[发明专利]一种基于备用路径的泛洪路由方法

说明书

本发明公开了一种基于备用路径的泛洪路由方法，包括步骤：源节点每次发送数据包之前，发送一个Go包；中继节点和目的节点均存储一个到达该节点Go包的优先队列；目的节点把最快到达的Go包的上一跳节点标记为最快到达节点，返回一个Back包回应源节点；根据Go包估计waitingTime；目的节点经过waitingTime后，如果没有收到真实数据包，目的节点判断优先队列内是否有备用的次快到达节点，并将已被使用的最快到达节点弹出优先队列；源节点如果收到Back包，就根据最短路径发送真实数据包。本发明能有效的降低网络的能量消耗，提高整个网络的生存时间，并且能够有效地避免路由空洞问题，提高数据包投递率，避免传统泛洪路由算法导致的消息“内爆”和“重叠”现象。

技术领域

本发明涉及水声通信领域，尤其涉及一种基于备用路径的泛洪路由方法。

背景技术

传统的泛洪路由算法应用到水声网络时，源节点发送数据包后，网络拓扑上每个能接收到数据包的节点都要进行转发，这使得每发一个数据包，水声网络中就会产生“内爆”现象，即充斥着大量的无用数据包。到达目的节点的数据包也会产生“重叠”现象，即多个中继节点转发同一个数据包到目的节点。这势必造成这个网络资源的大量消耗和大量的信号干扰噪声，降低了信号与干扰和噪声比(Signal to Interference plus NoiseRatio,SINR)，容易造成丢包的情况。

从水下传感器网络路由协议的角度来看，存在的通信空洞问题可能是最具挑战性的问题。造成空洞的原因有许多，如稀疏的拓扑结构、暂时的障碍物以及不可靠的节点，路由空洞会显著降低网络的性能。由于操作环境的动态性，何时何地可能发生空洞是不可预测的，因此空洞问题更具挑战性。泛洪路由是一种简单易行的传统路由协议。泛洪路由能克服水下路由的空洞问题，然而消息的“内爆”和“重叠”将导致其干扰功率大且能量消耗大。为了克服这些缺陷，有必要对其进行改进以适用于水下复杂环境，水下节点移动性较高导致网络拓扑高动态、网络拓扑强不可靠以及水下硬件设备存储、能量等资源有限的特殊场景。

传统的Ad Hoc无线网络中的典型按需路由动态源路由协议(Dynamic SourceRouting,DSR)和无线自组网按需平面距离向量路由协议(Ad hoc On-Demand DistanceVector Routing，AODV)使用了路由保持机制，水下硬件节点存储的数据量将随着网络拓扑复杂度、网络负载的升高而升高，由于水下节点本身的特殊性，容易出现存储、能量资源被耗尽的情况，从而增加了出现路由空洞的概率，降低了网络的生存周期。

DSR路由协议在检测到无效路径时需要通过泛洪发送错误信息到源节点来通知源节点删除相应的无效路径，额外增加了网络的资源消耗。DSR路由需要存储源节点到目的节点的动态不定长度的完整有序路由信息，并将这个不定长度的完整有序路由信息加到真实的数据包包头发送，如果网络拓扑比较复杂，那么这个不定长度的完整有序路由信息(包头)将会占用数据包中大量有效数据的存储空间。导致真正可发送的真实数据存储空间被压缩，协议传输的效率显著降低。

AODV路由的中继节点只记录首次发送寻路请求的邻接节点信息，后面到达的相同寻路请求直接删除。这对于水下复杂的环境、节点移动性较高导致的网络拓扑高动态性、网络拓扑强不可靠性来说，容易造成保存的首次到达路径信息由于节点移动、节点能量耗尽、通信信道受阻等等原因而失效，从而导致路由空洞问题，重新建路的过程又将增加网络负载和能量消耗。所以，AODV路由只适用于对称链接的网络。

因此，针对以上调查所得到的目前现有无线路由协议存在的缺陷，为了能够更有效地将简单易行的传统泛洪路由应用于水声通信网络中，很有必要设计一种既能有效避免泛洪路由带来的消息“内爆”和“重叠”现象，也能有效的降低网络的能量消耗，提高整个网络的生存时间，最后还能有效的避免路由空洞问题的水下通信网络路由算法。

发明内容