專利名稱：Manet多播路由協(xié)議自組織網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生和更新層次樹(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及MANET(移動(dòng)自組織(Ad hoc)網(wǎng)絡(luò))路由協(xié)議自組織網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，更具體來(lái)說(shuō)，涉及在這種網(wǎng)絡(luò)中的層次樹(shù)的產(chǎn)生。
背景技術(shù)：
如專家所知道的那樣，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(或多播)路由協(xié)議起初是為有線網(wǎng)絡(luò)所設(shè)計(jì)的，因此非常不適合于(或者甚至完全不適合于)自組織網(wǎng)絡(luò)。
為了在自組織網(wǎng)絡(luò)中允許使用多播路由，因此提出了幾種協(xié)議。這些協(xié)議使用基于網(wǎng)孔的路由或者使用基于樹(shù)的路由。
基于網(wǎng)孔的多播路由包括在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)源路由器和接收路由器之間定義幾條路徑。由于在兩個(gè)路由器之間的鏈路中斷的情況下，這種路由方法仍允許傳送數(shù)據(jù)分組，因此，所述路由方法相對(duì)更適合于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的移動(dòng)性。其提供了需要很少控制分組交換來(lái)產(chǎn)生和更新所述網(wǎng)孔的優(yōu)點(diǎn)。然而，其沒(méi)有優(yōu)化所述網(wǎng)絡(luò)中的帶寬使用，并且容易增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。
基于樹(shù)的多播路由包括在源路由器和接收路由器之間定義單個(gè)的優(yōu)選路由路徑。其是基于通過(guò)諸如AMRIS、MAODV、LAM和LGT的結(jié)構(gòu)(或方法)來(lái)產(chǎn)生和更新樹(shù)的。
MANET路由協(xié)議可以是反應(yīng)的(reactive)(換句話說(shuō)，由于不知道網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?，所述路由器必要時(shí)必需請(qǐng)求路徑)或者是主動(dòng)的(proactive)(由于不知道網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?，每個(gè)路由器必要時(shí)可以預(yù)測(cè)路徑)。
AMRIS(使用增加的ID數(shù)的自組織多播路由協(xié)議)是請(qǐng)求大量控制分組以產(chǎn)生和更新樹(shù)的方法，并且這樣不適合于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的移動(dòng)性。實(shí)際上，當(dāng)路由器移動(dòng)時(shí)，需要相當(dāng)多的時(shí)間來(lái)重新構(gòu)建樹(shù)。而且，在樹(shù)的重新構(gòu)建階段，所述數(shù)據(jù)分組被丟棄。
MAODV(多播自組織隨需距離向量)例如被描述在Elizabeth M.Royer和Charles E.Perkins的論文“Multicast Operation of the Ad-hocOn-Demand Distance Vector Routing Protocol”，1999年8月15日出版，Mobicom’99，Proceedings of the 5 annual ACM/IEEE InternationalConference on Mobile Computing and Networking中。其是主要計(jì)劃通過(guò)AODV協(xié)議進(jìn)行操作的方法，所述AODV協(xié)議是反應(yīng)的MANET協(xié)議。其使用控制分組的廣播以通知路由器的每個(gè)移動(dòng)，這使所述自組織網(wǎng)絡(luò)過(guò)載。
LAM(輕量級(jí)的自適應(yīng)多播)是產(chǎn)生共享的多播樹(shù)的方法，其提供路徑，所述路徑不像傳統(tǒng)的多播樹(shù)的情況下那樣是優(yōu)選的。另外，如AMRIS一樣，其請(qǐng)求大量的控制分組以產(chǎn)生和更新樹(shù)。
LGT(位置引導(dǎo)的樹(shù))是使用底層點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(或單播)路由協(xié)議上所設(shè)置的覆蓋多播分布樹(shù)的方法。因此，將所述多播數(shù)據(jù)封裝在單播分組中，就帶寬來(lái)說(shuō)，這是代價(jià)很高的。
由于在自組織網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有樹(shù)產(chǎn)生方法是完全令人滿意的，因此本發(fā)明的目的是改善這種情況。
發(fā)明內(nèi)容
為此，提出了專門(mén)用于在MANET多播主動(dòng)路由協(xié)議自組織網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生和更新“子/父”層次樹(shù)的方法，所述方法包括如果所述網(wǎng)絡(luò)的“子”路由器中的一個(gè)希望加入與源路由器相關(guān)聯(lián)的層次樹(shù)，則通過(guò)將指定所述源路由器的加入消息以單播模式發(fā)送到鄰近的“父”路由器，從而將所述子路由器與所述鄰近的父路由器(在所述網(wǎng)絡(luò)中)相關(guān)聯(lián)。
