的方法和裝置。
本發明的目的是提供一種移動網關重新建立路由的方法和裝置，能夠
15使移動網關快速地重建路由，減少新路由建立造成的延遲，從而減少移動 網關在移動過程中由於重新建立路由而引起的數據包丟失。
根據本發明的一個方面，提供一種移動網關的路由重建方法，包括步 驟當網關鄰接節點開始向移動網關傳輸數據時，所述網關鄰接節點變成 頭節點，並向其所有鄰居節點廣播頭激發消息；收到頭激發消息的所有鄰
20居向頭節點返回頭鄰接更新消息，以便將各自的當前狀態通知給所述頭節
點；要向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過所述頭節點重建到所述
移動網關的路由。
根據本發明的另一個方面，提供一種移動網關的路由重建方法，包括
步驟要向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過當前頭節點建立到移 25動網關的路由；當處在網關非鄰接狀態的頭前節點接收到移動網關廣播的 消息時，將其自身設定為新的頭節點；所述新的頭節點向其鄰居節點廣播 頭激發消息；向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過所述新的頭節點 重建到所述移動網關的路由；所述當前頭節點的狀態返回到網關鄰接狀 態。
30 根據本發明的再一個方面，提供一種移動網關的路由重建方法，包括
步驟要向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過當前頭節點建立到移 動網關的路由；在當前頭節點發現到移動網關的無線鏈路不再可靠時，當 前頭節點向最後變為網關鄰接狀態的鄰居節點發送數據；收到來自當前頭 節點轉發的數據的鄰居節點向其鄰居節點廣播頭激發消息，通知其自身變 5為新的頭節點；向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過所述新的頭節 點重建到所述移動網關的路由；所述當前頭節點回到網關非鄰接狀態。
根據本發明的再一個方面，提供一種移動網關的路由重建裝置，包括: 狀態維護單元，用於維護該節點本身及其鄰居節點的狀態變化；頭節點單 元，用於向網絡中的鄰居節點廣播節點本身是否是頭節點的消息；無縫路 10由重建單元，用於在頭前節點從網關非鄰接狀態變為網關鄰接狀態，建立 頭前節點到移動網關的路由；平滑數據轉發單元，用於在當前的無線鏈路 不可靠的情況下，選擇最後變為網關鄰接狀態的鄰居節點作為新的頭節 點，建立到移動網關的路由。
本發明的方法和裝置能夠保證新建立路由的近似最優性。此外，本發 15明的方法和裝置還具有較低的開銷，性能高於傳統的重路由機制。
另外，本發明有效地利用了無線節點的狀態來預測由移動網關的運動 而引起的原路由失效，從而可以提前或快速做出新路由建立的操作。
此外，本發明有效地利用了網絡中節點的狀態信息，在保證合理信令
開銷與新路由近似最優的前提下，大大減少了新路由建立的時延以及數據 20 包丟失。


通過下面結合

本發明的優選實施例，將使本發明的上述及其
它目的、特徵和優點更加清楚，其中 25 圖1是說明根據本發明的節點狀態轉移的示意圖2是說明根據發明定義的節點狀態的一個實例的示意圖3A至3C是表示根據本發明實施例的信令傳輸過程的流程圖4A至4E是說明根據本發明實施例的移動網關的移動過程的一個示 例的示意30 圖5是表示根據本發明實施例的移動終端的方框圖6是表示現有技術和根據本發明的新路由建立方法的延遲比較示意
圖7是表示現有技術和根據本發明的新路由建立方法的端到端傳輸延 遲的比較示意5 圖8是表示現有技術和根據本發明的新路由建立方法的數據包丟失的
比較示意圖；和
圖9是表示現有技術和根據本發明的新路由建立方法的信令開銷的比 較示意圖。
io
