專利名稱：一種用弱多徑覆蓋提高路由頑存性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad hoc)中的多路由備份技術(shù)，它以低的網(wǎng)絡(luò)開 銷和復(fù)雜性實(shí)現(xiàn)了高效、健壯的多路由備份與快速恢復(fù)。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕l繁變化的無線多跳 網(wǎng)絡(luò)中使用弱多徑覆蓋技術(shù)可以很好地應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘜?dǎo)致的路由失效問題，使得以低 的控制開銷以及時(shí)間開銷迅速恢復(fù)失效路由。因此該方法有效地提高了不穩(wěn)定無線網(wǎng)絡(luò)的 路由的頑存性和可用性。
背景技術(shù)：
移動自組織網(wǎng)絡(luò)(MANET-Mobile Ad hoc NETwork)由于具有分布式、自組織特征， 不依賴基站的建立就可以實(shí)現(xiàn)無線移動網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的特點(diǎn)，近年來廣泛用于戰(zhàn)場通信、搶險(xiǎn) 救災(zāi)、野外科考等領(lǐng)域。由于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)移動性較強(qiáng)，同時(shí)帶寬受限，路由協(xié)議因此成為 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的決定性因素。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動性造成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷變化，路由協(xié)議 要根據(jù)鏈路狀態(tài)的變化更新路由表以保持網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)同步，通過協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù) 功能保持網(wǎng)絡(luò)的健壯性。路由協(xié)議在動態(tài)情況下保持路由的穩(wěn)定性與頑存性是影響自組織 網(wǎng)絡(luò)整體性能的重要因素。由于無線網(wǎng)絡(luò)的不可靠性和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)性，傳統(tǒng)路由協(xié)議使用單一路徑的 路由算法不能適應(yīng)復(fù)雜的自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境[1]。多路徑路由算法(Multi-path Routing) 具有穩(wěn)定性高、資源分配靈活的特點(diǎn)，比單一路徑的路由算法更適合用于高負(fù)載、大規(guī)模 的網(wǎng)絡(luò)中[2]?，F(xiàn)有的無線自組網(wǎng)路由協(xié)議中，DSR(Dynamic Source Routing)協(xié)議已經(jīng) 提供了多路徑路由功能支持，當(dāng)主路由失效時(shí)，可以切換使用備用路由；A0DV-BR(Ad hoc On Demand Distance Vector-Backup Routing) [3]也提供了多路徑尋由功能。美軍軍標(biāo) MIL-STD-188-220的路由協(xié)議(以下簡稱220協(xié)議)W]同樣提供了多路由支持，允許節(jié)點(diǎn) 保留兩條相同長度的最短路徑。但是多徑算法會給網(wǎng)絡(luò)帶來額外的開銷，同時(shí)沒有考慮對 多路徑信息的過濾和優(yōu)化。多徑算法的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M織可分為“節(jié)點(diǎn)分離式”(Node Disjoint)和“鏈路分離 式”(Link Disjoint)兩種。為了簡便起見，我們把“節(jié)點(diǎn)分離式”拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)簡記為ND， “鏈路分離式”拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)簡記為LD。ND有兩種情況。在第一種情況下，源點(diǎn)到目的點(diǎn)的各條路徑中，只有源節(jié)點(diǎn)和目 的點(diǎn)相同，其余的節(jié)點(diǎn)都不相同，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)我們將其簡記為ND-1。