專利名稱：一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的 切換方法。
背景技術(shù)：
無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Networks (WMNs))是一種動(dòng)態(tài)的自組織和自配置 的多跳系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)彼此協(xié)助。WMN包括兩類節(jié)點(diǎn) 網(wǎng)狀網(wǎng)路由器和網(wǎng)狀網(wǎng)客戶端，不同于做為常規(guī)無線網(wǎng)絡(luò)路由器的網(wǎng)關(guān)/網(wǎng)橋的路由功 能，一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器包括支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的另外的路由功能。通過多跳通信，網(wǎng)狀網(wǎng)路由器 消耗很少的發(fā)送功率就能達(dá)到同樣的覆蓋范圍。為了進(jìn)一步改善網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的靈活性、可靠 性，并提高帶寬等性能，網(wǎng)狀網(wǎng)路由器通常配置有使用同樣或不同無線訪問技術(shù)的多個(gè)無 線接口。無線網(wǎng)狀網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤率低，如果允許臨時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)則該錯(cuò)誤率可以進(jìn)一步降低，除了 上述這些區(qū)別之外，網(wǎng)狀網(wǎng)和常規(guī)無線路由器通常使用相似的硬件平臺(tái)。網(wǎng)狀網(wǎng)路由器具有最小的移動(dòng)性并構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)客戶端的網(wǎng)狀網(wǎng)骨干，因此，雖然 網(wǎng)狀網(wǎng)客戶端也能夠做為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的路由器工作，但它們的硬件平臺(tái)和軟件可以比網(wǎng)狀網(wǎng) 路由器簡單很多。例如，網(wǎng)狀網(wǎng)客戶端的通信協(xié)議可以是輕量級(jí)的，網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋功能不需要 在網(wǎng)狀網(wǎng)客戶端中存在，并且網(wǎng)狀網(wǎng)客戶端中只需要單個(gè)的無線接口，等等。除了由網(wǎng)狀網(wǎng) 路由器和網(wǎng)狀網(wǎng)客戶端組成的網(wǎng)狀網(wǎng)，網(wǎng)狀網(wǎng)路由器中的網(wǎng)關(guān)/網(wǎng)橋功能實(shí)現(xiàn)了無線網(wǎng)狀 網(wǎng)與各種其它網(wǎng)絡(luò)的集成。配置有無線網(wǎng)絡(luò)接口的常規(guī)節(jié)點(diǎn)能夠通過無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器直 接連接到無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，沒有無線網(wǎng)絡(luò)接口的客戶能夠通過如以太網(wǎng)連接到無線網(wǎng)狀網(wǎng)路 由器來訪問無線網(wǎng)狀網(wǎng)。因此，WMN可以有效地幫助用戶實(shí)現(xiàn)任何地點(diǎn)、任何時(shí)間的永遠(yuǎn)在 線。相應(yīng)的，WMN使得AD-HOC網(wǎng)絡(luò)的容量多樣化而不是另外一種AD-HOC網(wǎng)絡(luò)，這一特征給 WMN帶來了很多優(yōu)點(diǎn)，如，低的前端代價(jià)、網(wǎng)絡(luò)易維護(hù)、穩(wěn)定性以及可靠的服務(wù)覆蓋，等等，因 此，除了在AD-HOC網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域被廣泛采用外，WMN在許多應(yīng)用環(huán)境正在經(jīng)歷著快 速的商業(yè)化，例如，寬帶家庭網(wǎng)絡(luò)，社區(qū)網(wǎng)絡(luò)，樓宇自動(dòng)化，高速城域網(wǎng)以及企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一 個(gè)移動(dòng)用戶從一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋的區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器覆蓋的區(qū)域時(shí)，該用戶需 要相應(yīng)地改變與網(wǎng)狀網(wǎng)路由器的關(guān)聯(lián)，然而，該用戶或許需要保持上層的應(yīng)用不因移動(dòng)而 中斷，因此，切換是必需的。切換是一種處理，通過該處理，移動(dòng)終端在從一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器 覆蓋轉(zhuǎn)移到另一個(gè)覆蓋時(shí)可以保持連接的持續(xù)性，切換管理的兩個(gè)關(guān)鍵問題是位置更新和 路由更新。位置更新意味著維持更新的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器與移動(dòng)用戶的關(guān)聯(lián)信息；路由更新指 的是改變?cè)谙嚓P(guān)的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器中的路由信息以便能夠成功轉(zhuǎn)發(fā)來至或到達(dá)該移動(dòng)用戶 的數(shù)據(jù)包?，F(xiàn)有的解決方案設(shè)法從TCP/IP協(xié)議棧參考模型的不同分層支持移動(dòng)性。我們將 這些移動(dòng)性管理解決方案分為以下幾類“網(wǎng)絡(luò)層解決方案(第三層解決方案)·鏈路層解決方案(第二層解決方案)
