一種在無(wú)線自組織網(wǎng)中基于節(jié)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和節(jié)點(diǎn)密集程度的廣播路由選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種在無(wú)線自組織網(wǎng)中基于節(jié)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和節(jié)點(diǎn)所處區(qū)域密集程度的廣播路由選擇方法。本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)在Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中廣播風(fēng)暴問(wèn)題和節(jié)點(diǎn)快速移動(dòng)的路由穩(wěn)定問(wèn)題。本發(fā)明針對(duì)這一現(xiàn)象，提出了一種新的路由選擇算法，使廣播分組的傳輸過(guò)程更穩(wěn)定，丟包率更小。該技術(shù)方案的要點(diǎn)是：我們利用節(jié)點(diǎn)相互發(fā)送hello協(xié)議包來(lái)計(jì)算和傳遞節(jié)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)設(shè)置定時(shí)器來(lái)設(shè)定廣播包轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)間并收集廣播包副本被接受次數(shù)，以此兩點(diǎn)來(lái)計(jì)算廣播包轉(zhuǎn)發(fā)概率。最后以此概率定向轉(zhuǎn)發(fā)分組。本技術(shù)方案主要用途是提高高速運(yùn)動(dòng)的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中的廣播路由建立傳輸?shù)目煽啃圆⒏纳茝V播風(fēng)暴問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種在無(wú)線自組織網(wǎng)中基于節(jié)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和節(jié)點(diǎn)密集程度的廣播路由選擇方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)，針對(duì)MANET (mobile ad-hoc network)網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議，尤其涉及廣播路由選擇過(guò)程。
二、【背景技術(shù)】:
[0002]無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad-hoc)是一個(gè)沒(méi)有有線基礎(chǔ)設(shè)施支持的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，在Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點(diǎn)都是由移動(dòng)主機(jī)構(gòu)成。它是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，此領(lǐng)域吸引了大量的科研人員的關(guān)注。該類型的網(wǎng)絡(luò)最初是應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，為了在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下分組無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的通信。由于其組網(wǎng)靈活、擴(kuò)容方便、維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)成本低、安裝快捷、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)急救災(zāi)、野外勘探等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。[0003]自20世紀(jì)70年代美軍DARPA資助研究的分組無(wú)線網(wǎng)項(xiàng)目開展以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的很多研究人員從不同的角度提出了一系列的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。這些協(xié)議主要分為兩大類:表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議和按需路由協(xié)議。表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議需要維護(hù)所有節(jié)點(diǎn)的路由表,可以迅速的找到數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂?，但網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的任何變化都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍的路由表更新，網(wǎng)絡(luò)開銷很大。這類路由協(xié)議的主要代表有DSDV(Destination Sequenced DistanceVector)和OLSR (Optimized Link State Routing)。而按需路由協(xié)議不需要時(shí)刻都了解和維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，只在有傳輸需要時(shí)才進(jìn)行路徑查找與計(jì)算，如例如DSR(DynamicSource Routing)協(xié)議和 AODV (Ad Hoc On Demand Di stance Vector)協(xié)議。AODV 協(xié)議是目前應(yīng)用最廣泛，綜合效果最好的路由協(xié)議之一。
[0004]在Mobile Ad Hoc Networks (MANETs)中，泛洪是一種最簡(jiǎn)單的廣播機(jī)制，但它在數(shù)據(jù)傳輸中會(huì)造成很高的冗余傳輸，且由此會(huì)產(chǎn)生大量的信道的擁塞和分組的碰撞。這種被稱為廣播風(fēng)暴的現(xiàn)象極大的增加了網(wǎng)絡(luò)通信的負(fù)擔(dān)和端到端的延遲。文獻(xiàn)《A.Mohammed,Μ.0uld-Khaoua,L.M,Mackenzie,and J Abdulai,^An Adjusted Counter-Based BroadcastScheme for Mobile Ad Hoc Networks," in Proceedings of the Tenth InternationalConeference on Computer Modeling and Simulation(EUR0SIM/UKSIM 2008),2008,PP.441-446》中提出以一定時(shí)間內(nèi)節(jié)點(diǎn)接收相同廣播的數(shù)目來(lái)衡量節(jié)點(diǎn)處于區(qū)域的節(jié)點(diǎn)密集程度，并以此來(lái)作為節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)廣播包的概率的依據(jù)，這樣可以大大減少?gòu)V播包的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)量，又可以保證路由的發(fā)現(xiàn)。