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明的實施例進行詳細說明，在描述過程中省略了 對於本發明來說是不必要的細節和功能，以防止對本發明的理解造成混淆。
為了解釋本發明的技術方案，需要對移動網關在無線本地網中的狀態 15做出描述。
在無線本地網絡中，可以根據節點與移動網關之間的關係將節點分成 三種狀態。作為例子，節點可以是諸如行動電話，個人數字助理，可攜式 計算機之類的移動終端。而移動網關是在無線本地網絡中起網關作用的移 動設備，這些行動裝置具有更強的處理能力與綜合性能。
20 根據本發明，基於網絡中的節點與移動網關的關係，對節點的狀態進
行了劃分。當節點可以直接接收到移動網關廣播的消息從而能夠與移動網 關進行通信時，該節點與移動網關處在網關鄰接狀態。處在網關鄰接狀態 下的節點被稱為網關鄰接節點。當網絡中的節點因無法接收到移動網關廣 播的消息因而不能直接與移動網關通信，而必須通過其他節點的轉發才能
25向移動網關發送數據時，該節點與移動網關處在網關非鄰接狀態。處在網 關非鄰接狀態下的節點被稱為網關非鄰接節點。在網關鄰接節點中，有一 種特殊的網關鄰接節點，即正在與移動網關進行通信的網關鄰接節點。在 本發明中，將網關鄰接節點正在與移動網關通信的狀態稱為"頭狀態"， 處在這種狀態中的網關鄰接節點被稱為"頭節點"。
30 圖1示出了節點在無線本地網絡中的狀態轉移。移動網關周期性地廣
播消息以示其存在。無線節點根據是否能直接收到移動網關廣播的消息來 判定自己的狀態。如果無線節點能夠接收到移動網關廣播的消息，該節點 則處於網關鄰接狀態。隨著移動網關的移動，如果該節點無法收到移動網 關廣播的消息，該節點則從網關鄰接狀態轉變成網關非鄰接狀態。對於處 5在網關鄰接狀態中的節點，當節點開始傳輸數據到移動網關時，該節點既 成為頭節點。隨著移動網關的移動，當頭節點無法收到移動網關廣播的消 息時，頭節點轉變成網關非鄰接節點，該節點也就處於網關非鄰接狀態。
在本實施例中，移動網關周期性地向外廣播UbG—Claim消息以表示 其在無線本地網絡中的存在。無線本地網絡中任何能收到移動網關廣播的
io該UbG—Claim消息的節點即認為自己所處狀態為移動網關鄰接狀態，並 且所有能接收到該UbG—Claim消息的節點均不轉發該消息。當移動網關 鄰接節點要向移動網關傳輸數據時，該節點立刻成為頭節點。當頭節點無 數據傳輸給移動網關時，其狀態返回到網關鄰接狀態。在數據傳輸過程中， 如果頭節點無法收到來自移動網關的UbG_Claim廣播消息，其狀態變為
15移動網關非鄰接狀態。在無線本地網絡中，無法收到移動網關廣播的消息 的節點將其狀態設置為網關非鄰接狀態。應該指出，由於移動網關周期性 地廣播UbG—Claim消息，因此當節點在預定時間內沒有接收到UbG一Claim 消息時，即可將其自身設置為網關非鄰接狀態。
另外，當某個節點變成頭節點時，其需要向其所有鄰居廣播一個頭激
20 發(Head—Activate)消息，以通知周圍的節點其變為頭節點。同樣，當頭 節點的狀態發生變化時，例如，從網關鄰接狀態轉變為網關非鄰接狀態時， 該頭節點需要向其所有鄰居廣播一個頭去除(HeacLDeactivate)消息。周 圍的節點收到Head—Activate消息時，任何節點都需要向發送該 Head—Activate消息的頭節點返回一個頭鄰接更新(HeadNeighbor—Update)
25消息，以向網絡中的其它節點告知其當前的狀態。當非頭節點的狀態改變 時，如果其鄰居節點中有頭節點，該非頭節點也需要向這個頭節點發送 HeadNeighbor—Update消息，以通知其新的狀態。
圖2示出了根據本發明定義的節點狀態的一個實例的示意圖。圖中的 虛線表示相應的節點所覆蓋的通信範圍。如圖2所示，移動網關位於節點