·跨層解決方案(第三層+第二層解決方案)網(wǎng)絡(luò)層解決方案提供了在IP層的移動(dòng)性相關(guān)特征，它們不依賴于下層的無線訪 問技術(shù)也不做任何假定，用于移動(dòng)性目的的信令消息承載在IP流量中，鏈路層解決方案提 供了在下層射頻系統(tǒng)的移動(dòng)性相關(guān)特征，它們?cè)谝苿?dòng)用戶在一個(gè)訪問路由器覆蓋的范圍內(nèi) 改變位置時(shí)確保無中斷的通信，當(dāng)在異構(gòu)訪問網(wǎng)絡(luò)中漫游時(shí)，通常建議使用附加的網(wǎng)關(guān)來 處理這種互作用和互操作的問題，信令消息通過無線鏈路傳送。鏈路層解決方案與特定的 無線技術(shù)緊密地聯(lián)系在一起，從鏈路層支持的移動(dòng)性也稱作訪問移動(dòng)性或鏈路層移動(dòng)性。 跨層解決方案主要被建議用于切換管理，該解決方案的目標(biāo)是在第二層的協(xié)助下達(dá)到第三 層的切換，通過提前從鏈路層獲得信號(hào)強(qiáng)度報(bào)告和移動(dòng)檢測(cè)信息，該系統(tǒng)能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)層切 換做更好的準(zhǔn)備從而降低丟包率并減少切換的延時(shí)。
網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)性管理解決方案可以廣泛地分為兩大類宏移動(dòng)性解決方案和微移動(dòng) 性解決方案，以下做進(jìn)一步的解釋 移動(dòng)用戶在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)域的移動(dòng)被稱為宏移動(dòng)性。一個(gè)域是一個(gè)行政管理體，包括 不同的訪問網(wǎng)絡(luò)，如無線局域網(wǎng)(WLAN)、服務(wù)提供商的2G網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)。·移動(dòng)用戶在一個(gè)域中兩個(gè)子網(wǎng)之間的移動(dòng)被稱為微移動(dòng)性。本發(fā)明涉及的是無線網(wǎng)狀網(wǎng)WMN的移動(dòng)性，因此屬于微移動(dòng)性解決方案。微移動(dòng) 性解決方案可以廣泛地被分為兩類基于隧道的和基于路由的微移動(dòng)性方案?；谒淼赖?方案使用本地或分層的注冊(cè)和封裝概念以限制移動(dòng)性相關(guān)的信令消息的范圍，因此減少了 全局信令負(fù)荷和切換延時(shí)。移動(dòng)IP區(qū)域注冊(cè)，層次化的移動(dòng)IP，以及域內(nèi)移動(dòng)性管理協(xié)議 都是基于隧道的微移動(dòng)性協(xié)議。基于路由的方案保持著路由器中的特定主機(jī)路由以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù) 據(jù)包，特定的主機(jī)路由基于主機(jī)的移動(dòng)性而更新。蜂窩IP和切換感知的無線訪問互聯(lián)網(wǎng)基 礎(chǔ)架構(gòu)(HAWAII)都是基于路由的微移動(dòng)性協(xié)議。由于本發(fā)明也是一種基于路由的方案，現(xiàn) 將幾種現(xiàn)有的基于路由的方案介紹如下蜂窩IP(CIP)為頻繁移動(dòng)的主機(jī)提供本地移動(dòng)性和切換支持。它支持CIP訪問網(wǎng) 絡(luò)的尋呼功能和快速切換，對(duì)于不同的CIP網(wǎng)絡(luò)之間的移動(dòng)性，它能與MIP互作用以提供廣 域移動(dòng)性支持。CIP的架構(gòu)如附圖1所示，它表示了通過網(wǎng)關(guān)連接到互聯(lián)網(wǎng)的不同的無線訪 問網(wǎng)絡(luò)，用于處理一個(gè)域內(nèi)的移動(dòng)性。目標(biāo)指向移動(dòng)主機(jī)的數(shù)據(jù)包首先到達(dá)網(wǎng)關(guān)，然后該網(wǎng) 關(guān)使用特定主機(jī)路由路徑將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)主機(jī)。CIP為位置管理和路由分別使用分布 式的尋呼緩存和分布式路由緩存，分布式的尋呼緩存大致的保持了有效尋呼的空閑移動(dòng)主 機(jī)的位置，所述的路由緩存保持著子網(wǎng)級(jí)別準(zhǔn)確度的活動(dòng)主機(jī)的位置，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)主機(jī)執(zhí) 行切換時(shí)，路由緩存中的路由狀態(tài)就會(huì)動(dòng)態(tài)地更新。CIP的切換處理對(duì)于上層來說是自動(dòng)的 和透明的，當(dāng)來至服務(wù)基站的信標(biāo)信號(hào)的強(qiáng)度低于鄰近基站時(shí)，移動(dòng)主機(jī)就會(huì)發(fā)起一個(gè)切 換。通過新的基站傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)的第一個(gè)包配置了一個(gè)通過新基站的新的路徑，這會(huì)導(dǎo)致存 在從網(wǎng)關(guān)到移動(dòng)主機(jī)的兩個(gè)并行路徑一個(gè)通過舊的基站，一個(gè)通過新的基站。如果該移動(dòng) 主機(jī)能夠在同一時(shí)間偵聽到兩個(gè)基站，該切換是軟切換，否則是硬切換。通過舊基站的路徑 將在路由緩存超時(shí)之前的一段時(shí)間內(nèi)保持活躍，超時(shí)后，在節(jié)點(diǎn)中對(duì)應(yīng)于移動(dòng)主機(jī)的屬于 舊的路徑的條目被刪除，然后，在網(wǎng)關(guān)和移動(dòng)主機(jī)之間只存在新的路徑。