一種基於HWMP的網絡編碼感知無線Mesh路由協議的製作方法

2023-12-02 13:55:51 2

專利名稱：一種基於HWMP的網絡編碼感知無線Mesh路由協議的製作方法
技術領域：
本發明屬於移動通信技術領域，具體指的是一種基於HWMP的網絡編碼感知無線Mesh路由協議。
背景技術：
無線Mesh網絡是一種覆蓋範圍廣、網絡容量大、接入速度快、部署成本低的新型多跳網絡，是解決「最後一公裡」瓶頸問題的新方案。路由協議的設計是無線Mesh網絡研究的關鍵問題之一，路由協議設計的好壞直接關係到能否充分發揮無線Mesh網絡的優勢。2000年，R. Ahlswede等人提出了網絡編碼的思想，成為通信領域的一個研究熱點並得到廣泛研究。網絡編碼思想突破了傳統網絡節點只能存儲轉發的傳輸方式，允許網絡節點對數據包編碼後再轉發，目的節點解碼後得到所需的數據包，增加單次傳輸的信息量，提高網絡吞吐量，是可以逼近網絡傳輸容量理論極限的有效方法之一。無線Mesh網絡具有物理層廣播特性和多跳性，拓撲相對穩定、覆蓋範圍廣，非常適合於運用網絡編碼技術，而無線Mesh網絡編碼的研究尚處於探索階段。COPE是由Katti等人首次提出的將網絡編碼應用於實際無線網絡單播通信的一種機制，其思想是基於機會主義，節點機會偵聽無線鏈路，獲得鄰居節點的狀態信息，並利用獲得的信息進行機會式編碼。COPE機制為網絡編碼應用於無線Mesh網絡單播通信提供了很好的方案，學術界出現了很多應用COPE機制的相關研究。但機會主義的思想使其只能在已有路徑上被動的等待編碼機會的產生，如果路由協議所建立的路徑沒有經過有編碼機會的節點或經過很少有編碼機會的節點，COPE機制就無法有效的發揮作用，提升網絡性能。HWMP協議，是WLAN Mesh IEEE802.1ls標準默認的路徑選擇協議。它不同於無線Mesh網絡傳統的先驗式路 由和按需式路由，而是一個將按需式路由和先驗樹結構擴展相結合的混合無線Mesh網路由協議，充分發揮了兩種路由方式的優勢，既能夠有較短的路徑建立延遲又能夠有較小的控制開銷，且使用基於空時的鏈路判據，相比於跳數判據更能反映鏈路質量。因此，相比於A0DV、DSDV等路由協議，HWMP協議更加適用於拓撲結構多樣、節點移動性不同、鏈路質量多變的無線Mesh網絡。HWMP協議雖然非常適合應用於無線Mesh網絡，但當擴展了 COPE機制後，該協議並不能建立有較多編碼機會的路徑，網絡編碼的優勢得不到充分的發揮。

