[发明专利]在无线网络中发现路由以从源节点向汇节点转发分组的方法

说明书

一种方法在无线网络中发现用于从源节点(源)向汇点节点(汇点)转发分组的路由，其中，一些相邻的源作为中继节点。各个源测量从各个相邻的节点接收控制消息的速率。然后，经由具有最低速率的所述相邻的节点将所述数据分组从特定源转发到所述汇点。

技术领域

本发明总体上涉及在无线网络中对分组进行路由，并且具体地，涉及在多跳低功率有损网络中发现稳定路由。

背景技术

低功率有损网络(LLN)在各式各样的通信应用(诸如高级电表架构(AMI)、工业自动化、建筑与家庭自动化以及环境监测)中是重要的。多个互联网工程任务组(IETF)工作组(WG)一直在从事用于LLN的基于IPv6的标准。6LoWPAN(低功率无线个域网上的IPv6)已公布六个标准，包括用于LLN的相邻的节点发现和报头压缩。ROLL(LLN上的路由)WG已完成包括LLN IPv6路由协议(RPL)以及用于LLN中的路径确定的路由度量在内的十一个标准。CoRE(受限RESTful环境)WG正在公布受限应用协议(CoAP)。许多其它标准在开发中。ZigBee联盟和IPSO(智能对象网际协议)联盟正在实现协议栈并执行互操作性测试。LLN的工业部署也在进行中。

在LLN中，节点和通信链路严重受限。节点的操作在处理能力、内存、功耗等方面受到资源约束。定义了两类受限节点。第1类节点具有大约10kB(千字节)RAM和100kB ROM，而第2类节点具有大约50kB RMA和250kB ROM。节点之间的通信链路的特征在于高丢失率、低数据速率、不稳定性、低发送功率和短发送距离。在实际LLN内可能存在几十个乃至几百万个节点。LLN中的节点通常被部署在扩展的室外和室内环境中。由于极其受限的资源和大规模部署，LLN节点通常形成无线网状网络并按照多跳方式进行通信。

与其它网络对比，LLN还能够具有受限业务模式。多点对点(例如，从LLN内部的多个节点朝向中央控制节点或数据集中器节点)业务占主导。点对多点(例如，从中央控制节点到LLN内部的多个节点的子集)业务不太常见。点对点(例如，在LLN中的节点之间)业务是稀少的。LLN中的控制节点通常作为数据汇点(sink)并从LLN中的所有其它节点收集数据。

要求诸如智能电表网络的LLN中的数据收集具有高可靠性。然而，LLN本身是受限节点网络。这对路由过程提出了挑战。常规的对等路由协议(诸如AODV(自组织按需距离矢量)和DSR(动态源路由))不适合于在LLN中路由。结果，IETF ROLL WG已开发RPL作为路由协议以在LLN中实现多点对点业务主导路由。

已经在2011年IEEE ICMR的Accettura等人的“Performance Analysis of theRPL Routing Protocol”中评估并分析了RPL的性能。Accettura等人得出RPL展示快速网络建立的结论。在2013年IEEE通信杂志第51卷第1期“The Role of the RPL RoutingProtocol for Smart Grid Communications”中，Ancillotti等人阐明RPL示出良好的可扩展性，但是可能由于次优路由选择而遭受严重的不可靠性。在2012年KTH皇家理工学院的“Performance and Route Stability Analysis of RPL Protocol”中，Khan演示了频繁的路由改变对RPL的性能有负面影响。

美国公开20120099587描述了一种用于改进RPL可靠性的机会主义方法。节点向相同等级的多个父节点发送数据分组，并且父节点执行信道接入以确定数据分组是否已被其兄弟节点转发。如果否，则父节点朝向汇点(sink)转发数据分组。如果是，则父节点丢弃数据分组的本地拷贝。然而，此方法的问题包括冗余和通信开销。如果作为兄弟节点的两个父节点不在无线电范围内，则同一数据分组的至少两个拷贝被转发到汇点。沿着多个路径发送同一分组增加了通信开销和与其它传输发生干扰的概率。