一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于穩(wěn)定性的Ad?Hoc備份路由算法；首先，本發(fā)明運(yùn)用偵聽MAC層控制包來建立備份路由，有效避免了偵聽數(shù)據(jù)包帶來的能量消耗。然后設(shè)計(jì)了基于鏈路穩(wěn)定性的備份路由選擇算法，增加了備份路由的健壯性，減少了路由的再次斷裂，從而增加了包投遞率。另外，本發(fā)明根據(jù)路由特性，將備份路由分為三類，每類有不同的優(yōu)先級(jí)。高優(yōu)先級(jí)的備份路由可以優(yōu)先被選為傳輸路徑，從而減少了傳輸時(shí)延。本發(fā)明從備份路由的建立及路由維護(hù)方面綜合考慮均路由的穩(wěn)定性，一方面減小了丟包率，另一方面減少了數(shù)據(jù)包傳遞的時(shí)延，由此達(dá)到提高由于路由穩(wěn)定性及降低因排隊(duì)帶來的過大的時(shí)延的目的?！緦＠f明】一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及多媒體通信與網(wǎng)絡(luò)傳輸【
技術(shù)領(lǐng)域：
】，尤其涉及一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]近年來，由于AdHoc網(wǎng)絡(luò)自有的特點(diǎn)，在軍事及災(zāi)難等場(chǎng)景下得到了較普遍的應(yīng)用。特別是在災(zāi)難發(fā)生時(shí)期，由于基礎(chǔ)通信設(shè)施遭到損壞，通信無法進(jìn)行。而AdHoc網(wǎng)絡(luò)不依賴于控制中心，可以快速地建立起通信保障。因此，國際上對(duì)AdHoc網(wǎng)絡(luò)重視程度逐漸加強(qiáng)，越來越多的機(jī)構(gòu)和個(gè)人對(duì)建立穩(wěn)定的自組織網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了濃厚興趣。由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化，如何建立起可靠的路由成為了重要的研究課題。移動(dòng)自組織按需距離矢量路由AODV(AdhocOn-demandDistanceVector)和動(dòng)態(tài)移動(dòng)自組織按需路由DYM0(DynamicMANETOnDemand)是傳統(tǒng)的單徑路由協(xié)議。在AODV和DYMO中，源節(jié)點(diǎn)只在有數(shù)據(jù)需要傳輸時(shí)，才會(huì)發(fā)起路由建立的過程，有效減少了控制開銷。但是，AODV和DYMO所建立起的路由都是基于跳數(shù)的路由。盡管這種路由能減少傳輸時(shí)延，但它無法保證路由的穩(wěn)定性。為了解決路徑的斷裂問題，許多研究者提出了很多改進(jìn)策略，備份路由算法就是一種有效的解決辦法。當(dāng)主路由發(fā)生斷裂時(shí)，就可以利用提前建立好的備份路由進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，從而減少了路由重發(fā)現(xiàn)的過程，進(jìn)而有效的提高了投遞率。例如，基于AODV的備份路由AODV-BR(A0DVbasedBackupRouting)通過偵聽路由回復(fù)包RREP(RouteReply),中間節(jié)點(diǎn)獲得了到目的節(jié)點(diǎn)的路由信息。但是，當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度大時(shí)，先前建立起的路由可能已經(jīng)過時(shí)了。因此，只在路由發(fā)現(xiàn)過程建立起的路由難以維護(hù)路由穩(wěn)定性。為了能夠適應(yīng)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化，基于AODV的動(dòng)態(tài)備份路由A0DV-ABR(A0DVAdaptiveBackupRouting)提出了一種自適應(yīng)的建立備份路由的算法。這種算法不需要額外的控制包，只是通過偵聽鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳輸即可。但是，這種方法需要消耗大量的能量，因?yàn)閿?shù)據(jù)包的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于控制包。[0003]通過分析現(xiàn)有的研究現(xiàn)狀，我們發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的備份路由協(xié)議都忽略了選擇的備份路徑的性能。其實(shí)，備份路徑的性能對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響是很大的。缺乏嚴(yán)格評(píng)估的備份路徑將會(huì)導(dǎo)致重新建立起的鏈路的再次斷裂，或者會(huì)使能量較低的節(jié)點(diǎn)被選為中間節(jié)點(diǎn)，從而使投遞率降低，傳輸時(shí)延加大?