HAWAII (Handoff-Aware Wireless Access Internet Infrastructure)是一個(gè)基 于域的移動(dòng)性管理方法，HAWAII的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如附圖2所示，CN為通信對(duì)端，麗為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。所有的在一個(gè)域內(nèi)與移動(dòng)性有關(guān)的問題都由一個(gè)網(wǎng)關(guān)來處理，該網(wǎng)關(guān)稱為域根路由器。當(dāng) 一個(gè)移動(dòng)主機(jī)位于其本地域中，目標(biāo)為該移動(dòng)主機(jī)的數(shù)據(jù)包使用典型的IP路由技術(shù)進(jìn)行 路由，當(dāng)該移動(dòng)主機(jī)位于外部域中，目標(biāo)為該移動(dòng)主機(jī)的數(shù)據(jù)包將被其家鄉(xiāng)域根路由器即 家鄉(xiāng)代理(HA)首先截獲，該HA將數(shù)據(jù)包以隧道的方式傳輸?shù)椒?wù)于該移動(dòng)主機(jī)的域根路 由器，域根路由器使用基于主機(jī)的路由條目將數(shù)據(jù)包路由到該移動(dòng)主機(jī)。當(dāng)移動(dòng)主機(jī)在同 一網(wǎng)絡(luò)域的不同子網(wǎng)之間移動(dòng)時(shí)，只有從域根路由器到服務(wù)于移動(dòng)主機(jī)的基站的路由被更 改，其余的路徑保持不變。因此在域內(nèi)切換過程中減少了全局信令消息的負(fù)荷和切換的延 時(shí)。HAWAII在建立和保持到移動(dòng)主機(jī)的動(dòng)態(tài)路徑時(shí)使用了三種類型的消息上電、路徑刷 新和路徑更新。在上電之后的路徑建立消息通過在路徑上的路由器內(nèi)建立特定主機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā) 條目建立從域根路由器到移動(dòng)主機(jī)的特定主機(jī)路徑。當(dāng)移動(dòng)主機(jī)位于其本地域中，一旦沿 著從域根路由器到移動(dòng)主機(jī)的路徑中的路由器中的特定主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)條目被建立，上電處理過 程就完成了。當(dāng)移動(dòng)主機(jī)位于外部域中，它將在收到來至域根路由器的確認(rèn)消息時(shí)注冊(cè)其 轉(zhuǎn)交地址(COA)和家鄉(xiāng)地址(Home Address)做為路徑建立消息的應(yīng)答。一旦為移動(dòng)主機(jī) 建立特定主機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)條目，該條目將保持一定時(shí)間周期的激活狀態(tài)。該移動(dòng)主機(jī)在超時(shí)之 間周期性地將路徑刷新消息發(fā)送到其當(dāng)前的基站，在響應(yīng)路徑刷新消息時(shí)，基站將發(fā)送指 向域根路由器的下一跳路由器的合計(jì)逐跳刷新信息，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)主機(jī)在同一域內(nèi)從一個(gè)基 站到另一個(gè)基站移動(dòng)時(shí)，就采用路徑更新信息來維持端到端的連通性。HAWAII也支持IP尋 呼，當(dāng)指向移動(dòng)主機(jī)的數(shù)據(jù)包到達(dá)域根路由器并且沒有可用的路由信息時(shí)，HAWAII采用組 播技術(shù)尋呼空閑的移動(dòng)主機(jī)。iMesh是基于802. 11的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用了一種基于鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，叫做優(yōu)化的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議或OLSR。OLSR協(xié)議運(yùn)行在每一個(gè)AP的所有WDS接口上，需要 注意的是為每一個(gè)鄰接AP創(chuàng)建不同的邏輯WDS接口時(shí)，AP在其客戶端接口(與客戶端關(guān) 聯(lián)的邏輯接口，典型的如wlanO)不運(yùn)行OLSR協(xié)議，原因是客戶端不識(shí)別路由協(xié)議。AP與移 動(dòng)站之間的鏈路被做為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的外部路由來對(duì)待，OLSR協(xié)議通過所謂的HNA(主機(jī)與網(wǎng) 絡(luò)關(guān)聯(lián))消息廣告所述的外部路由信息，HNA消息被設(shè)計(jì)用于向網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)注入外部路由信 息。無論何時(shí)，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)站與一個(gè)AP建立關(guān)聯(lián)時(shí)，HostAP驅(qū)動(dòng)將向OLSR守護(hù)進(jìn)程發(fā)送 一個(gè)關(guān)聯(lián)信號(hào)，刪除所有到該移動(dòng)站的以前存在的路由信息，增加一個(gè)通過客戶端的wlanO 接口的到該客戶端的直接的路由。這個(gè)“外部”的路由信息被編碼為一個(gè)HNA消息并通過 OLSR協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中廣播。所有的AP，在接收到HNA消息時(shí)刪除所有到該站的以前的路由信 息，增加一個(gè)通過其目前所關(guān)聯(lián)的AP的新的路由，并且，在接收到HNA消息時(shí)，該AP從其外 部路由的本地?cái)?shù)據(jù)庫中刪除關(guān)于該站的信息。