[发明专利]一种基于局部主动路由辅助的按需路由方法

说明书

本发明涉及一种基于局部主动路由辅助的按需路由方法，属于无线通信技术领域。该方法针对大规模无人蜂群类异构蜂窝立体空间组网架构，具体如下：通过微蜂窝间周期性信令构建局部主动路由；按需路由的发起：当簇首收到成员节点的簇间通信数据包，发现目的节点不在本地维护的路由表中时，需发起按需路由建立过程，寻找目的节点所在的簇首；宏蜂窝路由维护：宏微双层网络拓扑形成以后，拓扑变化需要微蜂窝及时上报宏蜂窝网络；当簇首组成的宏蜂窝网络发生簇首间链路断裂，而此时宏蜂窝路由处在有效状态并有数据传输时，启动宏蜂窝路由维护。本发明提高了网络数据的传输速率，降低了跨区域蜂群节点之间的通信时延，有效保障了无人蜂群的通信质量。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于局部主动路由辅助的按需路由方法。

背景技术

无人蜂群在某一目标区域内执行特定任务是常见的应用场景，因此无人蜂群的自组网能够覆盖目标区域是任务执行最基本的要求。为了有效实现目标区域覆盖，无人机自组网场景应满足通信范围能够完全覆盖目标区域且任意两个蜂群节点之间存在通信路径。而无人蜂群通常又具有节点规模大、分布密度大、高动态性以及执行任务场景频谱高度受限等特点，我们曾提出的一种基于类异构蜂窝网络的立体空间蜂群组网架构可以有效解决无人机蜂群的快速组网和频谱受限等问题。但是这种基于类异构蜂窝的蜂群组网架构本质上是一种分级的两层网络结构，下层微蜂窝网络结构可以实现本簇内的业务交互，无需路由协议，但是跨微蜂窝之间的业务数据依然需要上层的宏蜂窝网络通过合适的路由策略转发完成。

上层的宏蜂窝网络可以看成简单的分布式移动自组织网络，目前已有许多成熟的路由协议可以应用。主动式路由协议又称为表驱动路由协议，使用这种路由协议的节点在本地维护一张包含所有目的节点的路由表，并且根据网络拓扑的变化实时更新路由表，所以本地维护的路由表信息可以实时准确的反应当前网络拓扑的情况，任一节点一旦要发送数据，即可以从本地路由表中获得到达目的节点的最优路由，如经典的DSDV、WRP等路由协议。被动式路由协议又称为按需路由协议，是一种在需要发送数据时才去发起路由获取过程的协议，常用的有AODV，DSR等，它不需要实时的维护全网的路由信息。

主动式路由协议虽然可以实时的获取最新的路由信息，时延较小，但是实时信息的获取需要耗费大量的路由控制报文，协议开销较大。对于频谱高度受限场景下的大规模无人蜂群并不适用，而被动路由虽然开销较小，但其实时性能较差，对于一些及时业务无法满足。无论是主动路由还是被动路由，或者两者结合的混合路由，他们都没有充分考虑特定的组网场景，未能充分将组网以及网络拓扑维护过程中的一些信令信息重复利用，在一定程度上增大了网络开销和实时性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于局部主动路由辅助的按需路由方法，从而提高网络数据的传输速率，降低跨区域蜂群节点之间的通信时延，有效保障无人蜂群的通信质量。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于局部主动路由辅助的按需路由方法，该方法针对大规模无人蜂群类异构蜂窝立体空间组网架构，具体如下：

步骤1、通过微蜂窝间周期性信令构建局部主动路由；

步骤2、按需路由的发起：当簇首收到成员节点的簇间通信数据包，发现目的节点不在本地维护的路由表中时，发起按需路由建立过程，寻找目的节点所在的簇首；

步骤3、宏蜂窝路由维护：宏微双层网络拓扑形成以后，拓扑变化需要微蜂窝及时上报宏蜂窝网络；当簇首组成的宏蜂窝网络发生簇首间链路断裂，而宏蜂窝路由处在有效状态并有数据传输时，启动宏蜂窝路由维护。

进一步地，所述大规模无人蜂群类异构蜂窝立体空间组网架构，是基于移动通信网络宏蜂窝、微蜂窝的多层级网络架构和技术特性构建的，该架构基于中大型和小型无人机平台尺寸、载荷重量和功率这些性能方面的异构性，以多中大型无人机构建上层宏蜂窝网络作为簇间通信网络；以中大、小型无人机构建下层微蜂窝网络作为簇内通信网；簇间通信网络和多个簇内通信网联合构建双层立体网络体系架构；