專利名稱：一種面向節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的無(wú)線mesh網(wǎng)資源分發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域，具體為一種面向節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的無(wú)線mesh 網(wǎng)資源分發(fā)方法。
背景技術(shù)：
多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Networks)作為一種動(dòng)態(tài)自組織、自配置的網(wǎng)絡(luò)，具有高度靈活性、健壯性、高帶寬、易維護(hù)等特點(diǎn)，可為用戶提供各種各樣的應(yīng)用，如寬帶家庭網(wǎng)絡(luò)、社區(qū)網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，建筑自動(dòng)化等。多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正迅速發(fā)展為主流的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，有望成為下一代無(wú)線接入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)由兩種節(jié)點(diǎn)組成，mesh路由器節(jié)點(diǎn)(mesh router)和移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)(mobile client)，如圖1所示。mesh路由器通常具有兩種基本功能，作為mesh網(wǎng)絡(luò)的骨干鏈路，完成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)功能；作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的接入節(jié)點(diǎn)(access point)，負(fù)責(zé)移動(dòng)客戶端的網(wǎng)絡(luò)接入。多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)中，mesh路由器一經(jīng)部署，一般處于準(zhǔn)靜止的狀態(tài)。與mesh路由器節(jié)點(diǎn)不同的是，移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)通常具有有限的能量和高度的移動(dòng)性。如果使用現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，移動(dòng)客戶端作為資源傳輸源節(jié)點(diǎn)時(shí)，移動(dòng)客戶端在無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)切換，切換的延時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致資源下載的中斷。切換還可能會(huì)引起資源傳輸路由的不穩(wěn)定，最終影響上層應(yīng)用的性能，如流媒體傳輸性能。因此，設(shè)計(jì)多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)中的資源分發(fā)方法時(shí)，需要將無(wú)線mesh網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)和移動(dòng)客戶端的移動(dòng)性作為重要因素進(jìn)行考慮，以提高資源下載的穩(wěn)定性，降低資源下載的延時(shí)和中斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種面向節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的無(wú)線mesh網(wǎng)資源分發(fā)方法，最大程度地消除由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性而產(chǎn)生的資源下載中斷和資源下載的不穩(wěn)定性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種面向節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的無(wú)線 mesh網(wǎng)資源分發(fā)方法，包括多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)，多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)包括若干個(gè)mesh路由器節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)通過(guò)mesh路由器節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)通信，該方法包括以下步驟步驟1 移動(dòng)客戶端將資源下載請(qǐng)求在TTL范圍內(nèi)廣播，其中TTL為常數(shù)；步驟2 收到廣播消息的mesh路由器評(píng)估自己的資源密度，并將資源密度返回給移動(dòng)客戶端，其中資源密度為mesh路由器中擁有請(qǐng)求資源的移動(dòng)客戶端數(shù)目；步驟3 將移動(dòng)客戶端的資源下載請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到當(dāng)前資源密度最大的mesh路由器；步驟4 利用mesh路由器的協(xié)調(diào)能力，由mesh路由器指定能力最強(qiáng)的擁有所需資源的移動(dòng)客戶端提供下載服務(wù)；
步驟5 當(dāng)提供下載服務(wù)移動(dòng)客戶端由于移動(dòng)而移出了 mesh路由器的范圍時(shí)， mesh路由器更新資源狀態(tài)，由該mesh路由器選擇與之關(guān)聯(lián)的目前能力最強(qiáng)的擁有所需資源的移動(dòng)客戶端繼續(xù)提供下載服務(wù)；步驟6 重復(fù)步驟5，直到該mesh路由器下已經(jīng)沒(méi)有移動(dòng)客戶端能提供下載服務(wù)；步驟7 如果請(qǐng)求下載的資源下載完畢，則結(jié)束資源分發(fā)過(guò)程，否則返回步驟1，重新選擇當(dāng)前資源密度最大的mesh路由器進(jìn)行下載。作為優(yōu)選方案，TTL為10跳。移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)的能力評(píng)估可以綜合考慮節(jié)點(diǎn)能量E、帶寬B和節(jié)點(diǎn)自身能力C等多種因素?？梢远xFim(i) = αΕ+βΒ+λ(作為移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)i的能力評(píng)估，每次mesh 路由器都選擇Fim(i)最大的節(jié)點(diǎn)i提供資源下載服務(wù)。mesh路由器更新資源狀態(tài)包括兩部分移動(dòng)客戶端向新關(guān)聯(lián)的mesh路由器發(fā)布資源；移動(dòng)客戶端向之前關(guān)聯(lián)的mesh路由器撤銷資源，即向之前關(guān)聯(lián)的mesh路由器通知自己的資源不可用。