ND-I結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在 于僅僅源點(diǎn)記錄多條路徑不會影響網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點(diǎn)，同時(shí)各條路徑相對獨(dú)立，具有較強(qiáng)的頑 存性。但ND-I結(jié)構(gòu)限制了路由信息的分布，只有源節(jié)點(diǎn)有多徑信息，這樣當(dāng)路徑上鏈路失 效時(shí)，需要通知源節(jié)點(diǎn)切換到備份的路由上。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大，路徑的長度增大后，ND-I結(jié) 構(gòu)所維護(hù)的多徑路由表工作效率不高，占用較多的網(wǎng)絡(luò)帶寬，限制了路由協(xié)議的可擴(kuò)展性。 在ND的第二種情況下，某條路徑上的所有節(jié)點(diǎn)都有可以到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的多個路由，這樣的 路徑被稱為“主路徑”(Primary I^ath)，這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)我們將其簡記為ND_2。ND-2結(jié) 構(gòu)下，每個節(jié)點(diǎn)都具有自愈能力，如果發(fā)現(xiàn)鏈路斷連，可以通過備份鏈路到達(dá)目的點(diǎn)，無需通知源節(jié)點(diǎn)，減小了協(xié)議開銷。但是ND-2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)只是一種理想情形，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中一般很 難找到符合條件的多徑結(jié)構(gòu)。在LD中，不同的由源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑上，所有的鏈路都不相同，但是可以 有相同的節(jié)點(diǎn)。LD結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湟鬀]有ND結(jié)構(gòu)高，不需要找到?jīng)]有相同節(jié)點(diǎn)的路 徑，也不需要每個主路徑上的點(diǎn)都有到達(dá)目的點(diǎn)的路徑。但是LD算法的不足之處在于多條 路徑可能存在公共節(jié)點(diǎn)，一旦公共節(jié)點(diǎn)脫網(wǎng)或者離開了原來的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，則導(dǎo)致選擇的多 條路徑同時(shí)失效。伴隨著Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，其應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大，應(yīng)用場景復(fù)雜性也不斷增加，現(xiàn) 有單一路徑路由協(xié)議應(yīng)對路由頻繁失效將越來越力不從心?？墒且陨隙嗦酚煞椒ú]有很 好地對多路由建立提出好的解決方案。因此亟需一種簡單、高效方法來對現(xiàn)狀做出一定的 改變。參考文獻(xiàn)[1]PERLMAN M R, HASS Z J, On the Impact of Alternate Path Routing for Load Balancing in Mobile Ad Hoc Networks[EB/0L], http://citeseer. ist. psu. edu/ pearImanOOimpact, html. 2000-05-23.[2]SASS P. Communications networks for the Force XXI Digitized Battlefield[EB/0L]， http://www. springerlink. com/index/G0M287124145307N. pdf. 1999-10-12.[3]ZYGMUNT J, EMIN G. Path Set Selection in Mobile Ad Hoc Networks[EB/ 0L]. Http://www. cs. hujiac. il/labs/danss/sensor/adhoc/rouitng/papadimitratos_20 02pathsetselection. pdf. 2002. Cornell University.