[发明专利]一种IEEE802.11s下基于动态分簇的多网关WMN负载均衡实现方法

说明书

本发明公开了一种IEEE802.11s下基于动态分簇的多网关WMN负载均衡实现方法，设计了以网关节点为簇头、网关MAC地址作为簇标识并添加在RANN帧和PREQ帧中实现普通节点的簇选择和簇分割；修改PREP帧和PERR帧的处理过程维护先验树形路由实现节点换簇时路由表和网关负载的平滑过渡；普通节点选择簇时综合考虑节点到网关的路径Metric和网关自身负载情况选择最佳的网关达到均衡网关负载的目的，负载大小是网关节点有线网卡的发送队列缓冲区长度占队列总长度的比例并添加在RANN帧中进行广播。本发明实现了基于动态分簇的多网关无线Mesh网和网关负载均衡，减小了网络开销并均衡了网关负载从而提升整个网络的性能。

技术领域

本发明涉及一种IEEE802.11s下基于动态分簇的多网关WMN负载均衡实现方法，属于无线Mesh网通信技术。

背景技术

无线Mesh网(WMN)在世界范围内的应用越来越广泛，而较好的网络性能是大规模应用的重要条件。

目前基于IEEE802.11s协议的WMN大部分只有一个网关节点，而网关节点作为连接WMN与外部网络的关键节点，网络中大量向外网传输的业务都在此汇聚，因此网关节点很容易成为WMN与外界网络通信的瓶颈节点。在传统的多网关WMN中所有网络节点都在一个子网中，各节点与其它大量节点都需要交互信息，网络开销很大；而且由于节点分布和流量分布的随机性，通过各个网关向外网传输的流量也会有很大差异，造成信道资源浪费。所以动态分簇的多网关和网关负载均衡的实现能极大的提高WMN的网络性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种IEEE802.11s下基于动态分簇的多网关WMN负载均衡实现方法，基于IEEE802.11s实现动态分簇的多网关无线Mesh网和网关负载均衡，从而提高网络性能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种IEEE802.11s下基于动态分簇的多网关WMN负载均衡实现方法，基于IEEE802.11s协议，以网关节点作为簇头、网关MAC地址作为簇标识划分簇，在RANN帧和PREQ帧中添加簇标识，实现普通节点的簇选择和簇之间的分割；限制RANN帧广播范围，减小网络开销和避免节点无效切换；修改PREP帧和PERR帧的处理函数，判断节点是否在先验树形路由中为叶子节点，规定只有叶子节点可以换簇，实现先验树形路由的维护，进而实现节点换簇时树形路由和网关负载的平滑过渡；普通节点选择簇时，综合考虑节点到网关的Metric和网关自身负载，选择最佳的网关实现网关负载均衡。

上述方法具体包括如下步骤：

(1)以网关节点作为簇头、网关MAC地址作为簇标识实现簇选择和簇分割

在多网关WMN中，网关节点自动当选为簇头，网关MAC地址作为簇标识来区分不同的簇。普通节点初始化为空簇，簇标识为全零地址，节点第一次收到某个网关节点发出的RANN帧时通过该RANN帧中的簇标识即根节点字段加入该簇，此后收到其它网关节点的RANN帧时运行簇选择算法决定是否换簇；在PREQ帧中添加簇标识，节点与任意节点通信时都会首先发送PREQ帧查找路径，所有节点收到PREQ帧时比对自己的簇标识和PREQ帧中的簇标识，相同则会进行下一步处理，不同则直接丢弃，这样不同簇中节点无法建立路由实现簇分割；

(2)限制RANN帧广播范围

为了避免节点换簇后无法建立到新网关的有效路径，限制网关节点发出的RANN帧只能在本簇和邻簇边界节点进行广播，简化网络结构，减小网络开销；

(3)修改PREP帧和PERR帧处理过程维护树形路由