本發(fā)明提出的資源分發(fā)方法可采用Mobile IP來(lái)提供持續(xù)的服務(wù)。Mesh路由器作為Mobile IP中的家鄉(xiāng)代理和外部代理，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性都需要向mesh路由器發(fā)布位置更新和移動(dòng)更新。管理移動(dòng)性的具體流程如下當(dāng)資源請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，需要向之前的家鄉(xiāng)代理mesh路由器發(fā)布mobile IP的更新和綁定消息，從而確保數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)和該節(jié)點(diǎn)的持續(xù)通信。當(dāng)數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，則由該源節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的mesh路由器節(jié)點(diǎn)指定備份節(jié)點(diǎn)提供資源服務(wù)，所有與目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的通信數(shù)據(jù)需要都需要由該mesh路由器節(jié)點(diǎn)正確地轉(zhuǎn)發(fā)到新挑選的資源下載服務(wù)移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的資源分發(fā)方法的機(jī)理是利用mesh路由器的協(xié)調(diào)能力，將資源分發(fā)固定到擁有資源副本最多mesh路由器，即資源密度最大的mesh路由器，當(dāng)提供下載服務(wù)的源節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，由該mesh路由器節(jié)點(diǎn)指定該mesh路由器的另外一個(gè)副本節(jié)點(diǎn)提供資源下載服務(wù)，本發(fā)明能最大化地避免由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的切換而導(dǎo)致的資源下載中斷，并減少由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的重新路由造成的資源下載波動(dòng)。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境示意圖；圖3為本發(fā)明下載速率隨仿真時(shí)間的變化關(guān)系示意圖；其中MR :Mesh Router ；MC :Mesh Client。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，并通過(guò)與其他實(shí)施例的比較來(lái)驗(yàn)證本發(fā)明的有效性。仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了三種資源檢索和二種資源分發(fā)機(jī)制。其中， 所實(shí)現(xiàn)的資源檢索機(jī)制包括第一種資源檢索機(jī)制為發(fā)明所提出的資源密度敏感的資源檢索機(jī)制(簡(jiǎn)稱 Density)在進(jìn)行請(qǐng)求消息發(fā)送和確定服務(wù)mesh路由器節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中，需要進(jìn)行資源下載的移動(dòng)客戶端C1將資源下載請(qǐng)求消息發(fā)送到資源密度最大的mesh路由器節(jié)點(diǎn)R1,由R1協(xié)調(diào)并指定本mesh路由器中的移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)為C1提供資源傳輸服務(wù)。第二種資源檢索機(jī)制為隨機(jī)資源檢索(簡(jiǎn)稱Random) =C1的資源請(qǐng)求消息會(huì)隨機(jī)的發(fā)送給任意一個(gè)擁有請(qǐng)求資源的mesh路由器民，由&協(xié)調(diào)并指定本mesh路由器中的移動(dòng)客戶端為C1提供資源傳輸服務(wù)。第三種資源檢索機(jī)制為最近資源檢索(簡(jiǎn)稱Near) =C1的資源請(qǐng)求消息會(huì)發(fā)送給最近的擁有請(qǐng)求資源的mesh路由器民，由民協(xié)調(diào)并指定本mesh路由器中的移動(dòng)客戶端為 C1提供資源傳輸服務(wù)。所實(shí)現(xiàn)的資源分發(fā)機(jī)制包括第一種資源分發(fā)機(jī)制為副本備份節(jié)點(diǎn)分發(fā)機(jī)制(簡(jiǎn)稱R印lica)當(dāng)提供資源下載的節(jié)點(diǎn)C由于移動(dòng)而移出所對(duì)應(yīng)的mesh路由器R的信號(hào)覆蓋范圍時(shí)，由R指定mesh路由器中另外一個(gè)擁有資源的移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)給C1提供資源下載服務(wù)。該過(guò)程一直持續(xù)下去，直至R下沒(méi)有可以能夠提供資源的移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)，否則一直由R所在mesh路由器下的移動(dòng)客戶端為C1提供資源下載服務(wù)。第二種資源分發(fā)機(jī)制為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)分發(fā)機(jī)制(簡(jiǎn)稱Mobile)當(dāng)提供資源下載的節(jié)點(diǎn)C由于移動(dòng)而移出所對(duì)應(yīng)的mesh路由器R的信號(hào)覆蓋范圍時(shí)，C會(huì)自動(dòng)選擇mesh網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)最強(qiáng)的mesh路由器連接，完成網(wǎng)絡(luò)切換獲得重新連接后繼續(xù)給C1提供服務(wù)。將上述三種資源檢索機(jī)制和二種資源分發(fā)機(jī)制進(jìn)行組合，本文在仿真實(shí)驗(yàn)中共實(shí)現(xiàn)了 6種資源檢索和分發(fā)算法，分別標(biāo)識(shí)為Density_Iteplica，Random_Replica, Near_ Replica, Density_Mobile, Random_Mobile, Near_Mobile。在仿真軟件NCTUns上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，如圖2所示，由一個(gè)6X6的mesh路由器組成的多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)，其中mesh路由器用紅色的M進(jìn)行標(biāo)記，移動(dòng)客戶端用b進(jìn)行標(biāo)記。 在NCTUns中將這些mesh路由器都設(shè)置在一個(gè)子網(wǎng)里。每個(gè)mesh router有兩個(gè)radio，一個(gè)radio用于與其他mesh router進(jìn)行通信，一個(gè)radio用于提供移動(dòng)客戶端的AP訪問(wèn)點(diǎn)的服務(wù)。在實(shí)驗(yàn)原型圖2中，移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)53作為資源的下載節(jié)點(diǎn)。本文分別實(shí)現(xiàn)6種檢索機(jī)制和分發(fā)機(jī)制的組合實(shí)驗(yàn)。其中，在仿真試驗(yàn)的 Density_Iteplica機(jī)制中，節(jié)點(diǎn)53向資源密度最大的21號(hào)mesh路由器的索取資源。由于采用備份節(jié)點(diǎn)分發(fā)的機(jī)制，移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)41，40，39，38分別在