發明內容
本發明針對上述問題，提出一種基於HWMP的網絡編碼感知無線Mesh路由協議CAHWMP,使用有網絡編碼意識的路由判據NCCa，綜合考慮鏈路信道資源消耗量和網絡編碼帶來的資源共享增益，能夠反映網絡編碼對鏈路資源消耗的影響；在路徑發現過程中，CAHWMP協議會啟動編碼機會探測算法，主動探測節點的編碼機會，並根據NCCa判據建立有較多編碼機會的路徑。為達到以上目的，本發明採用的技術方案如下一種基於HWMP的網絡編碼感知無線Mesh路由協議CAHWMP，使用有網絡編碼意識的路由判據NCCa，綜合考慮鏈路信道資源消耗量和網絡編碼帶來的資源共享增益，能夠反映網絡編碼對鏈路資源消耗的影響；在路徑發現過程中，CAHWMP協議會啟動編碼機會探測算法，主動探測節點的編碼機會，並根據NCCa判據建立有較多編碼機會的路徑；具體方法如下步驟A，基於數據流路徑的編碼判斷準則；定義網絡編碼集合設在節點V處，有若干數據流經此節點傳輸，數據流流經不同的路由路徑，這些路由路徑對應了 η個由上一跳節點和下一跳節點組成的上下跳對，記為(Previ, nextj) (i = I, 2，...，η);如果這些數據流中的數據包在節點ν處能夠進行COPE機制編碼，則稱這η個上下跳對(pre^nexti)組成了一個編碼集合；基於數據流路徑的編碼判斷準則為在節點ν處，如果傳輸數據流中的數據包能夠進行COPE機制編碼，即對應的η個上下跳對(Previ, nexti)，i=l, 2，…，η能夠組成一個編碼集合，若且唯若這η個上下跳對(prev^nextj)滿足任意一個上下跳對的下一跳節點Iiexti是其他n_l個上下跳對的上一跳節點prey」，j=l, 2，…，η且j Φ i,或上一跳節點prev」的鄰居節點；所述上一跳節點Prevj的鄰居節點集合為N(Prevj);所述節點V維護的路由表由若干到不同目的節點的路由條目信息組成，路由條目中的目的節點地址、目的序列號和目的PREQ ID用來唯一的標識一條路徑，跳數域反映到目的節點的跳數信息，Metric域記錄路 徑的有網絡編碼意識的空時鏈路判據NCCa，上一跳和下一跳記錄該路徑的上一跳和下一跳地址信息，生存時間反映該路徑的可用的最後時間，重傳次數和重傳時間是為路由請求的重傳設置的閾值，maxCa域記錄了路由發現過程編碼探測獲得的maxCa值，路由標誌有5種取值反映該路徑不同的狀態，只有標誌為RTF_ACTUAL的路徑是當前有數據流傳輸的路徑；步驟B，建立有網絡編碼意識的空時鏈路判據NCCa ；NCCa綜合考慮鏈路信道資源消耗量和網絡編碼帶來的資源共享增益，是有網絡編碼意識的空時鏈路判據；由路由發現過程找到的路徑L上的鏈路1: (i，j)的NCCa(i，j)計算公式如下
權利要求
1. 一種基於HWMP的網絡編碼感知無線Mesh路由協議，其特徵在於，所述協議使用有網絡編碼意識的路由判據NCCa，綜合考慮鏈路信道資源消耗量和網絡編碼帶來的資源共享增益；在路徑發現過程中，所述協議主動探測節點的編碼機會，並根據NCCa判據建立有較多編碼機會的路徑；具體方法如下 步驟A，基於數據流路徑的編碼判斷準則； 定義網絡編碼集合設在節點V處，有若干數據流經此節點傳輸，數據流流經不同的路由路徑，這些路由路徑對應了η個由上一跳節點和下一跳節點組成的上下跳對，記為(Previ, exti), i = 1，2，…，η ;如果這些數據流中的數據包在節點ν處能夠進行COPE機制編碼，則稱這η個上下跳對(Prevynexti)組成了一個編碼集合； 基於數據流路徑的編碼判斷準則為 在節點ν處，如果傳輸數據流中的數據包能夠進行COPE機制編碼，即對應的η個上下跳對(Previ, nextj)能夠組成一個編碼集合，若且唯若這η個上下跳對(previ; Iiexti)滿足任意一個上下跳對的下一跳節點Iiexti是其他η-1個上下跳對的上一跳節點prev」，j=l, 2，…，η且j Φ i,或上一跳節點prey」的鄰居節點； 所述節點ν維護的路由表由若干到不同目的節點的路由條目信息組成，路由條目中的目的節點地址、目的序列號和目的PREQ ID用來唯一的標識一條路徑，跳數域反映到目的節點的跳數信息，Metric域記錄路徑的有網絡編碼意識的空時鏈路判據NCCa，上一跳和下一跳記錄該路徑的上一跳和下一跳地址信息，生存時間反映該路徑的可用的最後時間，重傳次數和重傳時間是為路由請求的重傳設置的閾值，maxCa域記錄了路由發現過程編碼探測獲得的maxCa值，路由標誌有5種取值反映該路徑不同的狀態，只有標誌為RTF_ACTUAL的路徑是當前有數據流傳輸的路徑； 步驟B，建立有網絡編碼意識的空時鏈路判據NCCa ； NCCa綜合考慮鏈路信道資源消耗量和網絡編碼帶來的資源共享增益，是有網絡編碼意識的空時鏈路判據； 由路由發現過程找到的路徑L上的鏈路1: (i，j)的NCCa(i，j)計算公式如下
全文摘要
本發明提出了一種基於HWMP的網絡編碼感知無線Mesh路由協議CAHWMP；所述協議包括一個有網絡編碼意識的路由判據NCCa，該路由判據綜合考慮了鏈路信道資源消耗和網絡編碼帶來的資源共享增益；給出基於數據流路徑的編碼判據準則，及使用該準則的編碼機會探測算法；設計CAHWMP協議的路徑發現過程、路徑回復過程以及路徑維護過程，使其利用編碼機會探測算法，主動的探測節點編碼機會，並使用NCCa判據建立有較多編碼機會的路徑。所述CAHWMP協議能夠發現更多的編碼機會，進一步提高網絡吞吐量、降低平均端到端延遲、提高數據包送達率。
文檔編號H04W28/04GK103037436SQ20121056209
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者顧燕, 韓菡, 郭潔 申請人:河海大學