[4]ARISTI0IS T, ZYGMUNT J. Multipath Routing in the Presence of Frequent Topological Changes [EB/0L].http://ieeexplore. ieee.org/ iel5/35/20848/00965371. pdf. 2001-11.[5]JOHNSON. D, MALTZ. D, HU Y, The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad HocNetwork(DSR)[EB/0L]. http://www.ietf.org/proceedings/02mar/I_D/ draft-ietf-manet-dsr-07. txt, 2003-04.

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是是提供一種用弱多徑覆蓋提高路由頑存性的方法，即 在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)中引入一種健壯的多路由備份方法，使得當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儗?dǎo)致路 由失效時(shí)可以使用備份路由快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通信，從而提高無線網(wǎng)絡(luò)路由的頑存性。同時(shí)該 方法與現(xiàn)有多徑路由方法相比，鏈路恢復(fù)的開銷很小，效率很高。技術(shù)方案本發(fā)明的用弱多徑覆蓋提高路由頑存性的方法分為路由請求階段、路 由應(yīng)答階段和多徑路由信息整理三個階段路由請求階段在路由請求階段，源節(jié)點(diǎn)以廣播的形式發(fā)送路由請求消息RREQ， 當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到RREQ之后，以路由源地址、路由目的地址以及廣播號為依據(jù)判斷是否接收到過 相同的RREQ，如果已收到過相同的RREQ，則不做任何處理；否則，完成以下操作1)記錄路由請求報(bào)文RREQ的上一跳節(jié)點(diǎn)；
2)記錄路由請求報(bào)文RREQ的路徑信息；3)將本節(jié)點(diǎn)添加到RREQ的路徑中；4)廣播 RREQ ；路由應(yīng)答階段目的節(jié)點(diǎn)在收到RREQ之后，以路由源地址、路由目的地址以及廣播號為依據(jù)判斷 是否接收到過相同的RREQ，如果已收到過相同的RREQ，則不做任何處理；否則，完成以下操 作1)提取RREQ的路徑信息，并將本節(jié)點(diǎn)加入該路徑信息，得到主路徑；2)以單播的方式通過路由應(yīng)答消息RREP，將路徑信息發(fā)送給該RREQ的上一跳節(jié)占.^ \\\ 中間節(jié)點(diǎn)接收到路由應(yīng)答消息RREP時(shí)，記錄RREP中攜帶的路由路徑信息，并向記 錄的RREQ上一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該RREP ；如果中間節(jié)點(diǎn)通過偵聽到路由應(yīng)答消息RREP，則進(jìn)行多路徑路由信息整理階段；多徑路由信息整理階段各中間節(jié)點(diǎn)χ首先對收到并記錄的所有從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的路徑ΡΜ，針對它的鄰 居點(diǎn)1做分離運(yùn)算SP (Pio., y) = Py,J ；其中，SP為路徑分離操作，只要y在Pi, j上，則Py,」就 為從y到j(luò)的路徑；如果y不在Py上，則Py = Φ，然后再對收到的路徑集合做合并運(yùn)算 MP (Pi,χ，Px,y) = Pijy, MP (Pi,y，Py,k) = Pijk ；其中，MP為路徑合并操作，k為某目的地；合并過 程中進(jìn)行環(huán)路檢查，如果出現(xiàn)環(huán)路，則刪除該路徑；最后得到的路徑信息為經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)χ 以及它的鄰居y的路徑Pu，然后該路徑作為路由應(yīng)答消息RREP發(fā)送給上游節(jié)點(diǎn)；所有節(jié)點(diǎn)將收到的Pi, k信息與存儲的路徑庫進(jìn)行比對，滿足以下兩條件之一則存 儲該路徑1)路徑庫里沒有以i為源點(diǎn)，以k為終點(diǎn)的路徑；2)路徑庫里有以i為源點(diǎn)，以k為終點(diǎn)的路徑，但是路徑信息里至少有一個以上節(jié) 點(diǎn)與收到的Piik不同；存儲的路徑即構(gòu)成弱多徑覆蓋，在網(wǎng)絡(luò)中假設(shè)Pi,k路徑上某鏈路或節(jié)點(diǎn)斷開后，通 過查詢相同Pi,k路徑庫，選擇不經(jīng)過該鏈路和節(jié)點(diǎn)的備份路徑，從而實(shí)現(xiàn)在通路上某鏈路或 結(jié)點(diǎn)斷開后的快速路由恢復(fù)。