一種基於服務質量感知的多路徑aodv路由方法
2023-06-29 18:54:06
專利名稱：一種基於服務質量感知的多路徑aodv路由方法
技術領域：
本發明是針對Ad Hoc網絡中AODV路由協議的基於服務質量感知的多路徑傳輸方案。它採用了源節點和目的節點之間多條節點無交叉路徑同時傳輸；解決了因衝突域內節點間相互影響，幹擾路徑性能評估的問題，實現了降低泛洪請求頻率、平衡網絡負載的功能，並補償了移動Ad Hoc網絡的動態特性和不可預測性，屬於移動Ad hoc網絡路由技術領域。
背景技術：
關於多徑傳輸的路由協議，按照路徑生成方式的不同，主要有如下兩種
(1)鏈路不相交多路徑指各條路徑相互之間沒有任何共享鏈路，但是，可能會有共享的節點，即可能是節點相交的多路徑。(2)節點不相交多路徑指各條路徑除了共享源節點和目的節點之外，相互之間在沒有任何其他的共享節點；
這兩種多路徑生成方式適用於不同需求和狀態的Ad Hoc網絡。鏈路不相交多路徑的產生條件較為寬鬆，在仿真實驗中產生的可選路由數較多。但是在規模較小的Ad Hoc網絡中有時會生成過多可選路徑，從而產生大量開銷；節點不相交多路徑產生的條件較為苛刻， 產生的可選路由數較前者少得多，但是它能夠保證各條鏈路的中斷相互獨立、互不影響；在數據傳輸量不是太大的中小型規模的Ad Hoc網絡中，相對較小的路由應答開銷和多路徑間的獨立性正是它所需要的，並且節點不相交多路徑還能夠保證網絡的載荷平衡性能。針對AODV的多徑傳輸，現有的主流思想之一為Ad Hoc按需多徑距離矢量路由協議(Ad Hoc On-Demand Multipath Distance Vector, A0MDV)，它是在 AODV 路由協議的基礎上擴充而成的鏈路不相交多路徑路由協議。AOMDV的多條通信路徑是在源和目的兩個通信節點之間建立的，通信時同時使用多條路徑。雖然與AODV相比，AOMDV極大地提高了移動Ad Hoc網絡的傳輸性能，但是卻不能保證各條鏈路的中斷相互獨立；有時會生成過多的可選路由，不僅因為大量RREP的轉發造成網絡資源的消耗，還會因為數據分流過度影響數據流處理速度。尤其是在中小型網絡中，AOMDV會產生過多的應答開銷，並且無法保證所選路徑間的相對獨立性。在移動Ad Hoc網絡中，由於無線網絡的帶寬有限性以及鏈路層對於多徑傳輸的影響，節點在無線媒介上進行通信時，必須考慮無線幹擾的問題，即在一定的衝突域內，一條路徑上數據的發送可能會影響到另一條路徑的信息發送，消耗其相應的帶寬等有限資源， AOMDV中也沒有考慮到提高服務質量的重要性。
發明內容
本發明的目的是，提出一種應用於中小型移動Ad Hoc網絡中，保證無線通信的服務質量的多路徑路由方法，它不僅極大地提高了網絡的吞吐量，還減弱了無線媒介和節點移動性對於通信質量的影響，同時還保證了網絡負載的均衡。圖7是傳統的AODV流程圖，當前節點收到路由請求報文後，無論是否是目的節點， 對於同一個請求報文，只應答一次；源節點選擇收到的第一個應答報文對應的路由作為傳輸路徑。圖8是運用了本發明的基於服務質量感知的多路徑AODV路由方法，兩者相比，圖 8主要是修改了節點對請求的處理模塊、應答處理模塊並增加了數據分流模塊。下面給出對修改及新增模塊功能的具體說明。請求處理模塊
本模塊主要是區別中間節點和目的節點對請求報文的處理方式、增加HELLO報文和鄰居列表存儲的信息。對於中間節點來說，若重複收到一個路由請求，則丟棄；對於目的節點來說，無論是否是重複接收，一概給予回復。把HELLO報文的預留欄位設置為本節點已使用帶寬值；把鄰居列表的預留欄位設置為對應鄰居節點的已被佔用的帶寬值。應答處理模塊
本模塊主要增加了應答報文攜帶的信息和路由表中的信息。將路由應答報文中的預留欄位設置為相應路由的可用有效帶寬值；將路由表中的預留欄位設置為對應路由的等級值 Ie1Wli。第j條可行鏈路的應答報文中，記錄的該路徑的可用有效帶寬& ,計算過程如下所述
首先，取一跳鄰居節點的通信範圍作為衝突域，在此範圍內如果有節點正在通信，那麼其他節點的可用有效帶寬都會受到影響，則節點η處可用有效帶寬值為
權利要求