30 C， D和E的通信範圍之內，即節點C， D和E能夠收到移動網關廣播的 UbGj^laim消息。此時，節點C， D和E處於網關鄰接狀態。另一方面， 節點A和B無法直接訪問移動網關，它們必須經過其他節點的轉發才能 與移動網關進行通信。因此，節點A和B此時處於網關非鄰接狀態。這 種情況下，如果源節點A要發送數據，需要將數據發送到其周圍的節點B， 5由於節點B處在網關非鄰接狀態，還需要由節點B將該數據轉發到其周圍 的節點C。由於節點C與移動網關處在網關鄰接狀態，因此建立的路由為 A-B-C。由於節點C需要幫助節點A轉發數據給移動網關，此時節點C變 成頭節點，並向其周圍的節點廣播Head—Activate消息，以通知周圍節點 其已經成為頭節點。
io 根據本發明的實施例，只有頭節點及其鄰居節點維護其狀態變化，即
相互通知其狀態變化。就是說，如果頭節點的狀態發生改變，其需要將狀 態改變廣播給所有鄰居節點。另外，如果頭節點的某個鄰居節點的狀態改 變，該鄰居節點也要把其狀態改變通知給頭節點。如果該鄰居節點變為頭 節點，則需要將Head—Activate消息廣播給其所有鄰居節點。從針對圖2
15中的描述可以看到，如果頭節點的上一跳節點(下文中稱為頭前節點)， 即圖2中的節點B的狀態變為網關鄰接狀態，則該節點B可以直接將數據 發送到移動網關，並宣布自己為新的頭節點，由此實現建立新的路由A-B， 形成無縫路由重建。
如果當前頭節點發現其到移動網關的鏈路不可靠，則立即停止向移動
20網關發送數據，並把數據轉發給其鄰居節點中最後變成網絡鄰接狀態的節 點，該節點即為新的頭節點。當網絡中的節點收到新的頭節點廣播的狀態 變化通知時，原先路由上的節點選擇新頭節點作為其新的下一跳節點，並 停止向原來的下一跳節點發送數據。以這種方式，實現了路由重建過程中 的局部優化，達到平滑數據轉發的結果。
25 作為例子，當前頭節點可以採用下面的方式來判定鏈路是否可靠。在
當前頭節點收到移動網關廣播消息的信號強度低於某個預定門限T超過 預定時間t時，可以判斷當前無線鏈路的路由不可靠。另外，當連續K次 無法收到移動網關廣播消息時，也可以判斷當前無線鏈路的路由不可靠。 本發明有效地利用了無線節點的狀態來預測由於移動網關的移動而
30引起的原路由失效，從而可以提前或快速做出新路由建立的操作。在無縫
切換中，新路由建立時的當前頭節點仍然可以直接發送數據到移動網關，
因此，此時的新路由建立時延為0。在平滑數據轉發中，當前頭節點一旦
發現鏈路不可靠，直接把數據發送給新的頭節點(最後變成網關鄰接狀態 的那個鄰居節點)，這樣可以避免路徑延長方法中選擇下一跳節點的決定
5 過程。因此，可以減少延遲，實現極快的新路由建立。
圖3A至3C示出根據本發明實施例的信令傳輸過程的流程圖。圖3A 是根據本發明實施例的信令傳輸過程的主流程；圖3B是根據本發明實施 例的無縫路由重建信令過程的流程圖。圖3C是根據本發明實施例的平滑 數據轉發信令過程的流程圖。
io 首先，在步驟S311，當網關鄰接節點開始向移動網關傳輸數據時，該
網關鄰接節點變成頭節點，並向其所有鄰居廣播Head—Activate消息。在 S312 ，收至lj Head—Activate消息的所有鄰居向頭節點返回 HeadNeighborJJpdate消息，以便將各自的當前狀態通知給頭節點。此後， 在步驟S313，如果該頭節點的某個鄰居節點的狀態發生改變，該鄰居節點
15 也要向該頭節點發送HeadNeighbor—Update,以向該頭節點告知該鄰居節 點自身的狀態改變。另外，在步驟S314，當頭節點的狀態發生改變時，頭 節點向所有的鄰居節點廣播Head—Deactivate消息。在下面三種情況的描 述中，不在重複提及頭節點的狀態發生變化從而廣播Head—Deactivate消 息的過程。
20 有三種情況可以引起當前頭節點的狀態發生變化。第一種情況是在數
據傳輸正常結束時，頭節點返回到網關鄰接狀態。這種情況下，不影響網 絡中各節點建立路由的狀態。
另一種情況是當前頭節點的上一跳節點(頭前節點)因移動網關的移 動而可以收到來自移動網關的UbG一Claim廣播消息。就是說，頭前節點
