[发明专利]基于吞吐量性能的无线Mesh网络自适应路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线网络技术领域的路由方法，具体地说，涉及的是一种基于吞吐量性能的无线Mesh网络自适应路由方法。

背景技术

无线Mesh网络是一种在无线接入、市政管理、灾难救助、安全监控、工业管理、物流协作等领域中应用非常广泛的技术，其路由方法的设计直接影响到无线Mesh网络的性能和效率。因为无线Mesh网络有自组织、自恢复、自适应的性能要求，和可移动、环境多变的背景特征，所以无线Mesh网络的路由方法必须一方面照顾到网络的稳定性，保证数据通信的畅通与高效，另一方面必须能够进行快速收敛，以保证在网络拓扑出现变化的时候，能够最大限度的维持通信的正常进行。一个高效准确、高稳定性的路由方法是构建实用化的无线Mesh网络的基础。而要在这两个互相影响和制约的特性中找到平衡点，是非常困难的。

无线Mesh网络是无线adhoc网络的发展，而基于无线adhoc网络的路由解决策略层出不穷，可分为主动路由、被动路由和混合式路由三类。主动路由采用与传统路由协议相似的策略来维护路由表，比如Murthy和J.J.Garcia-Luna-Aceves所提出的WRP就是由每个节点周期性的广播路由信息分组，交换路由信息来完成主动的路由发现工作的。但是在这种情况下，节点必须主动的去维护所有去往全网的路由，而且路由信息数据的周期性广播也占用了一定的数据带宽，更重要的是，虽然获得了稳定性，但几乎完全舍弃了系统对快速收敛的要求。被动路由根据需要获取路由信息，C.E.Perkins和E.M.Royer提出了AODV协议就是按需路由的典型代表，它只在源节点有分组要发出，但是没有通往目的节点的路由信息时，才通过主动查询的方式去获取路由，路由表是按需建立的。但因为路由信息在出现需求后才进行收敛，就导致了数据包发送前的巨大时延，影响了网络工作的效率。混合式路由通过结合上述两种路由策略来实现，在小区域内使用主动路由策略，保证数据高效的传输，在区域间使用被动路由策略，来减小路由表的规模开销。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号为200610145606.X的专利“中继系统中的自适应路由信息广播与路由方法”也是一种拥有自适应特性的路由方法。该专利阐述了一种用于中继系统中的自适应路由信息广播与路由方法。其技术特点为，采用基于跳数的路由生成方法，采用最大跳数作为路由生成的约束条件，采用两个系统负荷门限将整个系统负荷的可能划分为三个不同的档次，针对不同档次采用不同的路由信息格式。该方法采用了主动路由策略，为了减少主动路由策略带来的系统开销，采用了分级的路由信息格式，这是对主动路由策略的优化。采用最大跳数作为路由生成的约束条件使得路由环路出现的可能大大降低。但是该路由方法是基于跳数进行路由选择的，首先这就无法体现网络复杂多变的特性，会导致网络效率的下降。同时，基于最大跳数的约束条件会直接导致在网络规模改变时，系统无法针对网络状况进行最大跳数这个参数的自适应，最终导致系统紊乱。而且，仅使用系统的两个门限负荷作为自适应的条件太过简单，无法对实际应用环境的复杂性做出恰当的反应。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于吞吐量性能的无线Mesh网络自适应路由方法，解决因对隐藏节点的考虑不足导致的性能下降，通过对无线Mesh网络内数据链路上不同类型数据包丢包率的探查，同时基于隐藏节点的相关处理，来完成对吞吐量性能的估算，并以此得到一个有代表性的Metric值，最终获得任意两个节点间通过多跳通信的最佳路由，以使网络在整体性能上达到最优。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

第一步，每个无线Mesh节点会以设定的时间间隔发送探针包，同时接受其他节点发送的探针包，并将所接收到探针包的发送节点标记为邻居。

第二步，根据第一步中所使用的探针包的发送频率和一段时间内收到邻居节点的探针包个数，由探针包的丢失率来计算两个节点之间的链路质量，这些由探针包获得的链路质量信息将被放在本地发出的探针包中一起发送出去。

第三步，根据第一步和第二步所描述的探针包发送机制，本地收到的其他节点的探针包信息，以及从其他节点发来的探针包中所携带的本地发出的探针包的信息，计算出一个链路质量metric(度量值)值，并生成一个链路质量数据库记录链路质量信息。同时无线Mesh节点根据信道中信号占用的百分比来确定一个权值，并将这个权值计入链路metric计算，以确保隐藏节点的数据通信不会对基于吞吐量性能选择的路由产生不可知的影响。