當(dāng)所述鄰近的父路由器接收到所述加入消息時(shí)，可能出現(xiàn)兩種情況a)或者，其已經(jīng)與所述網(wǎng)絡(luò)的其它子路由器之一相關(guān)聯(lián)，在這種情況下，其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器相關(guān)聯(lián)，以便將所述子路由器加入到預(yù)先存在的樹(shù)中，并且，表示與所述父路由器相關(guān)聯(lián)的子路由器數(shù)量的所述父路由器狀態(tài)信息的值將增加一個(gè)單位，
b)或者，其還沒(méi)有與所述網(wǎng)絡(luò)的子路由器之一相關(guān)聯(lián)，在這種情況下，其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器相關(guān)聯(lián)，并且，其狀態(tài)信息被賦值為“1”；然后，指定所述源路由器的加入消息以單播模式被發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)的其它鄰近的路由器之一上，c)然后，通過(guò)接收加入消息的所述鄰近父路由器，根據(jù)其是否已經(jīng)與所述網(wǎng)絡(luò)的其它子路由器之一相關(guān)聯(lián)而重復(fù)操作a)或操作b)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如果路由器不再希望屬于樹(shù)，則由于其不再與子路由器相關(guān)聯(lián)，因此，所述路由器可以將切斷消息以單播模式發(fā)送到其鄰近的父路由器。
當(dāng)所述鄰近的父路由器接收所述切斷消息時(shí)，可能出現(xiàn)兩種情況i)或者，其與所述網(wǎng)絡(luò)的子路由器中的至少兩個(gè)相關(guān)聯(lián)，在這種情況下，所述進(jìn)行請(qǐng)求的路由器與所述鄰近的父路由器相分離，這樣，所述進(jìn)行請(qǐng)求的路由器不再屬于所述樹(shù)，并且表示與所述父路由器相關(guān)聯(lián)的子路由器數(shù)量的所述父路由器狀態(tài)信息的值減少一個(gè)單位，ii)或者，其僅與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器相關(guān)聯(lián)，在這種情況下，其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器相分離，并且其狀態(tài)信息被賦值為“0”；然后，樹(shù)切斷消息以單播模式被發(fā)送到其自己的鄰近父路由器，iii)然后，通過(guò)接收切斷消息的所述鄰近父路由器，根據(jù)其是與至少兩個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)還是與單獨(dú)的子路由器相關(guān)聯(lián)來(lái)重復(fù)操作i)或操作ii) 。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，當(dāng)體現(xiàn)父路由器與子路由器之間的關(guān)聯(lián)的鏈路中斷時(shí)，所述子路由器可以將(指定所述源路由器的)加入消息以單播模式發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)的其它鄰近路由器之一，以便與其相關(guān)聯(lián)。然后，所述鄰近的路由器變成用于所述子路由器的新的鄰近父路由器。
當(dāng)所述新的鄰近父路由器接收到所述切斷消息時(shí)，可能出現(xiàn)兩種情況I)或者，其已經(jīng)與所述網(wǎng)絡(luò)的其它子路由器之一相關(guān)聯(lián)，在這種情況下，其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器相關(guān)聯(lián)，以便將所述子路由器加入到預(yù)先存在的樹(shù)中，并且，表示與所述父路由器相關(guān)聯(lián)的子路由器數(shù)量的所述父路由器狀態(tài)信息的值將增加一個(gè)單位，II)或者，其還沒(méi)有與所述網(wǎng)絡(luò)的子路由器之一相關(guān)聯(lián)，在這種情況下，其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器相關(guān)聯(lián)，并且，其狀態(tài)信息被賦值為“1”；然后，指定所述源路由器的加入消息以單播模式被發(fā)送到成為其父路由器的所述網(wǎng)絡(luò)的其它鄰近路由器之一上，III)然后，通過(guò)接收加入消息的所述鄰近父路由器，根據(jù)其是否已經(jīng)與所述網(wǎng)絡(luò)的其它子路由器之一相關(guān)聯(lián)而重復(fù)操作I)或操作II)。
例如，如果體現(xiàn)父路由器和子路由器之間的關(guān)聯(lián)的鏈路中斷，則所述父路由器可以將樹(shù)切斷請(qǐng)求以單播模式發(fā)送到其鄰近的父路由器。在這種情況下，有利地，在父路由器的級(jí)別計(jì)算從鏈路中斷開(kāi)始所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，這樣，僅在經(jīng)過(guò)第一所選擇的持續(xù)時(shí)間的情況下發(fā)送所述切斷消息。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以在屬于樹(shù)的各個(gè)路由器的級(jí)別分析從其父路由器和其每個(gè)子路由器所產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度。然后，這些強(qiáng)度可以與所選擇的閾值進(jìn)行比較。這意味著，如果子路由器在與其鄰近的父路由器的鏈路上檢測(cè)到低于所述閾值的強(qiáng)度，則允許其將樹(shù)加入請(qǐng)求發(fā)送到鄰近的路由器而不是其鄰近的父路由器。在這種情況中，同樣有利的是，在子路由器的級(jí)別計(jì)算從開(kāi)始檢測(cè)到低于所述閾值的強(qiáng)度時(shí)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，這樣僅在經(jīng)過(guò)第二所選擇的持續(xù)時(shí)間的情況下允許子路由器發(fā)送其加入消息。