25 從網關非鄰接狀態變為網關鄰接狀態。此時，頭前節點可以直接發送數據 到移動網關，而不需要當前頭節點的轉發。圖3B示出了這種情況下的路 由重建過程。在步驟S321，當頭前節點接收到移動網關廣播的UbG_Claim 消息時，將其自身設定為新的頭節點。在步驟S322，頭前節點變成了新的 頭節點並向其鄰居節點廣播Head—Activate消息。此後，在步驟S323，收
30到該消息的所有鄰居節點向該新頭節點返回HeadNeighbor—Update消息，
以便將各自的當前狀態告知新的頭節點，並且舊的頭節點的狀態返回到網 關鄰接狀態。在這種情況下，在舊路由沒有拆除之前新的路由就已經建立， 因此實現無縫路由重建。
再一種情況是在當前頭節點發現到移動網關的鏈路不再可靠時，該頭 5節點立刻把數據轉發給某個鄰居節點作為新的頭節點。當前頭節點選擇新 頭節點的條件可以是最後一個將狀態變為網關鄰接狀態的鄰居節點。例
如，假設當前頭節點的鄰居中有3個節點A， B和C的狀態為網關鄰接狀 態。A向頭節點報告狀態變為網關鄰接的時刻為tO， B向頭節點報告狀態 變為網關鄰接的時刻為tl，C向頭節點報告狀態變為網關鄰接的時刻為t2， io 且t(KtKt2。此時，當前頭節點會選擇節點C為轉發節點，即節點C成為 新的頭節點。這樣選擇的原因是基於這樣的假設最後變成網關鄰接狀態 的節點表明移動網關正在朝其方向移動，即它目前離移動網關最近而且會 越來越近。
圖3C示出了鏈路不再可靠情況下的路由重建過程。首先，在步驟
15S331，當前頭節點向選擇的最後變為網關鄰接狀態的鄰居節點發送數據。 在步驟S332，收到來自當前頭節點轉發的數據的鄰居節點向其鄰居節點廣 播Head—Activate消息，通知其成為新頭節點。在步驟S333，收到該消息 的所有鄰居向新頭節點返回HeadNeighbor—Update消息告知各自的當前狀 態，並且舊的頭節點狀態回到網關非鄰接狀態。在這種情況下，當前頭節
20點需要判斷到移動網關的鏈路是否可靠，只有發現鏈路不可靠時才開始新 路由的建立，新路由建立的時間延遲很短，實現了平滑的數據轉發。
如上所述，當前頭節點可以採用通過確定當前頭節點收到移動網關廣 播消息的信號強度是否低於某個預定門限T超過預定時間t來判斷當前無 線鏈路的路由不可靠。另外，當連續K次無法收到移動網關廣播消息時，
25當前頭節點也可以判斷當前無線鏈路的路由不可靠。
圖4a至4e是說明根據發明實施例的移動網關的移動過程實例的示意 圖。在初始階段，如圖4a所示，可以假設節點A是頭節點，節點D是頭 前節點(節點A的上一跳)，節點B, C和D都是節點A的鄰居節點，並 且節點B是網關鄰接節點，節點C和D是網關非鄰接節點。此後，如圖
30 4b所示，移動網關向節點C的方向移動，進入節點C的通信範圍，即節
點c進入了網關鄰接狀態。此時，頭節點沒有變化。接下來，根據移動網
關的移動方向，可以引發無縫路由重建與平滑數據轉發兩種處理流程。
圖4c是無縫路由重建的示意圖。移動網關朝靠近節點D的方向移動， 進入節點D的通信範圍，根據本發明，節點D直接將數據發送給移動網 5關並停止把數據轉發給節點A。此時，頭節點變成了節點D。
在平滑數據轉發的情況下，如圖4d所示，移動網關朝遠離節點A和 D的方向移動，並離開了頭節點A的通信範圍。此時，根據如上所述的平 滑數據轉發規則。在頭節點A的鄰居節點中，節點B和C處於網關鄰接 狀態，並且節點C比B晚進入網關鄰接狀態。因此，A把數據轉發給節點 10 C，即選擇節點C成為新的頭節點，這一瞬間的通信路由為D-A-C。然後， 節點C向其鄰居節點廣播頭節點通知消息。節點D作為新頭節點C的鄰 居節點收到該消息。根據本發明的局部路由優化方法，節點D會選擇新頭 節點C為其下一跳並停止發送數據給節點A。因此，經過優化後的最終通 信路由為D-C。
15 圖5示出了根據本發明實施例的無線設備的方框圖。根據本發明的實