中間節(jié)點(diǎn)采用路徑分離和路徑合并操作，從而形成多條局部路徑有差異的弱多徑 路由，使某鏈路或節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，不需要回溯到源點(diǎn)，通過它的鄰居即可獲得新的路徑的方 法。有益效果本發(fā)明通過在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由中引入一種新的多路由發(fā)現(xiàn)與備份策 略，提高了 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由的可用性。弱多徑覆蓋方法結(jié)合反應(yīng)式路由協(xié)議，可以在路由 發(fā)現(xiàn)過程中以低的開銷建立健壯的多路由備份。一旦節(jié)點(diǎn)移動、節(jié)點(diǎn)失效等原因?qū)е铝寺?由失效，發(fā)現(xiàn)路由失效的節(jié)點(diǎn)便可迅速切換至備份路由繼續(xù)通信。使用弱多徑覆蓋方法可 以在很大程度上避免路由失效后的路由重建過程，提高了網(wǎng)絡(luò)路由的頑存性和可用性。并 且，該方法允許發(fā)現(xiàn)路由失效的節(jié)點(diǎn)本地切換路由，而不必要求源節(jié)點(diǎn)參與路由切換，這進(jìn) 一步提高了使用多路由策略的靈活性以及路由恢復(fù)的效率。


圖1:弱多徑覆蓋示意圖。圖2 反應(yīng)式路由協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)過程示意圖。圖3 弱多徑覆蓋多路由備份建立示意圖。圖4 弱多徑覆蓋與ND、LD性能比較圖。
具體實(shí)施例方式用弱多徑覆蓋提高路由頑存性的方法是一種多徑路由策略，其建立的路由備份具 有很好的健壯性。弱多徑覆蓋方法建立的多路由可描述如定義2 定義1 源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑P上，節(jié)點(diǎn)i與源節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)小于節(jié)點(diǎn)j到源節(jié) 點(diǎn)的跳數(shù)，則稱節(jié)點(diǎn)i為節(jié)點(diǎn)j的上游節(jié)點(diǎn)。定義2 如果節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)B之間的多路徑集Ams，滿足以下條件，則稱存在關(guān)于節(jié) 點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)B的弱多徑覆蓋。1 存在主路徑，且主路徑為最短路徑；2 主路徑上除目的節(jié)點(diǎn)的上游鄰居外，每一個上游節(jié)點(diǎn)都存在著至少兩條到達(dá)下 游節(jié)點(diǎn)的路徑；弱多徑覆蓋主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)“弱”是由于選擇的多徑?jīng)]有節(jié)點(diǎn)分離和鏈路分離的 約束，只要有一個節(jié)點(diǎn)或鏈路不同就認(rèn)為是不同的路徑；“覆蓋”體現(xiàn)在主路徑上除目的節(jié) 點(diǎn)的上游鄰居外的每一個節(jié)點(diǎn)都有到下游節(jié)點(diǎn)的備份路徑。弱多徑覆蓋的算法可以與很多現(xiàn)有路由協(xié)議機(jī)制結(jié)合。以DSR路由協(xié)議為例，弱 多徑覆蓋可以與現(xiàn)有的成熟MANET路由協(xié)議DSR[5]相結(jié)合，在協(xié)議原型基礎(chǔ)上做改進(jìn)。其 中，DSR算法屬于反應(yīng)式路由算法(Reactive Routing)，利用了源點(diǎn)選路技術(shù)，同時(shí)帶有監(jiān) 聽能力，能夠?qū)⒂杏玫穆酚尚畔⒓皶r(shí)放入本地的緩存表項(xiàng)中。DSR算法的尋由過程可以分為 兩個階段，首先是尋由請求階段，請求報(bào)文RREQ(路由請求報(bào)文Route REQuest)以廣播的 形式在網(wǎng)絡(luò)中傳播，中間結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)RREQ報(bào)文，并記錄節(jié)點(diǎn)信息；目的節(jié)點(diǎn)收到RREQ報(bào)文后， 進(jìn)入應(yīng)答階段。