而且，所述加入消息和/或所述切斷消息每個(gè)都優(yōu)選地包括指定所述源路由器的單播地址和多播組地址。
盡管不是排它的，但是，本發(fā)明特別適合于實(shí)現(xiàn)TBRPF(基于拓?fù)浜头职l(fā)的反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)(Topology-Based and dissemination with ReversePath Forwarding))或OLSR(最佳鏈路狀態(tài)路由)類型的MANET多播主動(dòng)路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。
通過(guò)以下詳細(xì)說(shuō)明和附圖，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，其中
-圖1A至1E示意性地說(shuō)明了在第一接收路由器和源路由器之間的五個(gè)連續(xù)的階段，所述階段形成根據(jù)本發(fā)明的層次樹(shù)的例子，-圖2A和2B示意性地說(shuō)明了兩個(gè)連續(xù)的階段，所述階段允許第二接收路由器加入到圖1E的層次樹(shù)例子中，-圖3A至3F示意性地說(shuō)明了對(duì)圖2B的層次樹(shù)例子進(jìn)行破壞的六個(gè)連續(xù)的階段，-圖4A和4B示意性地說(shuō)明了兩個(gè)連續(xù)的階段，如果在圖1E的層次樹(shù)例子中鏈路中斷，則所述階段允許根據(jù)本發(fā)明重新建立層次樹(shù)。
具體實(shí)施例方式
附圖不僅可以使本發(fā)明完整，而且可以在適用的地方用于其定義。
本發(fā)明的目的是允許在MANET多播主動(dòng)路由協(xié)議自組織網(wǎng)絡(luò)中的產(chǎn)生和更新“子/父”層次樹(shù)。
在下面，通過(guò)說(shuō)明性的例子，假定所述自組織網(wǎng)絡(luò)使用多播主動(dòng)路由協(xié)議，例如TBRPF(基于拓?fù)浜头职l(fā)的反向路徑轉(zhuǎn)發(fā))或OLSR(最佳鏈路狀態(tài)路由)。然而，本發(fā)明不限于這些多播主動(dòng)路由協(xié)議例子。
如圖1A中示意性說(shuō)明的那樣，多播自組織網(wǎng)絡(luò)可以被同化為至少一個(gè)路由器組G，所述組包括源路由器SR和路由器RNA的，只要層次樹(shù)沒(méi)有被初始化，所述源路由器SR和路由器RNA就沒(méi)有以“父/子”的層次兩個(gè)兩個(gè)地被鏈接。不屬于層次樹(shù)的路由器之間的可能鏈路用單條寬黑線在附圖中被標(biāo)出。
這些路由器RNA中的一些可以暫時(shí)地連接到主機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備H，所述設(shè)備例如屬于預(yù)訂所述自組織網(wǎng)絡(luò)的客戶。就層次來(lái)說(shuō)，被稱為接收路由器RR的所述路由器通常離所述源路由器SR最遠(yuǎn)。就層次而言，其它路由器通常位于所述接收路由器RR和源路由器SR之間。
為了使主機(jī)H能夠與其所屬于的所述組G的所述源路由器SR交換數(shù)據(jù)，必需在所述源路由器SR和其所連接的接收路由器RR1之間定義優(yōu)選的路由路徑。
在多播主動(dòng)路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)路由器都知道所述網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這意味著，其能夠確定最短路由路徑(或優(yōu)選路徑)用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到所述源路由器SR。因此，每個(gè)路由器能夠確定層次中在其之上的鄰近路由器，并且確定其必需將數(shù)據(jù)發(fā)往的路由器，其中所述數(shù)據(jù)是就到所述源路由器SR的其路由所接收的。兩個(gè)路由器中在層次上被較低放置的路由器被稱為子路由器，而其鄰近的路由器被稱為(鄰近)父路由器。
根據(jù)本發(fā)明的方法特別要允許在自組織網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生層次樹(shù)。
更具體地，所述方法包括如果屬于組G的子路由器(例如RR1)希望加入與所述組G的源路由器SR相關(guān)聯(lián)的層次樹(shù)，則通過(guò)將圖1A中由粗線的標(biāo)記的指定所述源路由器SR的加入消息以單播模式發(fā)送到鄰近父路由器(這里是R1NA)，而使所述子路由器與所述鄰近父路由器相關(guān)聯(lián)。
每個(gè)加入消息優(yōu)選地包括指定所述源路由器SR的單播地址和所述組G的多播地址。
當(dāng)所述父路由器R1NA接收由所述子路由器RR1所發(fā)送的加入消息時(shí)，可能出現(xiàn)兩種情況。
如果所述父路由器已經(jīng)與所述組G的另一個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，則這意味著樹(shù)已經(jīng)存在并且所述父路由器屬于該樹(shù)(在這種情況下，所述父路由器被稱為RA)。例如，屬于該組的樹(shù)的每個(gè)路由器RA與由三元組所定義的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，所述三元組包括指定所述源路由器SR的單播地址S、所述組G的多播地址以及狀態(tài)信息，所述狀態(tài)信息的值表示與所述路由器相關(guān)聯(lián)的子路由器的數(shù)量。在所述第一種情況下，所述父路由器(R1NA)與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器相關(guān)聯(lián)，以便將其加入預(yù)先存在的樹(shù)中，并且其三元組的狀態(tài)信息的值增加一個(gè)單位。