在現(xiàn)有技術(shù)中，無論是蜂窩IP(CIP)和HAWAII，還是iMesh，在處理IP移動(dòng)性方面 的效率較低，需要進(jìn)一步降低切換信息的代價(jià)并提高路由發(fā)現(xiàn)或位置查詢的速度，同時(shí)也 需要解決在蜂窩IP(CIP)和HAWAII中可能存在的移動(dòng)客戶端之間的三角路由問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的基于路由的微移動(dòng)性解決方案，本發(fā)明要解決的 技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的處理IP移動(dòng)性方面效率低及可能存在的移動(dòng)客戶 端之間的三角路由問題，提供一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，所述無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器和移動(dòng)客戶端，所述方法包括以下步驟A.在所述多個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器中采用最小支配集算法選擇代理路由器并在特定時(shí) 間更新所述代理路由器；B.移動(dòng)客戶端接入網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)時(shí)選擇一個(gè)最佳的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為第一網(wǎng)狀網(wǎng)路 由器建立關(guān)聯(lián)并由所述第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器將關(guān)聯(lián)信息發(fā)送到所述代理路由器；C.移動(dòng)客戶端因移動(dòng)而發(fā)生切換時(shí)選擇一個(gè)新的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為第二網(wǎng)狀網(wǎng) 路由器建立關(guān)聯(lián)并由所述第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器將新的關(guān)聯(lián)信息發(fā)送到所述代理路由器和所 述第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器。在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟A中所述特定時(shí)間是所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 發(fā)生改變的時(shí)間。在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟A中所述特定時(shí)間是以特定時(shí)間周期間隔的時(shí) 間，所述特定時(shí)間周期根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性來確定。在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟B中所述移動(dòng)客戶端更新本地內(nèi)核路由表，將 所述第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為缺省網(wǎng)關(guān)。在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟B中所述第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器進(jìn)一步更新本地關(guān) 聯(lián)列表和路由表。在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟C中所述切換是由所述移動(dòng)客戶端根據(jù)鏈路層 掃描信號(hào)的強(qiáng)弱所指示的切換。在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟C中所述移動(dòng)客戶端更新本地內(nèi)核路由表，將 所述第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為缺省網(wǎng)關(guān)。在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟C中所述第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器進(jìn)一步更新本地關(guān) 聯(lián)列表和路由表。在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟C中所述代理路由器進(jìn)一步更新本地的關(guān)聯(lián)信息。
在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟C中所述第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器從本地關(guān)聯(lián)列表中 刪除舊的所述移動(dòng)客戶端的關(guān)聯(lián)信息并從本地路由表中刪除舊的所述移動(dòng)客戶端的主機(jī)路由。本發(fā)明的有益效果是通過本發(fā)明提供的一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，當(dāng) 無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)客戶端因移動(dòng)而發(fā)生切換時(shí)，關(guān)聯(lián)信息不需要廣播到所有網(wǎng)狀網(wǎng)路 由器而只要發(fā)送到代理路由器，降低了因切換而導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)信息更新的代價(jià)，提高了無線 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)處理移動(dòng)性的效率，同時(shí)也消除了可能存在的移動(dòng)客戶端之間的三角路由問題。