目的節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)以單播的形式發(fā)送應(yīng)答報(bào)文RREP (路由應(yīng)答報(bào)文Route REPly)，過程如圖2所示。實(shí)現(xiàn)弱多徑覆蓋方法，需要在原始DSR協(xié)議基礎(chǔ)上做以下修改(1)在DSR中加入了 RREP的偵聽機(jī)制。在弱多徑覆蓋中，節(jié)點(diǎn)不僅要接收發(fā)送給 自己的RREP，同時(shí)還要處理偵聽到的目的地址不是自己的RREP。正是通過分析和處理偵聽 到的RREP的路徑信息，弱多徑覆蓋方法才建立起多條不同的路由路徑。(2)處理接收到的RREQ和偵聽得到的RREP，并通過路徑分離和路徑并合的方法成 生新的路由。節(jié)點(diǎn)在接收到RREQ時(shí)記錄上游節(jié)點(diǎn)、路徑以及跳數(shù)等信息。當(dāng)節(jié)點(diǎn)偵聽到 RREP時(shí)，其根據(jù)記錄的RREQ的路徑信息和偵聽得到的RREP中的路徑信息建立不同于RREP 中路徑的備份路由路徑，并通過RREP將備份路由路徑通告其上游節(jié)點(diǎn)。與其他路由協(xié)議的結(jié)合方法可參考DSR路由協(xié)議方法設(shè)計(jì)，在此不再贅述。圖1 弱多徑覆蓋示意圖。弱多徑覆蓋方法生成的路徑中，跳數(shù)最短的一條路徑稱 為主路徑。主路徑上除目的節(jié)點(diǎn)上游鄰居外的所有節(jié)點(diǎn)都擁有至少一條到其下游節(jié)點(diǎn)的備 份路徑；
圖2 反應(yīng)式路由協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)過程示意圖。該路由發(fā)現(xiàn)過程包括路由請求消 息RREQ的傳輸以及路由應(yīng)答消息RREP的回傳。RREQ是以廣播的形式發(fā)送出去并最終到達(dá) 目的節(jié)點(diǎn)的。節(jié)點(diǎn)在接收到RREQ時(shí)將本節(jié)點(diǎn)添加到RREQ的路徑中并轉(zhuǎn)發(fā)出去。目的節(jié)點(diǎn) 在接收到RREQ后以單播的形式將RREP發(fā)送回源節(jié)點(diǎn)。所建立路徑上的節(jié)點(diǎn)和及源節(jié)點(diǎn)在 接收到RREP時(shí)形成到目的節(jié)點(diǎn)的路由。圖3 弱多徑覆蓋多路由備份建立示意圖。在路由請求階段，節(jié)點(diǎn)G從節(jié)點(diǎn)F接收 RREQ，學(xué)習(xí)到可用路徑A- > B- > F。在路由應(yīng)答階段，節(jié)點(diǎn)G偵聽到節(jié)點(diǎn)D發(fā)送給節(jié)點(diǎn)C 的RREP，學(xué)習(xí)到源節(jié)點(diǎn)A到目的E的路由路徑為A- > B- > C- > D- > E。節(jié)點(diǎn)G獲得新 的源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑A- > B- > F- > G- > D- > E后，通告節(jié)點(diǎn)F。節(jié)點(diǎn)F通告節(jié) 點(diǎn)B。主路徑上節(jié)點(diǎn)B獲得到其下游節(jié)點(diǎn)D的備份路由路徑B- > F- > G- > D。圖4 弱多徑覆蓋與ND、LD性能比較圖。當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由失效時(shí)，首 先考慮切換到本地的備份路由上繼續(xù)工作。如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)沒有備份路由，那么只能回退到 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的上游節(jié)點(diǎn)以繼續(xù)嘗試路由切換。每一次回退都會耗費(fèi)網(wǎng)絡(luò)以及時(shí)間開銷，回退 越少表示修復(fù)路由效率越高。因此可以用路由失效后切換路由所需的回退數(shù)作為多徑路由 好壞的一種衡量標(biāo)準(zhǔn)。從圖4可以看到，采用弱多徑方法，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)150-400左右時(shí)，平均回退節(jié)點(diǎn) 在2跳左右，而采用節(jié)點(diǎn)分離方法回退結(jié)點(diǎn)在10-20跳，平均為15跳左右，鏈路分離方法平 均回退結(jié)點(diǎn)在2-16跳，平均為10跳左右。