另一方面，如果所述父路由器(R1NA)還沒(méi)有與所述組G的子路由器相關(guān)聯(lián)，則沒(méi)有狀態(tài)與其相關(guān)聯(lián)。在圖1A中說(shuō)明了這種情況。在所述第二種情況下，所述父路由器(R1NA)與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器(RR1)相關(guān)聯(lián)，這在圖1由雙線所標(biāo)出，并且從指定所述源路由器SR的單播地址S和所述組G的多播地址以及等于一(1)的狀態(tài)信息的值來(lái)形成其三元組，其中所述單播地址和多播地址被包括在所接收的加入消息中。
由于所述父路由器現(xiàn)在具有狀態(tài)，因此，其被認(rèn)為屬于構(gòu)造中的所述樹(shù)，并且被稱作R1A。然后，其將指定所述源路由器SR的加入請(qǐng)求發(fā)送到其鄰近的父路由器R2NA，以便繼續(xù)朝著所述源路由器SR構(gòu)建所述層次樹(shù)。所述傳輸在圖1B中用粗箭頭標(biāo)出。
當(dāng)所述父路由器R2NA接收到由所述父路由器R1A所發(fā)送的加入消息時(shí)，可能再次出現(xiàn)上述的兩種情況之一。
如果其已經(jīng)與所述組G的另一個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，則其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器R1A相關(guān)聯(lián)，以便將其加入到預(yù)先存在的樹(shù)中，并且其三元組的狀態(tài)信息的值增加一個(gè)單位。
另一方面，如果其還沒(méi)有與所述組G的子路由器相關(guān)聯(lián)，則其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器R1A相關(guān)聯(lián)，這在圖1C中由雙線標(biāo)出，并且從指定所述源路由器SR的單播地址S和所述組G的多播地址以及等于一(1)的狀態(tài)信息的值來(lái)形成其三元組，其中所述單播地址和多播地址被包括在所接收的加入消息中。由于所述父路由器現(xiàn)在具有狀態(tài)，其被認(rèn)為屬于構(gòu)造中的所述樹(shù)，以及現(xiàn)在被稱為為R2A。然后，其將指定所述源路由器SR的加入消息以單播模式發(fā)送到其鄰近的父路由器R3NA，以便繼續(xù)構(gòu)造所述層次樹(shù)。所述傳輸在圖1C中用粗箭頭標(biāo)出。
所述樹(shù)產(chǎn)生機(jī)制繼續(xù)直到到達(dá)所述源路由器SR。這是在所說(shuō)明的例子中的具體情況。實(shí)際上，在這個(gè)例子中，所述鄰近父路由器R3NA還沒(méi)有與所述組G的子路由器相關(guān)聯(lián)。因此，其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器R2A相關(guān)聯(lián)，這在圖1D中由雙線標(biāo)出，并且從指定所述源路由器SR的單播地址S、所述組G的多播地址以及等于一(1)的狀態(tài)信息的值來(lái)形成其三元組，其中所述單播地址和多播地址被包括在所接收的加入消息中。由于所述父路由器現(xiàn)在具有狀態(tài)，因此，其被認(rèn)為屬于構(gòu)造中的所述樹(shù)，并且現(xiàn)在被稱為R3A。然后，其將加入請(qǐng)求以單播模式發(fā)送到其鄰近的父路由器，所述父路由器在這里是所述源路由器SR。所述加入請(qǐng)求指定所述源路由器，以便完成所述層次樹(shù)的構(gòu)造。所述傳輸在圖1D中由粗箭頭標(biāo)出。
如果所述源路由器SR從所述路由器R3A(所述路由器于是變成其子路由器)接收到指定其的加入消息，則它們就彼此相關(guān)聯(lián)，這在圖1E中由雙線標(biāo)出。然后，在所述接收路由器RR1和源路由器SR之間建立層次樹(shù)。
如圖2A和2B中示出的那樣，其它接收路由器RR可以加入到所建立的層次樹(shù)中。
更具體來(lái)說(shuō)，在圖2所說(shuō)明的例子中，屬于所述組G的第二接收路由器RR2已經(jīng)從其所連接的第二主機(jī)H2接收到請(qǐng)求，以接收從所述源路由器SR所產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量。由于所述第二接收路由器RR2在這里沒(méi)有被連接到所述組G的層次樹(shù)上，因此，其將加入消息以單播模式發(fā)送到其鄰近的父路由器，所述父路由器在這里是路由器R1A。所述傳輸在圖2A中由粗箭頭標(biāo)出。
由于所述路由器R1A已經(jīng)與所述組G的子路由器RR1相關(guān)聯(lián)，因此，其還與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器RR2相關(guān)聯(lián)，以便將其加入到所述預(yù)先存在的樹(shù)中，這在圖2B中由雙線標(biāo)出，并且其三元組的狀態(tài)信息的值增加一個(gè)單位，使其等于二(2)。由此增加所述層次樹(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的方法還允許破壞層次樹(shù)。
更具體來(lái)說(shuō)，如果路由器不再需要屬于樹(shù)，則由于其不再與子路由器相關(guān)聯(lián)，因此，所述路由器可以將切斷消息以單播模式發(fā)送到其鄰近的父路由器。
每個(gè)切斷消息優(yōu)選地包括指定所述源路由器SR的單播地址和所述組G的多播地址。
現(xiàn)在將通過(guò)圖3A至3F所說(shuō)明的例子來(lái)詳細(xì)描述所述樹(shù)的破壞。所述例子是基于圖2B中所說(shuō)明的層次樹(shù)的。
當(dāng)所述父路由器接收到由其子路由器所發(fā)送的切斷消息時(shí)，在圖3中由粗點(diǎn)線箭頭標(biāo)出，可能出現(xiàn)兩種情況，其中所述父路由器在這里是R1A，所述子路由器在這里是RR1。