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0004]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法，該算法是一種新的穩(wěn)定備份路由機(jī)制SBR(StableBackupRouting)算法,用于和常用的單播路由協(xié)議AODV和DYMO相結(jié)合，來滿足在AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，提高路由穩(wěn)定性的目的。[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:[0006]一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法，包括以下步驟:[0007]Stepl:當(dāng)節(jié)點(diǎn)中有數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，啟動(dòng)主路由發(fā)現(xiàn)算法，建立主路由；[0008]St印2:在沿路由傳輸數(shù)據(jù)過程中，通過偵聽介質(zhì)訪問控制層MAC層請(qǐng)求發(fā)送包RTS(request-to-send)/清除發(fā)送包CTS(clear-to-send)信號(hào)，并考慮備份路由的路徑成功概率，進(jìn)行備份路由的建立，并記錄此備份路由信息；[0009]Step3:如果一條數(shù)據(jù)傳輸鏈路的發(fā)送節(jié)點(diǎn)，即上游節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)斷裂，則進(jìn)入路由維護(hù)階段，之后進(jìn)入St印2;否則，執(zhí)行下一步；[0010]St印4:數(shù)據(jù)傳輸完畢，節(jié)點(diǎn)待機(jī)。[0011]所述stepI中，所述主路由發(fā)現(xiàn)算法是采用無線自組織網(wǎng)絡(luò)AdHoc網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)典最短路由算法，如按需距尚矢量路由A0DV,動(dòng)態(tài)按需路由DYM0。[0012]所述step2中，所述備份路由包括以下三類，“增加性”，“相等型”，“減少型”，其中，“增加性”備份路由的跳數(shù)要比主路由多一跳，“相等型”備份路由的跳數(shù)與主路由跳數(shù)相等，“減少型”備份路由的跳數(shù)比主路由跳數(shù)少一跳；為減少傳輸時(shí)延，將最少跳數(shù)的“減少型”設(shè)為最高優(yōu)先級(jí)，“相等型”為次優(yōu)先級(jí)，“增加型”為最低優(yōu)先級(jí)。[0013]所述step2中，所述備份路由的路徑成功概率就是這條路徑上所有鏈路成功概率之積。而鏈路成功概率:【權(quán)利要求】1.一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法，其特征是:包括以下步驟:Stepl:當(dāng)節(jié)點(diǎn)中有數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，啟動(dòng)主路由發(fā)現(xiàn)算法，建立主路由；St印2:在沿路由傳輸數(shù)據(jù)過程中，通過偵聽介質(zhì)訪問控制層MAC層請(qǐng)求發(fā)送包RTS/清除發(fā)送包CTS信號(hào)，并考慮備份路由的路徑成功概率，進(jìn)行備份路由的建立，并記錄此備份路由信息；Step3:如果一條數(shù)據(jù)傳輸鏈路的發(fā)送節(jié)點(diǎn)，即上游節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)斷裂，則進(jìn)入路由維護(hù)階段，之后進(jìn)入St印2;否則，執(zhí)行下一步；Step4:數(shù)據(jù)傳輸完畢，節(jié)點(diǎn)待機(jī)。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法，其特征是:所述stepl中，所述主路由發(fā)現(xiàn)算法是采用無線自組織網(wǎng)絡(luò)AdHoc網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)典最短路由算法，如按需距離矢量路由A0DV，動(dòng)態(tài)按需路由DYM0。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法，其特征是:所述step2中，所述備份路由包括以下三類，“增加性”，“相等型”，“減少型”，其中，“增加性”備份路由的跳數(shù)要比主路由多一跳，“相等型”備份路由的跳數(shù)與主路由跳數(shù)相等，“減少型”備份路由的跳數(shù)比主路由跳數(shù)少一跳；為減少傳輸時(shí)延，將最少跳數(shù)的“減少型”設(shè)為最高優(yōu)先級(jí)，“相等型”為次優(yōu)先級(jí)，“增加型”為最低優(yōu)先級(jí)。