弱多徑方法的開銷比鏈路分離方法和節(jié)點(diǎn)分離 方法效率提高5倍以上，恢復(fù)速度也相應(yīng)地提高5倍。本發(fā)明的具體實(shí)施分為路由請求階段、路由應(yīng)答階段和多徑路由信息整理階段。1 路由請求階段在路由請求階段，源節(jié)點(diǎn)以廣播的形式發(fā)送路由請求消息RREQ。當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到RREQ 之后，以路由源地址、路由目的地址以及廣播號為依據(jù)判斷是否接收到過相同的RREQ。如果 已收到過相同的RREQ，則不做任何處理；否則，完成以下操作(1)記錄路由請求報(bào)文RREQ的上一跳節(jié)點(diǎn)；(2)記錄路由請求報(bào)文RREQ的路徑信息；(3)將本節(jié)點(diǎn)添加到RREQ的路徑中；(4)廣播 RREQ。2 路由應(yīng)答階段2. 1目的節(jié)點(diǎn)在收到RREQ之后，以路由源地址、路由目的地址以及廣播號為依據(jù) 判斷是否接收到過相同的RREQ。如果已收到過相同的RREQ，則不做任何處理；否則，完成以 下操作(1)提取RREQ的路徑信息，并將本節(jié)點(diǎn)加入該路徑信息，得到主路徑；(2)以單播的方式通過RREP將路徑信息發(fā)送給該RREQ的上一跳節(jié)點(diǎn)；2. 2節(jié)點(diǎn)接收到路由應(yīng)答消息RREP時(shí)，節(jié)點(diǎn)記錄RREP中攜帶的路由路徑信息，并 向記錄的RREQ上一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該RREP。2. 2如果節(jié)點(diǎn)通過偵聽到路由應(yīng)答消息RREP，則進(jìn)行多路徑建立操作。對于RREP 的處理方法可以描述如下定義3 路徑子集分離運(yùn)算SP(Pi,」，y) = Py,」，節(jié)點(diǎn)i為上游節(jié)點(diǎn)，j為下游節(jié)點(diǎn)，y為路徑Pi,」上的一點(diǎn)。定義4:路徑子集合并運(yùn)算MP(Pi^Pyik) =Piiko如圖3所示，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)分別是A和E，節(jié)點(diǎn)G緩存的RREQ來自節(jié)點(diǎn)F，RREQ 中的路徑信息記為PA,F。節(jié)點(diǎn)G偵聽到節(jié)點(diǎn)D發(fā)送的路由應(yīng)答消息，路由應(yīng)答消息攜帶路徑 Pu，對其做路徑子集分離運(yùn)算SP (PA,E，D) = PD, E。將得到的子路徑信息做合并運(yùn)算MP (PA, f'Pf.g) =pa,g，mp(pa,g，pg,d) =PA,i^nMP(pA,D，pD,E) =P' A,E。將得到的路徑信息作為路由 應(yīng)答消息RREP發(fā)送給上游節(jié)點(diǎn)。所有節(jié)點(diǎn)將收到的Pi,k信息與存儲的路徑庫進(jìn)行比對。滿足以下兩條件之一則存 儲該路徑(1)路徑庫里沒有以i為源點(diǎn)，以k為終點(diǎn)的路徑；(2)路徑庫里有以i為源點(diǎn)，以k為終點(diǎn)的路徑，但是路徑信息里至少有一個以上 節(jié)點(diǎn)與收到的Pu不同。存儲的路徑即構(gòu)成弱多徑覆蓋。在網(wǎng)絡(luò)中假設(shè)Pi, k路徑上某鏈路或節(jié)點(diǎn)斷開后， 通過查詢相同Pi,k路徑庫，選擇不經(jīng)過該鏈路和節(jié)點(diǎn)的備份路徑，從而實(shí)現(xiàn)在通路上某鏈路 或結(jié)點(diǎn)斷開后的快速路由恢復(fù)；3 多徑路由信息整理階段由弱頂點(diǎn)覆蓋的性質(zhì)可以知道，主路徑上的不同鏈路或不同子路徑都有數(shù)目不等 的備份鏈路或路徑，整個路徑的穩(wěn)定性取決于備份最少的路徑或鏈路。因此，對于某段子路 徑或鏈路而言，備份路徑的數(shù)目并不是越多越好，備份過多反而會增大網(wǎng)絡(luò)開銷。同時(shí)，由 前面的分析可知，路徑的長度越長，穩(wěn)定性越差，所以備份路徑同樣應(yīng)該盡量減小長度。多 徑路由信息整理的主要內(nèi)容就是，對路徑長度過長的備份路徑進(jìn)行舍棄，以及控制備份路 徑的數(shù)目保留長度較短的路徑。
權(quán)利要求