如果所述父路由器R1A與所述組G的至少兩個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，如圖3A中所說(shuō)明的那樣，則其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的接收路由器RR1分離，這樣，后者不再屬于所述樹(shù)，并且表示與其相關(guān)聯(lián)的子路由器數(shù)量的其狀態(tài)信息值減少一個(gè)單位。在這個(gè)例子中，其狀態(tài)信息的值因此變成等于一(1)。
如果所述父路由器R1A僅與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子接收路由器RR1相關(guān)聯(lián)，則其將從后者分離，并且其狀態(tài)信息被賦值為“0”(之前等于一的值)。然后，假設(shè)所述父路由器R1A不再與子路由器相關(guān)聯(lián)(實(shí)際上，其不再具有狀態(tài)(或三元組))，則用于從所述樹(shù)進(jìn)行切斷的請(qǐng)求以單播模式被發(fā)送到其自己的鄰近父路由器R2A。然后，所述父路由器R1A再次變成路由器R1NA。所述切斷消息的發(fā)送在圖3B中用粗點(diǎn)線箭頭標(biāo)出。
如果所述鄰近的父路由器R2A接收到由其子路由器R1NA所發(fā)送的加入消息，則可能再次出現(xiàn)上述的兩種情況。
如果其與所述組G的至少兩個(gè)路由器相關(guān)聯(lián)，則其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器R1NA分離，這樣其不再屬于所述樹(shù)，并且其三元組的狀態(tài)信息的值減少一個(gè)單位。
另一方面，如果其僅與所述組G的子路由器R1NA相關(guān)聯(lián)，則其從后者分離，并且其三元組的狀態(tài)信息的值減少一個(gè)單位，使所述值等于零(0)。然后，假設(shè)所述父路由器R2A不再與子路由器相關(guān)聯(lián)(實(shí)際上，其不再具有狀態(tài)(或三元組))，則用于從所述樹(shù)進(jìn)行切斷的請(qǐng)求以單播模式被發(fā)送到其自己的鄰近父路由器R3A。然后，所述父路由器R2A再次變成路由器R2NA。
然后，所述兩種情況在父路由器R3A的級(jí)別再次出現(xiàn)。所述方法這樣繼續(xù)，可能直到所述源路由器SR，由此完成對(duì)先前所產(chǎn)生的層次樹(shù)的破壞，或者所述方法中斷而剩下“減小的”層次樹(shù)。
在圖3B所說(shuō)明的例子中，所述父路由器R1A在與其子接收路由器RR1相分離之后仍然具有狀態(tài)。由于其仍然與子路由器(RR2)相關(guān)聯(lián)，因此，其不需要將切斷消息發(fā)送到其父路由器R2A。
如圖3C中所說(shuō)明的那樣，當(dāng)所述父路由器R1A接收到由其最后的子路由器RR2所發(fā)送的切斷消息時(shí)，由粗點(diǎn)線箭頭標(biāo)出，所述樹(shù)的破壞實(shí)際上可以開(kāi)始。
在這個(gè)例子中，所述父路由器R1A從其子接收路由器RR2相分離，并且其狀態(tài)信息值被賦值為“零”(0)(之前等于一的值)。然后，假設(shè)所述父路由器R1A不再與子路由器相關(guān)聯(lián)(實(shí)際上，其不再具有狀態(tài)(或三元組))，則用于從所述樹(shù)進(jìn)行切斷的請(qǐng)求以單播模式被發(fā)送到其自己的鄰近父路由器R2A。然后，所述父路由器R1A再次變成路由器R1NA。所述切斷消息的發(fā)送在圖3D中用粗點(diǎn)線箭頭標(biāo)出。
假設(shè)所述父路由器R2A(在這里)不再與子路由器相關(guān)聯(lián)(實(shí)際上，其不再具有狀態(tài)(或三元組))，則用于從所述樹(shù)進(jìn)行切斷的請(qǐng)求以單播模式被發(fā)送到其自己的鄰近父路由器R3A。然后，所述父路由器R2A再次變成路由器R2NA。所述切斷消息的發(fā)送在圖3E中用粗點(diǎn)線箭頭標(biāo)出。
所述父路由器R3A然后從其子接收路由器R2NA分離，并且其狀態(tài)信息的值被賦值為“零”(0)(之前等于一的值)。然后，假設(shè)所述父路由器R3A不再與子路由器相關(guān)聯(lián)(實(shí)際上，其不再具有狀態(tài)(或三元組))，則用于從所述樹(shù)進(jìn)行切斷的請(qǐng)求以單播模式被發(fā)送到其自己的鄰近父路由器，所述父路由器在這里是路由器SR。然后，所述父路由器R3A再次變成路由器R3NA。所述切斷消息的發(fā)送在圖3F中用粗點(diǎn)線箭頭標(biāo)出。
由于所述源路由器SR不再與子路由器相關(guān)聯(lián)，因此，所述層次樹(shù)不再存在。
如果在兩個(gè)路由器之間所建立的至少一個(gè)鏈路中斷，則根據(jù)本發(fā)明的方法還允許層次樹(shù)的改造。這實(shí)際上包括保留層次樹(shù)的“較低”部分，所述部分包括一個(gè)或幾個(gè)接收路由器RR，以及將其鏈接到至少部分上是新的“較高”部分，所述部分包括所述源路由器SR。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)體現(xiàn)父路由器和子路由器之間的關(guān)聯(lián)的鏈路中斷時(shí)，所述子路由器可以將加入消息(指定所述源路由器SR)以單播模式發(fā)送到所述組G的另一個(gè)鄰近路由器上，以便與其相關(guān)聯(lián)。然后，所述鄰近路由器變成用于所述子路由器的新的鄰近父路由器。
當(dāng)所述新的鄰近父路由器接收到所述加入消息時(shí)，可能出現(xiàn)兩種情況。
如果其已經(jīng)與所述組G的另一個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，則其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器相關(guān)聯(lián)，以便將其加入到所述預(yù)先存在的樹(shù)中，并且其狀態(tài)信息的值(表示與其相關(guān)聯(lián)的子路由器的數(shù)量)增加一個(gè)單位。
