[发明专利]一种无线自组织网络路由稳定性的度量系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在无线自组织网络中路由稳定的评价体系，特别是提供了一种适用于节点移动性强的Ad hoc网络的自适应的路由稳定性度量系统。

背景技术

近年来，一种叫做无线自组织网络(也称Ad hoc网络)的移动通信网络发展很快，它是一组带有无线收发装置的移动节点(通常是指计算机)组成的临时性自组织的网络系统，具有无中心控制、节点移动、多跳无线连接的特点，可以广泛应用于如野战通信、紧急搜救、临时会议等，敌对和不易建设固定通信设施的环境中。在此网络中，每一移动节点能够作为其它移动节点的基站或路由器进行操作，从而消除了对固定的基站基础架构的需要。

当讨论Ad hoc网络时，基本上有两种网络用法；第一个用法是构建局域网而不用任何设备提供到外部网络(例如互联网)接入的外部网关。这个方案可以在有关灾区的安装、或在战场上的军事安装中找到。其它的和可能更通用的用法是当一个或几个网关向网络提供例如到基于IP的网络的外部连接。在这样的网络配置中，数据分组可以取不同的路由和使用不同的网关，这取决于例如数据业务类型、拥塞或路由花费。

基于分组的路由方案常常围绕分层模型构建通信网络系统，例如OSI参考模型(开发系统互连)。通信软件或硬件被划分成以分级方式工作的几个较小的子单元。信息和通信控制参数在本地向上和向下传递以及在发送和接受端之间、在相同的层之间被传递。每个这样的层负责通信命令中的不同任务。对于路由，按照OSI参考模型的头三层是最重要的。

层1负责数据的比特的物理传输；物理传输的例子例如可以是基于以太网的网络中的有线链路或无线局域网(WLAN)中的无线链路。

层2常称为链路层或MAC层，以及它负责传输大块数据、检错和网络资源协调。

层3称为网络层；它负责使网络中任何节点对之间的通信。这个例如看管路由计算和拥塞控制。为此目的，取决于网络类型而开发了不同的路由协议。

对于Adhoc网络，基本上有两类现有的路由协议，这些路由协议是先验式(proactive)和反应式(reactive)路由协议。也有可以具有这些协议的组合的协议。

由于Ad hoc网络的特定节点是移动的，网络有必要维持与这些节点的连接性。每个节点都是一台计算机，都有存储、计算和在执行一定的协议下发送数据包和接收数据包的功能。数据包从移动设备“跳”到移动设备，创建传输路径，即路由。直到到达最终目的。然而，当设备移动时，移动设备之间的传输路径常常易于变化。并且，由于Ad hoc网络中无线链路的状态随时可能随周围环境的变化而变化，稀少的带宽资源很容易使网络发送拥塞，造成网络不稳定。鉴于以上分析，拥塞和节点的移动是造成路由不稳的主要原因。路由不稳会造成数据分组丢失。从而在Adhoc网络的多条路径中，寻找一个路由稳定的评价系统来预测当前的路由状态是否是稳定的十分必要。

目前，对于度量路由稳定而选取最佳路由的技术，比如在N0.5,412,654的美国专利中，其度量就是跳数，即用每一节点其目的节点的跳数作为路由度量。序列号60/476,237的美国临时预决专利申请中，度量依赖于信号强度的“链路可靠性”计算。尽管上述引用的专利中描述的技术适宜于许多无线网络，包括无线Ad hoc网络。但其局限性显而易见。例如，在衰减信道的特定情形中，低成本宽带无线设备不能适宜地跟踪接受端遭遇的信号强度的变化。这部分是因为测量依赖于无线设备的敏感度，部分是因为接收器仅能进行零星的测量，这提供关于实际信号强度变化的不完全信息。

另外，在美国专利No.5,537,394中，为一种固定网络解决方案引入了一种状态预测功能。该方案牵涉到对来自状态监视功能的信息的大量统计计算。但是它不易对无线Ad hoc网络进行调节。

发明内容

为了解决现有评价无线自组织网络路由稳定性的技术的不足，本发明的目的在于提供一种评价无线自组织网络路由稳定性和指导选取稳定路由的方法和系统，具体是为了提高可用的网络资源的效率，这是通过链路状态测量和预测路由机制一起进行速率控制和路由选择的。