一種應用于無線Mesh網(wǎng)中的位置輔助路由方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及到無線自組織網(wǎng)的路由協(xié)議研究，具體設及到一種應用于無線Mesh 網(wǎng)中的位置輔助路由協(xié)議LAWMP(LocationAidedWirelessMeshProtocol)。
【背景技術】
[0002] 無線Mesh網(wǎng)絡是一種由Adhoc網(wǎng)絡延伸而來的相對較新的技術，W其能夠快速 部署成本較低的網(wǎng)絡、易于覆蓋有線網(wǎng)絡難W覆蓋的范圍、自治愈、易還原、可擴展、大范圍 多跳轉發(fā)等優(yōu)點，成為近些年來研究的熱點。它利用多跳無線網(wǎng)狀結構為移動用戶提供寬 帶接入，是WLAN與移動Adhoc網(wǎng)絡的結合。與WLAN相比，它有多跳轉發(fā)、站點間對等通信 的優(yōu)點；與Adhoc相比，它擁有相對固定且電源充足的主干路由器，所W耗能問題考慮較 少。
[0003] 2006年2月，由全球各大通信公司和研究所組成的SEE-Mesh和Wi-Mesh任務 小組TGs聯(lián)合提出802. 11s草案及其參考體系結構，2011年7月，該草案成為正式標 準。I邸E802. 11s標準是在IE邸802. 11WLAN基礎上發(fā)展而來的增補協(xié)議，協(xié)議中PHY層 協(xié)議未做改變，主要增改了MAC協(xié)議和路由協(xié)議，而其默認的路由協(xié)議是混合路由協(xié)議 HWMP(HybridWirelessMeshProtocol)。
[0004] 混合路由協(xié)議HWMP結合了按需路由協(xié)議俯1Demand-化ivenrouting)的靈活性 和表驅動路由協(xié)議（t油le-化ivenrouting)速度快的特點，更適用于無線Mesh網(wǎng)絡架構。 無線Mesh網(wǎng)絡中設置了根節(jié)點，W作為網(wǎng)關節(jié)點連通其它網(wǎng)絡。HWMP中的兩種模式就是 建立在有無根節(jié)點的判斷下；若無根節(jié)點，采取按需模式，選擇RM-A0DV(Radio-MetricAd hocOn-demandDistanceVectorRouting)路由算法，采取PREQ廣播的機制查詢節(jié)點MP 到節(jié)點ROOT的路徑；若有根節(jié)點，則選擇按需路由和到根節(jié)點的先驗式路由結合的方式， 采取利用先驗信息的RAW^根通告帖獲取路徑。
[0005] 隨著GPS的普及，位置信息成為路由過程中的一個強有利的輔助因素。但受環(huán)境 和成本的限制，并不是所有地方都能收到GI^S信號，該又使得基于位置的路由協(xié)議束之高 閣。然而，隨著研究的深入，自主定位技術得到了迅猛的發(fā)展。借助來自鄰居節(jié)點的已知位 置信息和測量而來的接收信號強度RSSUReceivedSi即alStrengthIndication)、信號 到達的時間TOA(TimeofArrival)、到達時間差TDOA(TimeDifferenceofArrival)或 者波達方向DOA值irectionofArrival),可W計算出不能收到GF*S信號的本節(jié)點位置信 息。自主定位算法與GI^S定位技術相輔相成，使得節(jié)點位置的獲得成為一種普遍的可能，因 而促進了位置輔助的路由協(xié)議的發(fā)展。
[0006]典型的基于位置路由協(xié)議有LAR(LocationAidedRouting)、GPSR(Greedy PerimeterStatelessRouting)和GeoCast(GeographicAddressingandRouting)。LAR 的設計目的主要是為了限制參與尋址的節(jié)點數(shù)目，從而降低網(wǎng)絡負載；GPSR的設計目的主 要是為了實現(xiàn)無狀態(tài)路由，從而增強網(wǎng)絡的擴展性。而GeoCast協(xié)議的設計是為了提供網(wǎng) 絡協(xié)議與地理位置的結合，地理位置在協(xié)議中所起的作用類似于IP地址。
[0007] 在無線Mesh網(wǎng)中節(jié)點移動性不大，位置信息變化不頻繁。因此，路由過程中加入 位置信息，可W大大減少路由洪泛廣播，減少數(shù)據(jù)包發(fā)送時延和抖動，極大的提高路由效 率。若同時可W獲得節(jié)點移動速度和方向，就可W降低路由尋路迂回，減少路由跳數(shù)，極大 地提局路由效率，減少資源占用率。
[0008] 綜上所述，需要一種應用于無線Mesh網(wǎng)中的位置輔助路由方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種減少了資源的占用，削弱了移動速度較大的 節(jié)點對路徑選擇的影響，大大提高了路由效率的應用于無線Mesh網(wǎng)中的位置輔助路由方 法。
[0010] 技術方案；本發(fā)明的應用于無線Mesh網(wǎng)中的位置輔助路由方法，包括如下步驟：