施例，為了實現移動網關路由重建，本發明的無線設備包括通信部分51, 路由部分52，數據處理部分53和路由重建部分54。通信部分51包括用 於向網絡中發送信號的發送機511，和從網絡接收信號的接收機512。路 由部分52，其中存儲有在無線本地網絡中所要執行路由協議，以及與路由
20重建部分54交換路由信息，並將更新的路由信息提供給發送機511。此外， 接收機512還將從網絡接收到的鄰居節點的網關鄰接狀態通知路由部分 52，以啟動路由重建部分54執行相應的操作，以便重建路由。數據處理 部分53包括處理器531和存儲器532。處理器531根據控制程序控制無線 設備中的各個部分的操作。存儲器532存儲無線設備中的各個部分的操作
25所需的程序。
路由重建部分54包括狀態維護單元541，頭節點處理單元542，無縫 路由重建單元543，和平滑數據轉發單元544。狀態維護單元541用於維 護該節點本身及其鄰居節點的狀態變化。如果該節點是頭節點，當其狀態 發生改變時，需要通過發送機511將其狀態廣播給所有鄰居節點。當其收 30到來自鄰居節點的狀態更新消息時，接收機511把更新信息通過路由部分
52傳遞給狀態維護單元541，狀態維護單元541根據收到的消息更新其相 應的條目。如果無線設備作為頭節點的某個鄰居節點，當其狀態發生改變 時，需要由狀態維護單元541通過發送機511把變化通知給頭節點。另外， 如果節點本身變為頭節點，則需要廣播給所有鄰居節點。 5 頭節點處理單元542在該網關鄰接節點變成頭節點時，通過發送機511 向其所有鄰居節點廣播Head—Activate消息。當頭節點的狀態發生改變時， 頭節點處理單元通過發送機511向所有的鄰居節點廣播Head—Deactivate 消息。無縫路由重建單元543在頭前節點從網關非鄰接狀態變為網關鄰接 狀態時，建立頭前節點到移動網關的路由，將數據直接發送到移動網關，
io 而不需要當前頭節點的轉發，從而實現無縫路由重建。另一方面，在當前 的無線鏈路不再可靠的情況下，當前頭節點選擇最後變為網關鄰接狀態的 鄰居節點作為新的頭節點，並向其發送數據。被選擇為新的頭節點的無線 設備中的平滑數據轉發單元544收到來自當前頭節點轉發的數據，向其鄰 居節點廣播HeacLActivate消息，通知其成為新頭節點。收到該消息的所
15 有鄰居節點向新頭節點返回HeadNeighbor—Update消息，以告知各自的當 前狀態。由此重新建立新的路由，實現了平滑的數據轉發。此外，如果原 路由上節點的平滑數據轉發單元544收到新頭節點的Head—Activate消息， 直接把新頭節點選擇為下一跳節點並停止向原來的下一跳節點轉發數據， 即實現局部路由優化。
20 應該指出，無線設備中執行路由重建的各個功能性部分可以通過硬體
來實現。然而，本發明不限於此，也可以採用軟體來實現路由重建的各個 功能性部分，這樣更便於設備功能的更新，並節省成本。
在圖6-9示出了根據本發明的方法與現有技術中採用的動態路由建立 (DRE)和路徑延長(PE)的性能比較結果。
25 圖6是現有技術和本發明的新路由建立在時延方面的比較示意圖。這
裡，本發明的路由建立時延的定義是從舊路由不可用的時刻到新路由建立 完畢時刻的這一段時間。從圖6中可以看到，隨著數據源發送數據的速率 不斷提高，新路由建立時延也隨之增加。這是因為更高的數據傳輸速率引 發更大的網絡流量，從而使得無線設備對數據的處理時延以及MAC層的
30 退避時間都變長。可以發現，現有的動態路由建立方案的新路由建立時延
最長，在70ms左右；路徑延長方案的新路由建立時延比動態路由建立方 案有較大改善，在30ms左右。本發明的新路由建立方法所需的時延最短， 只有17ms左右。與現有技術相比，本發明的路由重新建立在快速重路由 方面具有很好的性能優勢。
5 圖7是現有技術和本發明的方法在端到端傳輸延遲方面的比較示意