另一方面，如果其還沒(méi)有與所述網(wǎng)絡(luò)的子路由器中的另一個(gè)相關(guān)聯(lián)，則其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器相關(guān)聯(lián)，并且其狀態(tài)信息被賦值為“一”。然后，其將指定所述源路由器的加入消息以單播模式發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)的鄰近路由器中的另一個(gè)上。
然后，上述的兩種情況再次出現(xiàn)，這樣，根據(jù)接收加入消息的鄰近父路由器是否已經(jīng)與所述網(wǎng)絡(luò)的其它子路由器之一相關(guān)聯(lián)，而重復(fù)相應(yīng)操作的集合中的一個(gè)或另一個(gè)。
所述切斷消息傳輸操作繼續(xù)直到到達(dá)所述源路由器SR為止。這樣可能重新產(chǎn)生樹(shù)的整個(gè)較高部分。然而，也可能僅有兩個(gè)鏈路需要被重新產(chǎn)生，用于移植到所述舊的較高部分上、或其終端部分上，所述部分包括所述源路由器SR。
在圖4A所說(shuō)明的例子中，所述樹(shù)(最初與圖1E中所說(shuō)明的情況相同)包括所述路由器R2A和R3A之間的中斷的鏈路。
因此，所述子路由器R2A必需確定新的父路由器，其在這里是R4NA，所述父路由器還沒(méi)有與子路由器相關(guān)聯(lián)，因此不具有狀態(tài)(或三元組)。因此，所述子路由器R2A將加入消息(指定所述源路由器SR)以單播模式發(fā)送到所述鄰近的路由器R4NA，以便與其相關(guān)聯(lián)。這個(gè)傳輸在圖4A中用粗箭頭標(biāo)出。
當(dāng)所述鄰近父路由器R4NA接收到所述切斷消息時(shí)，其與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器R3A相關(guān)聯(lián)，并且其狀態(tài)信息的值被賦值為一(1)。然后，所述新的父路由器R4A變成所述路由器R4A。然后，其將指定所述源路由器SR的加入消息以單播模式發(fā)送到所述組G的鄰近路由器(這里是SR)，所述鄰近路由器于是變?yōu)槠涓嘎酚善鳌Ｋ鰝鬏斣趫D4B中用粗箭頭標(biāo)出。所述鄰近父路由器在這里是所述源路由器SR，其于是與所述子路由器R4A相關(guān)聯(lián)。
由于所述鄰近父路由器在這里是所述源路由器SR，因此，所述樹(shù)的較高部分被重新產(chǎn)生，從而改造層次樹(shù)。
由于在這里所述路由器R3A不再與子路由器相關(guān)聯(lián)，而是通過(guò)組成所述舊的較高部分的鏈路與所述源路由器SR相關(guān)聯(lián)，所述鏈路已經(jīng)變成多余的，因此，優(yōu)選地破壞所述改造的樹(shù)的舊的較高部分。當(dāng)然，如果盡管所述鏈路中斷，但是所述父路由器仍然與至少一個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，則不能進(jìn)行這種消除。然而，每當(dāng)路由器不再具有任何子路由器時(shí)，其必需通過(guò)發(fā)送切斷消息到其父路由器而從所改造的樹(shù)上切斷。
由此，在所說(shuō)明的例子中，所述路由器R3A發(fā)送樹(shù)切斷請(qǐng)求到所述源路由器SR(其父路由器)。所述傳輸在圖4B中用點(diǎn)線箭頭標(biāo)出。
然而，有利的是，父路由器在發(fā)送其樹(shù)切斷請(qǐng)求到其自己的父路由器之前等待片刻，其中所述父路由器與其唯一的子路由器的鏈路發(fā)生中斷。實(shí)際上，所述鏈路的中斷可能是暫時(shí)的，例如是由子或父路由器的微小移動(dòng)所導(dǎo)致的。
在這種情況下，一旦所述父路由器檢測(cè)到與其子路由器的所述鏈路的中斷，所述父路由器就可以啟動(dòng)編程的超時(shí)用于所選擇的持續(xù)時(shí)間，例如等于500ms。當(dāng)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間等于所選擇的持續(xù)時(shí)間時(shí)，所述父路由器發(fā)送其切斷消息。
根據(jù)本發(fā)明的方法還可以允許實(shí)現(xiàn)機(jī)制用于預(yù)測(cè)在父與子路由器之間的鏈路的中斷。
實(shí)際上，在一些情況下，例如如果屬于所述層次樹(shù)的路由器中的一個(gè)進(jìn)行移動(dòng)，其在所述層次樹(shù)的鏈路之一上所發(fā)送的信號(hào)就會(huì)以逐漸降低的強(qiáng)度到達(dá)鏈路另一端的鄰近路由器。如果由兩個(gè)路由器中的一個(gè)所接收的信號(hào)強(qiáng)度低于第一閾值T1，則所述鏈路中斷。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，在這種情況下需要完整的層次樹(shù)的重新協(xié)商。
所提出的預(yù)測(cè)機(jī)制允許在層次樹(shù)中，以有預(yù)見(jiàn)的方式，從所涉及的子路由器中產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)新鏈路(如參照?qǐng)D4A和4B在上面所描述的那樣)，這樣，當(dāng)所述鏈路實(shí)際上中斷時(shí)不丟失數(shù)據(jù)分組，和/或在鏈路中斷之后的樹(shù)改造階段不會(huì)浪費(fèi)不必要的時(shí)間。
為此，屬于層次樹(shù)的每個(gè)路由器至少可以負(fù)責(zé)分析從其每個(gè)父路由器所產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度，然后，將這些強(qiáng)度與第二選擇的閾值T2相比較。這意味著，如果子路由器在由其鄰近的父路由器所建立的鏈路上檢測(cè)到低于所選擇的閾值T2的強(qiáng)度，則所述子路由器被允許將樹(shù)加入請(qǐng)求發(fā)送到另一個(gè)鄰近的路由器上，而不是發(fā)送到其鄰近的父路由器上。