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中蜂窩IP(CIP)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中HAWAII網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法的流程圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)流程圖；圖5是依據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換過程流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中蜂窩IP(CIP)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖，圖2是現(xiàn)有技術(shù)中 HAWAII網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖，本發(fā)明所采用的用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法與圖1和圖 2及iMesh的現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。圖3是依據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法的流程圖。如圖3所示，所述方法流程300應(yīng)用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，所述無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括同構(gòu)無線網(wǎng) 絡(luò)和異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)，采用分層的路由策略，網(wǎng)狀網(wǎng)路由器之間的路由和網(wǎng)狀網(wǎng)路由器與移 動(dòng)客戶端之間的路由以不同的方式進(jìn)行處理，任何自組織(AD-HOC)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議都能 被作為網(wǎng)狀網(wǎng)路由器之間的路由方法使用，到移動(dòng)客戶端的路由基于網(wǎng)狀網(wǎng)路由器與移動(dòng) 客戶端之間的關(guān)聯(lián)信息實(shí)現(xiàn)。所述方法流程300包括以下步驟在步驟302中，在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中首先采用最小支配集算法(minimum dominating set algorithm)選擇代理路由器，形成代理路由器的骨干節(jié)點(diǎn)，這樣的一種選擇方法能夠 以較低的訪問代價(jià)選擇代理路由器，文獻(xiàn)中有很多不同的最小支配集算法，用戶可以根據(jù) 需求選擇合適的一種。選擇代理路由器方法包括集中化選擇和非集中化選擇，如果無線網(wǎng) 狀網(wǎng)絡(luò)(WMN)具有連接互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，則以集中化選擇的方式實(shí)施。所述網(wǎng)關(guān)節(jié) 點(diǎn)首先收集無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器的全局拓?fù)湫畔?，可以基于網(wǎng)狀網(wǎng)路由器之間的路由協(xié)議 來實(shí)施，然后所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行最小支配集算法選擇代理路由器節(jié)點(diǎn)，選擇結(jié)果通過廣播 方式發(fā)送給所有路由器。非集中化選擇的方式適用于沒有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)， 每一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器需要執(zhí)行最小支配集算法來選擇代理路由器，一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器首先 收集網(wǎng)狀網(wǎng)路由器的全局拓?fù)湫畔?，可以基于網(wǎng)狀網(wǎng)路由器之間的路由協(xié)議來實(shí)施，然后 所述路由器節(jié)點(diǎn)實(shí)施最小支配集算法來選擇代理路由器節(jié)點(diǎn)。在步驟304中，在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中更新選出的代理路由器，雖然網(wǎng)狀網(wǎng)路由器的骨干 節(jié)點(diǎn)是很穩(wěn)定的，但其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)仍然有可能由于各種原因而被改變，如路由器節(jié)點(diǎn)的癱瘓 或增加新的節(jié)點(diǎn)。為了適應(yīng)于可能出現(xiàn)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變，可以采用兩種機(jī)制1、通過拓?fù)涓淖冇|發(fā)代理路由器的重新選擇如果路由協(xié)議提供全局拓?fù)湫畔⒌?話，該方法可以實(shí)施；2、周期性地執(zhí)行代理路由器的選擇如果路由協(xié)議不能保持全局拓?fù)湫畔⒌脑?，可以讓一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器節(jié)點(diǎn)周期性 地執(zhí)行代理路由器選擇，兩次執(zhí)行選擇的間隔時(shí)間可以基于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性來確定。