[0005]另外，文獻(xiàn)《Enneya,N.；E1 Koutbi’M.；Berqia,A.Enhanci ng AODV Performancebased on Stati stical Mobility Quantification.1nformation and CommunicationTcchnologies，2006.1CTTAj 06.2nd》中提出了使用相對(duì)速度模型來(lái)衡量節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度，并以此作為路徑選擇的依據(jù)，這樣可以得到更好的傳輸路徑，但是這種方法只在路徑跳數(shù)(hops)最短的多條路徑之間進(jìn)行選擇，而拋棄了跳數(shù)大于最小跳數(shù)的那些路徑，而那些路徑很有可能使數(shù)據(jù)傳輸更加穩(wěn)定可靠。[0006]針對(duì)上述情況，本方法在AODV協(xié)議基礎(chǔ)上提出了一種新的廣播路徑選擇算法，將節(jié)點(diǎn)所處區(qū)域的密集程度與節(jié)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度同時(shí)納入考量。提出一種新的廣播轉(zhuǎn)發(fā)選擇方法，使得廣播轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程得到更加穩(wěn)定精確。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是:在Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中，廣播泛洪所帶來(lái)的冗余，擁塞，碰撞等的廣播風(fēng)暴問(wèn)題嚴(yán)重制約路由發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定與快速問(wèn)題，同時(shí)節(jié)點(diǎn)的快速移動(dòng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變而使路由中斷也制約著路由發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定性問(wèn)題。本發(fā)明提出一種新的算法，同時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)所處區(qū)域的密集程度(c)與節(jié)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度(mobility)對(duì)于廣播轉(zhuǎn)發(fā)概率的影響，使得節(jié)點(diǎn)可以選擇更加穩(wěn)定可靠的路徑來(lái)傳輸廣播分組。無(wú)線節(jié)點(diǎn)之間互相發(fā)送hello包,在接收hello協(xié)議包的時(shí)候統(tǒng)計(jì)變量n, get和stay, η代表此節(jié)點(diǎn)的鄰居數(shù)目，get代表一個(gè)hello周期內(nèi)新進(jìn)入此節(jié)點(diǎn)通信范圍的節(jié)點(diǎn)數(shù)日，stay代表留在節(jié)點(diǎn)通信范圍中鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)目。運(yùn)用公式⑴可以計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度(mobility)。
【權(quán)利要求】
1.一種在無(wú)線自組織網(wǎng)中基于節(jié)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和節(jié)點(diǎn)密集程度的廣播路由選擇方法，其特征包含以下幾個(gè)步驟: A.獲取節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的收到某廣播包數(shù):在無(wú)線節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)具有特定源節(jié)點(diǎn)與廣播id的廣播包時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器，插入一個(gè)Is內(nèi)隨機(jī)時(shí)間后的事件隊(duì)列，統(tǒng)計(jì)定時(shí)器時(shí)間到達(dá)前此廣播包被接收的次數(shù)。 B.初步計(jì)算廣播包轉(zhuǎn)發(fā)的概率:對(duì)于選定的廣播包計(jì)數(shù)閾值C，比較廣播包計(jì)數(shù)與此閾值C的大小，選擇廣播包轉(zhuǎn)發(fā)的概率f0。 C.獲取節(jié)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度:在無(wú)線節(jié)點(diǎn)互相發(fā)送hello協(xié)議包時(shí),通過(guò)統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間進(jìn)入與離開節(jié)點(diǎn)傳輸范圍來(lái)計(jì)算出相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。 D.獲取鄰居節(jié)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度:在無(wú)線節(jié)點(diǎn)互相發(fā)送hello協(xié)議包時(shí)，會(huì)將發(fā)送hello協(xié)議包的節(jié)點(diǎn)加入本節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)隊(duì)列，且會(huì)將發(fā)送hello協(xié)議包的節(jié)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度(之前計(jì)算過(guò)并保存了的)跟隨hello協(xié)議包發(fā)給本節(jié)點(diǎn)，保存在此鄰居節(jié)點(diǎn)的信息中。 E.計(jì)算最終廣播包轉(zhuǎn)發(fā)概率:對(duì)于每個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和選定的運(yùn)動(dòng)閾值，給予廣播包轉(zhuǎn)發(fā)概率fo —個(gè)正的或負(fù)的增益。
【文檔編號(hào)】H04L12/761GK103685038SQ201210325921
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月6日
【發(fā)明者】宋宇, 于耀, 周余, 都思丹, 王自強(qiáng), 袁杰, 李楊, 趙康鏈, 孔令紅, 王研 申請(qǐng)人:南京大學(xué)