因此，所述傳輸操作及隨后的操作與參考圖4A和4B在前面所描述的操作相同。其目的是在所述層次樹(shù)的較高部分重新產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)鏈路，所述鏈路位于所涉及的子路由器和源路由器SR之間。
有利的是，子路由器在與其父路由器的鏈路上檢測(cè)到低于第二閾值T2且高于第一閾值T1的強(qiáng)度，其在發(fā)送其樹(shù)加入請(qǐng)求到另一個(gè)鄰近的父路由器之前等待片刻。實(shí)際上，鏈路上強(qiáng)度的減小可能是暫時(shí)的，例如是由所述子或父路由器的微小移動(dòng)所導(dǎo)致的。
在這種情況下，一旦所述子路由器檢測(cè)到低于第二閾值T2且高于第一閾值T1的強(qiáng)度，所述子路由器就可以啟動(dòng)編程的超時(shí)用于所選擇的持續(xù)時(shí)間，例如等于500ms。當(dāng)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間等于所選擇的持續(xù)時(shí)間時(shí)，所述子路由器發(fā)送其加入消息到另一個(gè)鄰近的父路由器。
當(dāng)然，如果所述子路由器在其比較(所述比較是持續(xù)的)期間察覺(jué)到中斷的鏈路上的信號(hào)強(qiáng)度已經(jīng)升到所述第二閾值T2之上，則停止超時(shí)計(jì)數(shù)。然后，所述超時(shí)返回到零(0)值。還可以認(rèn)識(shí)到，如果所述信號(hào)大于所述第二閾值T2這樣一段時(shí)間，所述時(shí)間大于由另一個(gè)超時(shí)所定義的第二持續(xù)時(shí)間D2，則所述超時(shí)不返回到0值而僅僅停止。這減少了對(duì)無(wú)線電環(huán)境和各種波反射的敏感性。
根據(jù)本發(fā)明的方法可以通過(guò)安裝在每個(gè)路由器中的處理設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述處理設(shè)備是以電子電路、軟件(或計(jì)算機(jī))模塊、或電路和軟件的組合的形式的。
本發(fā)明不限于上述層次樹(shù)產(chǎn)生處理的實(shí)施例，所述實(shí)施例僅僅是例子；本發(fā)明包括在下面權(quán)利要求的框架內(nèi)由專家所能設(shè)想的所有變化。
權(quán)利要求
1.用于在MANET點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)主動(dòng)路由協(xié)議自組織網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生“子/父”層次樹(shù)的方法，其特征在于，所述方法包括每當(dāng)所述網(wǎng)絡(luò)的“子”路由器(RR，R)希望加入到與源路由器(SR)相關(guān)聯(lián)的層次樹(shù)中時(shí)，通過(guò)將指定所述源路由器(SR)的加入消息以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式發(fā)送到鄰近的“父”路由器(R)上，從而將其與所述網(wǎng)絡(luò)的所述鄰近父路由器(R)相關(guān)聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于a)如果所述鄰近父路由器已經(jīng)與所述網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，則所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器與所述鄰近父路由器相關(guān)聯(lián)，以便將所述子路由器加入到所述樹(shù)中，并且表示與所述鄰近父路由器相關(guān)聯(lián)的子路由器數(shù)量的狀態(tài)信息的值將增加一個(gè)單位，b)如果所述鄰近父路由器還未與所述網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，則所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器與所述鄰近父路由器相關(guān)聯(lián)，并且所述鄰近父路由器的所述狀態(tài)信息被賦值為“1”；然后，由所述鄰近父路由器將指定所述源路由器的加入消息以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)另一個(gè)鄰近路由器上，所述另一個(gè)鄰近路由器接著成為用于所述鄰近父路由器的父路由器，c)然后，通過(guò)接收加入消息的所述鄰近父路由器，根據(jù)其是否已經(jīng)與所述網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，而重復(fù)操作a)或操作b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，如果路由器(RR，R)不再希望屬于所述樹(shù)，則由于其不再與子路由器相關(guān)聯(lián)，因此，所述路由器將切斷消息以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式發(fā)送到其鄰近父路由器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于i)如果所述鄰近父路由器與所述網(wǎng)絡(luò)的至少兩個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，則所述進(jìn)行請(qǐng)求的路由器從所述鄰近父路由器分離，這樣，其不再屬于所述樹(shù)，并且表示與所述鄰近父路由器相關(guān)聯(lián)的子路由器數(shù)量的所述父路由器狀態(tài)信息的值減少一個(gè)單位，ii)如果所述鄰近父路由器僅與所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器相關(guān)聯(lián)，則所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器從所述鄰近父路由器分離，并且所述鄰近父路由器的所述狀態(tài)信息被賦值為0；然后，由