1.一種用弱多徑覆蓋提高路由頑存性的方法，其特征在于該方法分為路由請求階段、 路由應(yīng)答階段和多徑路由信息整理三個階段路由請求階段在路由請求階段，源節(jié)點(diǎn)以廣播的形式發(fā)送路由請求消息RREQ，當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到RREQ之 后，以路由源地址、路由目的地址以及廣播號為依據(jù)判斷是否接收到過相同的RREQ，如果已 收到過相同的RREQ，則不做任何處理；否則，完成以下操作1)記錄路由請求報(bào)文RREQ的上一跳節(jié)點(diǎn)；2)記錄路由請求報(bào)文RREQ的路徑信息；3)將本節(jié)點(diǎn)添加到RREQ的路徑中；4)廣播RREQ ；路由應(yīng)答階段目的節(jié)點(diǎn)在收到RREQ之后，以路由源地址、路由目的地址以及廣播號 為依據(jù)判斷是否接收到過相同的RREQ，如果已收到過相同的RREQ，則不做任何處理；否則， 完成以下操作1)提取RREQ的路徑信息，并將本節(jié)點(diǎn)加入該路徑信息，得到主路徑；2)以單播的方式通過路由應(yīng)答消息RREP，將路徑信息發(fā)送給該RREQ的上一跳節(jié)點(diǎn)；中 間節(jié)點(diǎn)接收到路由應(yīng)答消息RREP時(shí)，記錄RREP中攜帶的路由路徑信息，并向記錄的RREQ 上一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該RREP ；如果中間節(jié)點(diǎn)通過偵聽到路由應(yīng)答消息RREP，則進(jìn)行多路徑路由 信息整理階段；多徑路由信息整理階段各中間節(jié)點(diǎn)ζ首先對收到并記錄的所有從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的路徑仏·，針對它的鄰居點(diǎn)7做分離運(yùn)算評(仏^) = ^/ ；其中，SP為路徑分離操作，只要_7在茂/ 上，則《/就為從7到j(luò)的路徑；如果7不在、上，則、=Φ ,然后再對收到的路徑集合做 合并運(yùn)算1^( , ) = ，MP(FlrPyj) = I ；其中，,為路徑合并操作』為某目的地； 合并過程中進(jìn)行環(huán)路檢查，如果出現(xiàn)環(huán)路，則刪除該路徑；最后得到的路徑信息為經(jīng)過中間 節(jié)點(diǎn)χ以及它的鄰居的路徑At ,然后該路徑作為路由應(yīng)答消息β,發(fā)送給上游節(jié)點(diǎn)；所有節(jié)點(diǎn)將收到的乓^信息與存儲的路徑庫進(jìn)行比對，滿足以下兩條件之一則存儲該路徑1)路徑庫里沒有以i為源點(diǎn)，以A為終點(diǎn)的路徑；2)路徑庫里有以i為源點(diǎn)，以A為終點(diǎn)的路徑，但是路徑信息里至少有一個以上節(jié)點(diǎn)與 收到的^lt不同；存儲的路徑即構(gòu)成弱多徑覆蓋，在網(wǎng)絡(luò)中假設(shè)^lt路徑上某鏈路或節(jié)點(diǎn)斷開后，通過查詢相同路徑庫，選擇不經(jīng)過該鏈路和節(jié)點(diǎn)的備份路徑，從而實(shí)現(xiàn)在通路上某鏈路或結(jié)點(diǎn)斷開后的快速路由恢復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用弱多徑覆蓋提高路由頑存性的方法，其特征在于所述的中 間節(jié)點(diǎn)采用路徑分離和路徑合并操作，從而形成多條局部路徑有差異的弱多徑路由，使某 鏈路或節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，不需要回溯到源點(diǎn)，通過它的鄰居即可獲得新的路徑的方法。
全文摘要
一種用弱多徑覆蓋提高路由頑存性的方法分為路由請求階段、路由應(yīng)答階段和多徑路由信息整理三個階段本發(fā)明通過在AdHoc網(wǎng)絡(luò)路由中引入一種新的多路由發(fā)現(xiàn)與備份策略，提高了AdHoc網(wǎng)絡(luò)的路由的可用性。弱多徑覆蓋方法結(jié)合反應(yīng)式路由協(xié)議，可以在路由發(fā)現(xiàn)過程中以低的開銷建立健壯的多路由備份。一旦節(jié)點(diǎn)移動、節(jié)點(diǎn)失效等原因?qū)е铝寺酚墒Вl(fā)現(xiàn)路由失效的節(jié)點(diǎn)便可迅速切換至備份路由繼續(xù)通信。使用弱多徑覆蓋方法可以在很大程度上避免路由失效后的路由重建過程，提高了網(wǎng)絡(luò)路由的頑存性和可用性。并且，該方法允許發(fā)現(xiàn)路由失效的節(jié)點(diǎn)本地切換路由，而不必要求源節(jié)點(diǎn)參與路由切換，這進(jìn)一步提高了使用多路由策略的靈活性以及路由恢復(fù)的效率。
文檔編號H04W24/04GK102056209SQ20111000835
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者楊盤隆, 王海, 董超, 錢睿, 陳晨 申請人:中國人民解放軍理工大學(xué)