通 過上述兩種機(jī)制可以更新代理路由器，保證選出的代理路由器形成的代理路由器骨干節(jié)點(diǎn) 能夠反映網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的全局拓?fù)湫畔ⅰＴ诓襟E306中，移動(dòng)客戶端接入無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)時(shí)選擇一個(gè)最佳的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作 為第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器建立關(guān)聯(lián)，移動(dòng)客戶端將第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為缺省網(wǎng)關(guān)并更新本地 內(nèi)核的關(guān)聯(lián)列表和路由表，第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器更新本地路由表并將與移動(dòng)客戶端的關(guān)聯(lián)信 息發(fā)送到所有代理路由器節(jié)點(diǎn)。
在步驟308中，移動(dòng)客戶端發(fā)生移動(dòng)時(shí)根據(jù)鏈路層信號(hào)強(qiáng)弱的指示而進(jìn)行切換， 選擇了一個(gè)新的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器建立關(guān)聯(lián)，移動(dòng)客戶端將第二網(wǎng)狀網(wǎng) 路由器作為缺省網(wǎng)關(guān)并更新本地內(nèi)核的關(guān)聯(lián)列表和路由表，第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器更新本地路 由表并將與移動(dòng)客戶端的關(guān)聯(lián)信息發(fā)送到所有代理路由器節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也發(fā)送到第一網(wǎng)狀網(wǎng) 路由器，第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器進(jìn)一步更新本地關(guān)聯(lián)列表，刪除舊的關(guān)聯(lián)信息。移動(dòng)客戶端切換后與新的缺省網(wǎng)關(guān)的關(guān)聯(lián)信息被所有代理路由器節(jié)點(diǎn)知悉，代理 路由器本身也更新了關(guān)聯(lián)信息表和路由表，這樣一來，移動(dòng)客戶端之間或通信對(duì)端與移動(dòng) 客戶端之間的通信將按照新的路由和關(guān)聯(lián)信息處理，關(guān)聯(lián)信息的更新不需要廣播到所有的 網(wǎng)狀網(wǎng)路由器而只要發(fā)送到選擇的代理路由器即可，這樣就節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)開銷，降低了關(guān)聯(lián) 信息的更新代價(jià)，提高了網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)處理移動(dòng)性的效率，同時(shí)，移動(dòng)客戶端之間也不存在三角 路由。圖4是依據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)流程圖，如圖4所示，所述數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn) 發(fā)流程400開始于步驟402，即網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)客戶端A需要向移動(dòng)客戶端B發(fā)送數(shù)據(jù) 包，移動(dòng)客戶端A和移動(dòng)客戶端B分別關(guān)聯(lián)不同的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器，即移動(dòng)客戶端A的缺省網(wǎng) 關(guān)是RA，移動(dòng)客戶端B的缺省網(wǎng)關(guān)是RB，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的代理路由器也已經(jīng)選擇完成，形 成代理路由器骨干節(jié)點(diǎn)并可以更新。在步驟404中，移動(dòng)客戶端A首先將數(shù)據(jù)包發(fā)送到移動(dòng)客戶端A的缺省網(wǎng)關(guān)RA， RA即為移動(dòng)客戶端A在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中建立關(guān)聯(lián)的本地網(wǎng)狀網(wǎng)路由器。在步驟406中，移動(dòng)客戶端A的缺省網(wǎng)關(guān)RA查詢本地內(nèi)核路由表。在步驟408中，移動(dòng)客戶端A的缺省網(wǎng)關(guān)RA通過查詢本地內(nèi)核路由表判斷移動(dòng)客 戶端B是否是本地主機(jī)，若是本地主機(jī)則直接執(zhí)行步驟410，即將數(shù)據(jù)包直接發(fā)送到移動(dòng)客 戶端B從而完成了數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)流程400 ；若移動(dòng)客戶端B不是本地主機(jī)則執(zhí)行步驟412。在步驟412中，移動(dòng)客戶端A的缺省網(wǎng)關(guān)RA查詢本地關(guān)聯(lián)列表。在步驟414中，移動(dòng)客戶端A的缺省網(wǎng)關(guān)RA通過查詢本地關(guān)聯(lián)列表判斷移動(dòng)客戶 端B的缺省網(wǎng)關(guān)是RB是否在關(guān)聯(lián)列表中，若在關(guān)聯(lián)列表中則執(zhí)行步驟416即從關(guān)聯(lián)列表中 找出RB，繼續(xù)執(zhí)行步驟420 ；若不在關(guān)聯(lián)列表中則執(zhí)行步驟418。在步驟418中，通過查詢最近的代理路由器獲得移動(dòng)客戶端B的缺省網(wǎng)關(guān)RB。