1.一種基於服務質量感知的多路徑AODV路由方法，其特徵在於包括如下步驟步驟一，判斷源節點是否即是目的節點，如果是，則將數據流傳輸至目的節點；否則進入下一步；步驟二，源節點判斷是否存有有效路由，如果有，則響應路由請求，將數據流傳輸至目的節點；如果沒有，則以泛洪方式轉發路由請求報文RREQ，並進入下一步；步驟三，判斷當前節點i是否是目的節點，如果是，則直接向源節點發送路由應答報文 RREP，根據可行路由的有效帶寬值及跳數值，計算其相應的等級值，並按照等級值之比將數據分流；否則進入下一步；步驟四，節點i收到路由請求報文後，判斷是否首次收到此報文，如果不是，則直接丟棄報文；如果是，則進入下一步；步驟五，查看節點i是否有到達目的節點的有效路由，如果有，則丟棄請求報文並向源節點發送路由應答報文；如果沒有，則繼續轉發請求報文，並進入步驟三；步驟六，根據每條可行路由的有效帶寬值及跳數值，計算其相應的等級值，並取等級值最大的三條路由作為多徑傳輸的有效路徑，按照等級值之比將數據分流； 步驟七，將數據流傳輸至目的節點。
2.根據權利要求1所述的基於服務質量感知的多路徑AODV路由方法，其特徵在於，在節點i定期發往其各鄰居節點的HELLO報文中，在其保留欄位增加SA ,用以記錄此節點已被佔用的帶寬值。
3.根據權利要求1所述的基於服務質量感知的多路徑AODV路由方法，其特徵在於，節點在其鄰居列表的保留欄位增加SA ,用以記錄此節點的各鄰居節點i被佔用的帶寬值；根據所收到的各鄰居節點的HELLO報文，及時更新其鄰居列表。
4.根據權利要求1所述的基於服務質量感知的多路徑AODV路由方法，其特徵在於，在步驟三或五中，在路由應答報文RREP的保留欄位增加& ,記錄相應路由的可用有效帶寬值，初始化為目的節點η的可用有效帶寬BP、，在返回過程中，經過每個節點時，與此節點可用有效帶寬比較，若後者較小，則更新A的值；計算過程如下所述首先，取一跳鄰居節點的通信範圍作為衝突域，在此範圍內如果有節點正在通信，那麼其他節點的可用有效帶寬都會受到影響，則節點η處可用有效帶寬值為BRn = BW-YiiciwBDi其中，BW為每個節點的初始帶寬值，m為節點η的一跳鄰居節點集，m為節點i此時已被佔用的帶寬值，3 表示節點η處可用有效帶寬值； 其次，對於每一條可行路由，其可用有效帶寬為 Bi = min {BRn}, e E(J)其中，EQ)表示第j條路由所經過的節點的集合，巧表示第j條路由的可用有效帶寬值；即該帶寬值等於此路徑上各節點的可用有效帶寬集合中的最小值。
5.根據權利要求1所述的基於服務質量感知的多路徑AODV路由方法，其特徵在於，在步驟六中，在各節點路由表的各條目的保留欄位增加，用於記錄對應的第i條路由的等級值；路徑的等級計算過程如下
6.根據權利要求5所述的基於服務質量感知的多路徑AODV路由方法，其特徵在於， 在步驟六中，假設4、式、4為igw/值最大的三條路徑對應的可用有效帶寬；首先判斷 D <5丨+ 52 + 4是否成立,若成立,則將需傳輸數據分流的方法如下所示 D1: D2: D3= Ievell Ievel2 Ievel3其中，￡)= A +D2 + , Di表示沿第i條路由傳送的數據量速率；A、D2和Di之和應等於需傳送的總的數據量速率；若不成立，則將需傳輸數據分流的方法如下所示D1-D2: D3 a Dk = Ievell Ievel2 level, Aievelk 其中，
全文摘要
本發明涉及一種基於服務質量感知的多路徑AODV路由方法。該方法包括如下步驟源節點以泛洪方式發送AODV路由請求報文；中間節點根據是否是首次收到該請求報文、及是否存有到達目的節點的有效路由，選擇丟棄請求報文、或丟棄並向源節點發送路由應答報文、或繼續轉發請求報文；目的節點對所有到達它的路由請求報文，都向相應的源節點發送路由應答報文；根據各路由的可用有效帶寬和跳數值，計算其相應的等級值；取等級最高的3條路由，按其等級值比將數據分流傳輸至目的節點。使用本方法，可以降低網絡泛洪查找路由的頻率，平衡網絡負載，提高通信節點對於帶寬的有效利用，提高分組交付的可靠性，補償了移動AdHoc網絡的動態特性和不可預測性。
文檔編號H04W28/08GK102316527SQ20111029845
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者劉莎, 張登銀, 程春玲 申請人:南京郵電大學