[发明专利]具有拓扑感知能力的分段自适应多路径路由机制

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及无线自组织网络，即Ad hoc网络。具体地说是提出一种能够适应拓扑变化的多路径路由机制。节点在路由建立过程中可以根据路由控制信息对网络拓扑有一定的感知，并建立分段的自适应多路径路由，路径中的每段可以包括单路径或多路径。

背景技术

Ad hoc网络是一种由静止或者移动节点组成的临时性自治无线系统。它不依赖于现有的网络基础设施，依靠节点间的相互协作来完成节点彼此间的网络互联。Ad hoc网络主要应用于军方以及紧急突发场合和不易布线的临时场合。目前，Ad hoc网络正逐步向商业环境发展，如传感器网络、虚拟教室和家庭网络等。

Ad hoc网络的特点主要体现在以下几个方面：(1)动态变化的网络拓扑结构：Ad hoc网络中没有固定的通信设施和中央管理设备，网络节点可以随机地以任何速度朝任何方向移动，造成网络拓扑的动态变化。(2)有限的资源：提供给Ad hoc网络中移动主机的工作能量是有限的；另一方面，网络本身提供带宽有限以及信号之间的冲突和干扰，使移动主机可得到的有限的传输带宽将远远小于理论上的最大带宽。(3)网络的分布式特性：Ad hoc网络中没有中心控制节点，主机通过分布式协议互联，某节点有故障，其余节点仍可正常工作，抗毁性强。(4)较低的安全性：Ad hoc网络节点之间通信通过无线信道，传输的信息非常容易受到监听、重发、篡改、伪造等各种攻击。(5)多跳通信：两个网络节点由于受到可用资源的限制，不能处在同一个覆盖网络内，可采用Adhoc网络多跳通信，实现不同覆盖网络之间源主机与目的主机的通信。

传统的无线自组织网络路由协议如AODV和DSR，是单路径路由协议，这些协议在源节点和目的节点间建立单一路径。当前的无线自组织网络多路径路由协议可以分为两部分：并行转发路由机制和备份路由机制。并行转发路由机制使用多条路径同时转发数据包；而备份路由机制在主路径断裂时使用备份路径继续数据包的转发。

在当前应用中，多媒体业务占据很大的比重，尤其是语音、视频等业务。现有的无线网络只能为对时延敏感和能容忍一部分丢包的多媒体业务提供有限的、时变的服务质量(Quality of Service，QoS)。由于无线自组织网络节点的移动性，端到端路径断裂概率比有线网络高得多，对实时业务来说，频繁的路由建立会导致较大的路由建立时延和时延抖动。如何为用户的多媒体业务提供可接受的QoS的问题被广泛地研究。

发明内容

本发明的目的是在现有的单径路由协议的基础上，针对单径路由协议在时变信道和运动场景下经常发生断裂导致端到端可靠性降低的情况，提供一种Adhoc网络中自适应多路径路由协议的建立方法。节点采用预先设定的门限值判定链路状态，并且根据网络当前的拓扑状态自适应地选择中继节点，建立路径分段的多路径路由，通过数据包在多路径的并行转发提高Ad hoc网络的可靠性。

为了实现上述目的，本发明的具体步骤如下：

第一步骤：确定链路质量多路径部分最大并行路径数量

Ad hoc网络中的链路受到多种因素(如多路径效应、干扰和节点移动等)的影响，链路质量之间的差异较大，有些不能满足端到端业务服务质量的要求。因此在路由建立过程中，应当选取链路质量较好的链路组成承载业务的路径。

衡量链路质量的参数有分组投递率、接收信噪比、生存时间等。根据这些参数中的一个或多个设定能及时准确衡量链路质量的门限。根据可使用的链路情况，确定自适应多路径协议并行最大路径数目为两条。

第二步骤：自适应多路径路由的建立

由第一步骤中的链路状态判定以及路径数目选择两种技术，能够根据当前网络拓扑结构和链路状态自适应地建立端到端路径。

中间节点把能处理并转发的路由请求(RREQ)数量改为两个，使得路由应答(RREP)消息有多个反向路径。

由于第一步骤中确定了多路径的最大路径数目为两条，需要目的节点回复两个RREP消息到源节点，才能建立最大路径数量为两条的多路径路由。每个RREP消息在包头添加标志位，标识为主路由应答(Primary_RREP)或次路由应答(Secondary_RREP)消息。

Primary_RREP消息经过中间节点时会选取最优的路径，Secondary_RREP消息经过中间节点时选取次优的路径，这样就可建立如图1所示的部分多路径路由。

第三步骤：消除多路径建立过程中的路由环路