4.如權(quán)利要求3所述的一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法，其特征是:所述step2中，所述備份路由的路徑成功概率就是這條路徑上所有鏈路成功概率之積，而鏈路成功概率:5.如權(quán)利要求1所述的一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法，其特征是:所述step2中，所述備份路由的建立是指建立“增加性”，“相等型”，“減少型”三種備份路由，其建立過程為:當(dāng)節(jié)點(diǎn)偵聽到鄰居鏈路上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行RTS/CTS交互時(shí)，如果CTS包中所攜帶的表征鄰居鏈路的鏈路成功概率小于通過此節(jié)點(diǎn)建立起的路徑的成功概率，則表明這條新路徑更加穩(wěn)定，因此在本節(jié)點(diǎn)記錄下備份路由類型，目的節(jié)點(diǎn)地址，下一跳節(jié)點(diǎn)地址等備份路由信息，其中，備份路由類型可以根據(jù)新路徑的跳數(shù)與主路由跳數(shù)的比較判斷的:跳數(shù)相同則為“相等型”，跳數(shù)減少則為“減少型”，跳數(shù)增加則為“增加型”。6.如權(quán)利要求1所述的一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法，其特征是:所述step3中，所述路由維護(hù)階段，其具體步驟如下:(1)廣播備份路由請(qǐng)求包；當(dāng)上游節(jié)點(diǎn)基于其鏈路層的檢測(cè)機(jī)制檢測(cè)到鏈路斷裂時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)備份路由請(qǐng)求包BRREQ，BRREQ里面攜帶了斷裂節(jié)點(diǎn)地址，并且上游節(jié)點(diǎn)設(shè)置時(shí)間以等待回復(fù)；(2)使用后退機(jī)制回復(fù)備份路由回復(fù)包BRREP；(3)選擇備份路由；如果收到多個(gè)備份路由回復(fù)包BRREP，節(jié)點(diǎn)i將從優(yōu)先級(jí)最高的路由之中選擇最先到達(dá)的作為備份路由，之后，節(jié)點(diǎn)根據(jù)此BRREP信息更新路由表，并通過此備份路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；(4)源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重路由；這一過程與AODV的源路由過程相同，即如果節(jié)點(diǎn)i在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到任何BRREP包，將廣播路由錯(cuò)誤包RRER，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)收到此包時(shí)，將重新廣播請(qǐng)求包RREQ進(jìn)行重路由。7.如權(quán)利要求6所述的一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法，其特征是:所述步驟(2)的具體方法為:當(dāng)收到備份路由回復(fù)包BRREQ時(shí)，鄰居節(jié)點(diǎn)根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)地址和斷裂節(jié)點(diǎn)地址查找備份路由表，之后選擇優(yōu)先級(jí)最高的路由；如果優(yōu)先級(jí)相等，擁有最大路由成功概率的將被選為備份路由；當(dāng)鏈路斷裂時(shí)，會(huì)出現(xiàn)有多個(gè)備份節(jié)點(diǎn)回復(fù)BRREP的情況，這樣會(huì)造成沖突和路由開銷的增加，尤其是在網(wǎng)絡(luò)密度大的環(huán)境里，這種影響更大，因此，每個(gè)備份節(jié)點(diǎn)采用后退機(jī)制:即使備份節(jié)點(diǎn)有到目的節(jié)點(diǎn)的備份路由，如果它在后退時(shí)間內(nèi)收到其他節(jié)點(diǎn)的BRREP包，本節(jié)點(diǎn)也將取消回復(fù)BRREP，否則，直到后退時(shí)間結(jié)束，仍然沒有偵聽到BRREP，本節(jié)點(diǎn)將回復(fù)BRREP。8.如權(quán)利要求7所述的一種基于穩(wěn)定性的AdHoc備份路由算法，其特征是:所述步驟(2)中，回復(fù)BRREP的具體方法為:假設(shè)備份節(jié)點(diǎn)為j，BRREQ發(fā)送者為i，則后退時(shí)間T(U為:.0,ify含有"減少型"【文檔編號(hào)】H04L12/707GK103856399SQ201410098320【公開日】2014年6月11日申請(qǐng)日期:2014年3月17日優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日【發(fā)明者】曹葉文,康琳申請(qǐng)人:山東大學(xué)