圖。這裡，端到端傳輸延遲被定義為數據包從源節點發出到移動網關收到 該數據包的這段時間。同樣，可以看到，隨著數據源發送數據的速率不斷 提高，端到端傳輸延遲也隨之增加。很明顯，現有的路徑延長方案的端到 端傳輸延遲最長，這是由該方案延長路徑的本質所決定的。動態路由建立
io 方案的端到端傳輸延遲最短，這是因為該方法完全重新選擇了一條從源節 點到移動網關的最佳路由。需要注意的是，本發明的方法在端到端傳輸延 遲方面很接近動態路由建立方案，這表明根據本發明的方法新建立的路由 是近似最佳的，這是由於本發明的方法具有局部路由優化的特點。
圖8是現有技術和本發明的方法在數據包丟失方面的比較示意圖。這
15裡，丟包數是指每一次路由重建過程中平均的丟包數碼。從圖中可以看出， 隨著數據源發送數據的速率不斷提高，丟包數也隨之增加。這是因為更高 的數據傳輸速率導致更長的新路由建立時延。在現有技術中，動態路由建 立方案的丟包數最多；路徑延長方案的丟包數居中。採用本發明的方法重 新建立路由所得到的丟包數最少。因此，與現有技術相比，本發明能夠有
20效地減少了在路由重建過程中的丟包數目。
圖9是現有技術與本發明的方法在信令開銷方面的比較示意圖。這裡， 信令開銷是指用於建立新路由的控制消息數目。從圖9中可以發現，現有 的動態路由建立方案的信令開銷最大，並且隨著網絡中節點的增加而線性 增加。這是因為動態路由建立方案在建立新路由過程中需要廣播路由建立
25請求消息。此外，路徑延長方案的信令開銷最少。採用本發明的方法的信 令開銷比路徑延長方案要多30%左右，這是因為本發明的方法需要控制消 息來維護頭節點及其鄰居的狀態。但相對於本發明所帶來的有益效果，這 些少量的額外信令開銷是值得的。
至此已經結合優選實施例對本發明進行了描述。應該理解，本領域技
術人員在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以進行各種其它的改 變、替換和添加。因此，本發明的範圍不局限於上述特定實施例，而應由 所附權利要求所限定。
權利要求
1.一種移動網關的路由重建方法，包括步驟當網關鄰接節點開始向移動網關傳輸數據時，所述網關鄰接節點變成頭節點，並向其所有鄰居節點廣播頭激發消息；收到頭激發消息的所有鄰居向頭節點返回頭鄰接更新消息，以便將各自的當前狀態通知給所述頭節點；要向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過所述頭節點重建到所述移動網關的路由。
2. 根據權利要求1所述的方法，進一步包括每當所述頭節點的某個鄰居 節點的狀態發生改變時，所述鄰居節點向所述頭節點發送頭鄰接更新消 息，以向所述頭節點告知所述鄰居節點自身的狀態改變。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中當所述頭節點的狀態發生改變時， 15所述頭節點向所有的鄰居節點廣播頭去除消息。
4. 根據權利要求1所述的方法，進一步包括當處在網關非鄰接狀態的頭 前節點接收到移動網關廣播的消息時，將其自身設定為新的頭節點。
5. 根據權利要求4所述的方法，進一步包括步驟 所述新的頭節點向其鄰居節點廣播頭激發消息； 向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過所述新的頭節點重建到 所述移動網關的路由；原頭節點的狀態返回到網關鄰接狀態。
6. 根據權利要求1所述的方法，進一步包括在當前頭節點發現到移動網 關的無線鏈路不再可靠時，當前頭節點向最後變為網關鄰接狀態的鄰居節 點發送數據。
7. 根據權利要求6所述的方法，進一步包括步驟-收到來自當前頭節點轉發的數據的鄰居節點向其鄰居節點廣播頭激發消息，通知其自身變為新的頭節點；向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過所述新的頭節點重建到 30 所述移動網關的路由； 原頭節點回到網關非鄰接狀態。