所述鄰近父路由器將用于從所述樹(shù)進(jìn)行切斷的請(qǐng)求以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式發(fā)送到其自己的鄰近父路由器上，iii)然后，通過(guò)接收切斷消息的所述鄰近父路由器，根據(jù)其是與至少兩個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)還是與單個(gè)的子路由器相關(guān)聯(lián)，而重復(fù)操作i)或操作ii)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，如果體現(xiàn)父路由器和子路由器之間的關(guān)聯(lián)的鏈路中斷，則所述子路由器將指定所述源路由器(RS)的加入消息以單播模式發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)鄰近路由器上，以便與其相關(guān)聯(lián)，然后，所述鄰近路由器變成用于所述子路由器的新的鄰近父路由器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于I)如果所述鄰近父路由器已經(jīng)與所述網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，則所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器與其新的鄰近父路由器相關(guān)聯(lián)，以便將所述子路由器加入到所述樹(shù)中，并且表示與所述新的鄰近父路由器相關(guān)聯(lián)的子路由器數(shù)量的所述新的鄰近父路由器狀態(tài)信息的值增加一個(gè)單位，II)如果所述新的鄰近父路由器還未與所述網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，則所述進(jìn)行請(qǐng)求的子路由器與所述新的鄰近父路由器相關(guān)聯(lián)，并且所述新的鄰近父路由器的所述狀態(tài)信息被賦值為“1”；然后，由所述新的鄰近父路由器將指定所述源路由器(SR)的加入消息以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)鄰近路由器上，所述另一個(gè)鄰近路由器接著變成用于所述新的鄰近父路由器的父路由器，III)然后，通過(guò)接收加入消息的所述鄰近父路由器，根據(jù)其是否已經(jīng)與所述網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)子路由器相關(guān)聯(lián)，而重復(fù)操作I)或操作II)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，如果體現(xiàn)父路由器和子路由器之間的關(guān)聯(lián)的所述鏈路中斷，則所述父路由器將用于從所述樹(shù)進(jìn)行切斷的請(qǐng)求以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式發(fā)送到其鄰近父路由器上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，在所述父路由器計(jì)算從所述鏈路中斷開(kāi)始所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，這樣，僅當(dāng)經(jīng)過(guò)第一所選擇的持續(xù)時(shí)間時(shí)發(fā)送所述切斷命令。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在所述樹(shù)的每個(gè)路由器的級(jí)別分析從其父路由器所產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度，然后，將所述強(qiáng)度與所選擇的閾值相比較，這樣，如果由子路由器在與其鄰近父路由器的鏈路上檢測(cè)到低于所述閾值的強(qiáng)度，則所述子路由器發(fā)送加入所述樹(shù)的請(qǐng)求到鄰近路由器，而不是其鄰近父路由器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，由所述子路由器計(jì)算從信號(hào)強(qiáng)度開(kāi)始低于所述閾值所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，這樣，僅當(dāng)經(jīng)過(guò)第二所選擇的持續(xù)時(shí)間時(shí)發(fā)送所述加入命令。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述加入消息和/或所述切斷消息包括指定所述源路由器的“單播”地址和“多播”組地址。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，從至少包括TBRPF和OLSR協(xié)議的組中，選擇所述MANET點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)主動(dòng)路由協(xié)議。
全文摘要
設(shè)計(jì)了一種MANET多播主動(dòng)路由協(xié)議自組織網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)專用于產(chǎn)生和更新“子/父”層次樹(shù)的方法。所述方法包括如果屬于所述網(wǎng)絡(luò)的“子”路由器(RR1)希望加入到與源路由器(SR)相關(guān)聯(lián)的層次樹(shù)中，則通過(guò)將指定所述源路由器(SR)的加入消息以單播模式發(fā)送到鄰近“父”路由器(R文檔編號(hào)H04L12/56GK1700668SQ20051007093
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月18日
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