[0011] 1)無線Mesh網(wǎng)絡中的分布式節(jié)點從GPS或在GPS的輔助下W自主定位的方法獲 取本節(jié)點的位置信息；
[0012] 2)分布式節(jié)點W發(fā)送位置廣播帖的形式周期性的將自己的位置信息傳遞給網(wǎng)內(nèi) 其它節(jié)點，所述位置廣播帖包括位置廣播帖標志位、本節(jié)點Mac地址、位置坐標、移動速度、 方向W及判斷該帖是否過期的序列號；
[0013] 3)網(wǎng)內(nèi)每個節(jié)點W哈希鏈表的形式維護一個全網(wǎng)的Mac地址與位置信息的映射 表L-Mac，當本節(jié)點收到網(wǎng)內(nèi)某個節(jié)點的位置廣播帖的序列號比自己維護的L-Mac中該節(jié) 點的序列號更大時，更新本節(jié)點維護的L-Mac中該節(jié)點的Mac地址與位置信息的記錄；
[0014] 4)源節(jié)點首先從映射表L-Mac中讀出自己的位置信息、移動方向、移動速度大小 W及目的節(jié)點的位置信息，再W源節(jié)點到目的節(jié)點之間的距離為直徑設置圓形捜索域，然 后W廣播的形式發(fā)送路由請求帖；
[0015] 5)中間節(jié)點收到路由請求帖時，先判斷自己是否在所述圓形捜索域內(nèi)，若是，則轉 發(fā)，并將自己的速度值累加入路由請求帖的速度域，否則丟棄該路由請求帖；
[0016] 6)目的節(jié)點收到路由請求帖后，選擇其中速度域值最小的路徑，即中間節(jié)點移動 最少的路徑發(fā)送路由響應帖到源節(jié)點；
[0017] 7)源節(jié)點收到路由響應帖后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)包。
[0018] 進一步地，步驟2)中分布式節(jié)點發(fā)送的位置廣播帖為Beacon帖，同時W序列號 的大小判斷該帖是否過期，每次廣播前將序列號加1，W使序列號最大的廣播帖為最新廣播 帖，所述Mac地址和序列號唯一標識一次位置廣播帖的發(fā)送。
[0019] 進一步地，所述步驟3)中，若節(jié)點收到的位置廣播帖中的序列號大于原映射表 L-Mac中維護的該節(jié)點的序列號，則將該節(jié)點的記錄更新。
[0020] 進一步地，所述步驟4)中，源節(jié)點讀取位置信息的方法為；若源節(jié)點S要發(fā)信息給 目的節(jié)點T，則先根據(jù)目的節(jié)點T的Mac地址算出化sh鏈表的key值，再根據(jù)其指示的存儲 地址，找到目的節(jié)點T對應的地址坐標；
[0021] 所述步驟4)中，圓形捜索域按照如下方法確定：
[0022] (1)若該節(jié)點靜止或者運動速度V的方向與源節(jié)點到目的節(jié)點向量5T同向，則該 圓形尋找域根據(jù)W下解析式確定：
[0023]
[0024](2)若該節(jié)點運動速度V的方向與源節(jié)點到目的節(jié)點向量5T反向，夾角為0，速 度的獲取間隔為t。，則圓形尋找域的直徑擴大r"=八。，該圓形尋找域根據(jù)W下解析式確 定：
[00 巧]
[002引其中，源節(jié)點S坐標為（X,，y,)，目的節(jié)點T坐標為（X。yt)。
[0027] 有益效果；本發(fā)明的路由方法LAWMP與現(xiàn)有技術相比，具有W下優(yōu)點：
[0028] 本發(fā)明方法是在原HWMP的基礎上加入位置信息，路由過程中充分利用源節(jié)點和 目的節(jié)點的位置信息建立圓形捜索域，同時捜索域的范圍隨著源節(jié)點移動速度方向向量和 源節(jié)點到目的節(jié)點的方向向量的夾角做動態(tài)改變。該樣做既縮小了廣播帖的洪泛范圍，又 確保節(jié)點有路可選。有益效果是減少了路徑不必要的迂回，減少了資源的占用。同時路由 請求帖中加入速度域，將該路徑經(jīng)過的節(jié)點速度值累加，傳遞給目標節(jié)點，W便目標節(jié)點選 擇長時鏈路發(fā)送響應帖，該樣做削弱了移動速度較大的節(jié)點對路徑選擇的影響，大大提高 了路由效率。該路由方法加入了當下最熱口的定位技術，同時考慮到節(jié)點的移動性帶來的 不利影響并加W削弱，優(yōu)化了無線Mesh網(wǎng)默認路由協(xié)議HWMP，W助無線Mesh網(wǎng)在應急響 應、軍事通信、指揮交通等應用場景中有更出色的表現(xiàn)。
【附圖說明】
[0029] 圖1是位置信息廣播帖LBC帖結構圖；
[0030] 圖2是移動速度與目標節(jié)點同向的路由原理圖；
[0031] 圖3是移動速度與目標節(jié)點反向的路由原理圖；
[003引圖4是HWMP路由小場景仿真圖，其中圖4a為源節(jié)點3在最右端時的場景圖，圖4b為源節(jié)點3移動到中間時的場景圖，圖4c為源節(jié)點3移動到左端時的場景圖；
[0033] 圖5是LAWMP路由小場景仿真圖，其中圖5a為源節(jié)點3在最右端時的場景圖，圖 化為源節(jié)點3移動到中間時的場景圖，圖5c為源節(jié)點3移動到左端時的場景圖；
[0034] 圖6是HWMP路由大場景仿真圖；
[0035] 圖7是LAWMP路由大場景仿真圖；
[0036] 圖8是無