在步驟420中，移動(dòng)客戶端A的缺省網(wǎng)關(guān)RA將數(shù)據(jù)包發(fā)送到移動(dòng)客戶端B的缺省 網(wǎng)關(guān)RB。在步驟422中，移動(dòng)客戶端B的缺省網(wǎng)關(guān)RB直接將數(shù)據(jù)包發(fā)送到移動(dòng)客戶端B從 而完成了數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)流程400。圖5是依據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換過程流程圖，如 圖5所示，所述切換過程流程500包括以下步驟在步驟502中，移動(dòng)客戶端上電啟動(dòng)，開始掃描并搜尋可用的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。在步驟504中，移動(dòng)客戶端接入無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，使用鏈路層協(xié)議掃描并選擇一個(gè) 最佳的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器建立關(guān)聯(lián)。在步驟506中，移動(dòng)客戶端將建立關(guān)聯(lián)的第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為缺省網(wǎng)關(guān)并更新 本地路由表。在步驟508中，作為缺省網(wǎng)關(guān)的第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器執(zhí)行本地路由更新，即將移動(dòng)客戶端增加到本地的關(guān)聯(lián)主機(jī)列表，增加移動(dòng)客戶端到本地內(nèi)核路由表作為本地主機(jī)；同 時(shí)也將與移動(dòng)客戶端的關(guān)聯(lián)信息發(fā)送到所有代理路由器節(jié)點(diǎn)。在步驟510中，代理路由器執(zhí)行路由更新和關(guān)聯(lián)更新，即更新移動(dòng)客戶端的關(guān)聯(lián) fn息ο在步驟512中，移動(dòng)客戶端在移動(dòng)過程中根據(jù)鏈路層信號(hào)強(qiáng)弱的指示判斷是否發(fā) 生了切換，若沒有發(fā)生切換則結(jié)束流程500 ；若發(fā)生了切換則執(zhí)行步驟514。在步驟514中，移動(dòng)客戶端由于移動(dòng)即從第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器的覆蓋移動(dòng) 到另一個(gè) 網(wǎng)狀網(wǎng)路由器的覆蓋時(shí)發(fā)生了切換，移動(dòng)客戶端通過鏈路層協(xié)議選擇新的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作 為第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器建立關(guān)聯(lián)，移動(dòng)客戶端更新本地路由表，增加第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為 新的缺省網(wǎng)關(guān)。在步驟516中，作為新的缺省網(wǎng)關(guān)的第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器執(zhí)行本地路由更新，即將 移動(dòng)客戶端增加到本地的關(guān)聯(lián)主機(jī)列表，增加移動(dòng)客戶端到本地內(nèi)核路由表作為本地主 機(jī)；同時(shí)也將與移動(dòng)客戶端的新的關(guān)聯(lián)信息發(fā)送到所有代理路由器節(jié)點(diǎn)和第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由
ο在步驟518中，代理路由器執(zhí)行路由更新和關(guān)聯(lián)列表更新，同時(shí)第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由 器從本地關(guān)聯(lián)主機(jī)表中刪除原來關(guān)聯(lián)的移動(dòng)客戶端，并從內(nèi)核路由表中刪除到移動(dòng)客戶端 的主機(jī)路由條目。本發(fā)明提供的一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，可以應(yīng)用于各種無線網(wǎng)狀網(wǎng) 絡(luò)中，與現(xiàn)有的解決方案相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)有本發(fā)明的方法不需要特定結(jié)構(gòu)的路 由維護(hù)和切換；選出的多個(gè)代理路由器可以執(zhí)行路由更新；同時(shí)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器之間采用獨(dú) 立的路由方法。基于上述優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的方法也產(chǎn)生了以下有益效果，即與蜂窩IP(CIP)、 HAWAII，或者iMesh相比，在處理IP移動(dòng)性方面提高了效率，降低了切換信息的代價(jià)并提高 了路由發(fā)現(xiàn)或位置查詢的速度，同時(shí)也消除了在蜂窩IP(CIP)和HAWAII中可能存在的移動(dòng) 客戶端之間的三角路由問題。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，所述無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器和移動(dòng)客戶端，其特征在于，所述方法包括以下步驟A.在所述多個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器中采用最小支配集算法選擇代理路由器并在特定時(shí)間更新所述代理路由器；B.