8.根據權利要求7所述的方法，進一步包括原先路由上的節點選擇新頭 節點作為其新的下一跳節點，並停止向原來的下一跳節點發送數據的步驟。
9.根據權利要求6或7所述的方法，其中在當前頭節點收到移動網關廣播的消息的信號強度低於預定門限值超過預定時間時，則判斷當前無線鏈 路的路由不可靠。
10.根據權利要求6或7所述的方法，其中在當前頭節點連續預定次數未 收到移動網關廣播消息時，則判斷當前無線鏈路的路由不可靠。
11. —種移動網關的路由重建方法，包括步驟要向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過當前頭節點建立到移 動網關的路由；當處在網關非鄰接狀態的頭前節點接收到移動網關廣播的消息時，將 其自身設定為新的頭節點； 15 所述新的頭節點向其鄰居節點廣播頭激發消息；向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過所述新的頭節點重建到 所述移動網關的路由；所述當前頭節點的狀態返回到網關鄰接狀態。
12. —種移動網關的路由重建方法，包括步驟 要向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過當前頭節點建立到移 動網關的路由；在當前頭節點發現到移動網關的無線鏈路不再可靠時，當前頭節點向 最後變為網關鄰接狀態的鄰居節點發送數據；收到來自當前頭節點轉發的數據的鄰居節點向其鄰居節點廣播頭激 25發消息，通知其自身變為新的頭節點；向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過所述新的頭節點重建到 所述移動網關的路由；所述當前頭節點回到網關非鄰接狀態。
13. 根據權利要求11或12所述的方法，進一步包括所述新的頭節點的鄰 30接節點接收到所述頭激發消息時，向所述新的頭節點發送頭鄰接更新消息 的步驟。
14.根據權利要求11或12所述的方法，進一步包括當非頭節點的狀態改變時，如果其鄰居節點中有頭節點，所述非頭節點向所述頭節點發送頭鄰 接更新消息，以便將所述非頭節點的新狀態通知給所述鄰居節點。5
15.根據權利要求12所述的方法，進一步包括原先路由上的節點選擇新頭節點作為其新的下一跳節點，並停止向原來的下一跳節點發送數據的步驟。
16. —種移動網關的路由重建裝置，包括狀態維護單元，用於維護該節點本身及其鄰居節點的狀態變化； io 頭節點單元，用於向網絡中的鄰居節點廣播節點本身是否是頭節點的消息；無縫路由重建單元，用於在頭前節點從網關非鄰接狀態變為網關鄰接 狀態時，建立頭前節點到移動網關的路由；平滑數據轉發單元，用於在當前的無線鏈路不可靠的情況下，選擇最 15後變為網關鄰接狀態的鄰居節點作為新的頭節點，建立到移動網關的路由。
17. 根據權利要求16所述的路由重建裝置，進一步包括-狀態維護單元，用於在收到來自鄰居節點的狀態更新消息時，更新鄰居節點的狀態信息。 20 18.根據權利要求16或17所述的路由重建裝置，進一步包括頭節點處理單元，在本身從網關鄰接節點變成頭節點時，向其所有鄰 居節點廣播頭激發消息，以及當本身的狀態發生改變時，所有的鄰居節點 廣播頭去除消息。
全文摘要
本發明提供一種移動網關的路由重建方法，包括步驟當網關鄰接節點開始向移動網關傳輸數據時，所述網關鄰接節點變成頭節點，並向其所有鄰居節點廣播頭激發消息；收到頭激發消息的所有鄰居向頭節點返回頭鄰接更新消息，以便將各自的當前狀態通知給所述頭節點；要向移動網關轉發數據的網關非鄰接節點通過所述頭節點重建到所述移動網關的路由。根據本發明的方法，可以實現無縫路由重建，或者平滑數據轉發的結果。
文檔編號H04W88/16GK101115031SQ20061010744
公開日2008年1月30日 申請日期2006年7月26日 優先權日2006年7月26日
發明者勇 白, 嵐 陳, 卿 黃 申請人:株式會社Ntt都科摩