移動(dòng)客戶端接入網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)時(shí)選擇一個(gè)最佳的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器建立關(guān)聯(lián)并由所述第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器將關(guān)聯(lián)信息發(fā)送到所述代理路由器；C.移動(dòng)客戶端因移動(dòng)而發(fā)生切換時(shí)選擇一個(gè)新的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器建立關(guān)聯(lián)并由所述第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器將新的關(guān)聯(lián)信息發(fā)送到所述代理路由器和所述第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，其特征在于所述步驟A中 所述特定時(shí)間是所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變的時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，其特征在于所述步驟A中 所述特定時(shí)間是以特定時(shí)間周期間隔的時(shí)間，所述特定時(shí)間周期根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性來確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，其特征在于所述步驟B中 所述移動(dòng)客戶端更新本地內(nèi)核路由表，將所述第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為缺省網(wǎng)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，其特征在于所述步驟B中 所述第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器進(jìn)一步更新本地關(guān)聯(lián)列表和路由表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，其特征在于所述步驟C中 所述切換是由所述移動(dòng)客戶端根據(jù)鏈路層掃描信號(hào)的強(qiáng)弱所指示的切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，其特征在于所述步驟C中 所述移動(dòng)客戶端更新本地內(nèi)核路由表，將所述第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為缺省網(wǎng)關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，其特征在于所述步驟C中 所述第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器進(jìn)一步更新本地關(guān)聯(lián)列表和路由表。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，其特征在于所述步驟C中 所述代理路由器進(jìn)一步更新本地的關(guān)聯(lián)信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，其特征在于所述步驟C中 所述第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器從本地關(guān)聯(lián)列表中刪除舊的所述移動(dòng)客戶端的關(guān)聯(lián)信息并從本地 路由表中刪除舊的所述移動(dòng)客戶端的主機(jī)路由。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，所述方法包括步驟A.在多個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)路由器中采用最小支配集算法選擇代理路由器并在特定時(shí)間更新代理路由器；B.移動(dòng)客戶端接入網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)時(shí)選擇一個(gè)最佳的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器建立關(guān)聯(lián)并由第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器將關(guān)聯(lián)信息發(fā)送到代理路由器；C.移動(dòng)客戶端因移動(dòng)而發(fā)生切換時(shí)選擇一個(gè)新的網(wǎng)狀網(wǎng)路由器作為第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器建立關(guān)聯(lián)并由第二網(wǎng)狀網(wǎng)路由器將新的關(guān)聯(lián)信息發(fā)送到代理路由器和第一網(wǎng)狀網(wǎng)路由器。通過本發(fā)明公開的一種用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的切換方法，降低了因切換而導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)信息更新的代價(jià)，提高了無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)處理移動(dòng)性的效率。
文檔編號(hào)H04W40/36GK101827410SQ20091012698
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者劉楚達(dá), 吳維剛, 曹建農(nóng), 鄒洋 申請(qǐng)人:香港理工大學(xué)