, [20-40], [40-60], [60-80]秒提供資源的下載服務(wù)。RandonUteplica機(jī)制中，節(jié)點(diǎn)53向11號(hào)mesh路由器索取資源。11號(hào)mesh路由器的移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)44，49，47在
，[25-53]，[53-80]秒提供資源的下載服務(wù)。Near_Iteplica機(jī)制中，節(jié)點(diǎn)53首先選取21號(hào)mesh路由器索取資源，然后向較近的8，23號(hào)mesh路由器索取資源，移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)41，42，47在W_25]，[25-53]， [53-80]秒提供資源的下載服務(wù)。Density_Mobile機(jī)制中，節(jié)點(diǎn)53向21號(hào)mesh路由器索取資源。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)41在W-80]秒提供資源的下載服務(wù)，與此同時(shí)，節(jié)點(diǎn)41在向mesh路由器6號(hào)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)。Randon^Mobile機(jī)制中，節(jié)點(diǎn)53向11號(hào)mesh路由器索取資源，移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)44在W-80]秒提供資源的下載服務(wù)，于此同時(shí)，該移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)44在向mesh路由器36號(hào)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)。Near_M0bile機(jī)制中，節(jié)點(diǎn)53向8號(hào)mesh路由器索取資源，移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)41在W-80]秒提供資源的下載服務(wù)，且移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)41在向mesh路由器6號(hào)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)。
如圖3為資源下載速率隨仿真時(shí)間的變化趨勢(shì)圖。從圖3中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)的頭10秒進(jìn)行的是仿真初始化。為了更好的衡量資源下載的性能，表1列出從11秒到80秒各種機(jī)制下的資源下載速率均值。為了反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)于平均值(mean)的離散程度，以評(píng)估資源傳輸下載的穩(wěn)定性，表1還列出從11秒到80秒各種機(jī)制下的資源下載速率的標(biāo)準(zhǔn)差。表 權(quán)利要求
1.一種面向節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的無(wú)線mesh網(wǎng)資源分發(fā)方法，包括多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)，多跳無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)包括若干個(gè)mesh路由器節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)通過(guò) mesh路由器節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)通信，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟1 移動(dòng)客戶端將資源下載請(qǐng)求在TTL范圍內(nèi)廣播，其中TTL為常數(shù)； 步驟2 收到廣播消息的mesh路由器評(píng)估自己的資源密度，并將資源密度返回給移動(dòng)客戶端，其中資源密度為mesh路由器中擁有請(qǐng)求資源的移動(dòng)客戶端數(shù)目；步驟3 將移動(dòng)客戶端的資源下載請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到當(dāng)前資源密度最大的mesh路由器； 步驟4 利用mesh路由器的協(xié)調(diào)能力，由mesh路由器指定能力最強(qiáng)的擁有所需資源的移動(dòng)客戶端提供下載服務(wù)；步驟5 當(dāng)提供下載服務(wù)移動(dòng)客戶端由于移動(dòng)而移出了 mesh路由器的范圍時(shí)，mesh路由器更新資源狀態(tài)，由該mesh路由器選擇與之關(guān)聯(lián)的目前能力最強(qiáng)的擁有所需資源的移動(dòng)客戶端繼續(xù)提供下載服務(wù)；步驟6 重復(fù)步驟5，直到該mesh路由器下已經(jīng)沒(méi)有移動(dòng)客戶端能提供下載服務(wù)； 步驟7 如果請(qǐng)求下載的資源下載完畢，則結(jié)束資源分發(fā)過(guò)程，否則返回步驟1，重新選擇當(dāng)前資源密度最大的mesh路由器進(jìn)行下載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的無(wú)線mesh網(wǎng)資源分發(fā)方法，其特征在于， 所述TTL為10跳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的無(wú)線mesh網(wǎng)資源分發(fā)方法，其特征在于， 所述步驟4和步驟5中，mesh路由器指定移動(dòng)客戶端的方法為定義Fim(i) = αΕ+βΒ+λΟ 作為移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)i的能力評(píng)估，每次mesh路由器都選擇Fim (i)最大的節(jié)點(diǎn)i提供資源下載服務(wù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的無(wú)線mesh網(wǎng)資源分發(fā)方法，其特征在于， 所述步驟5中，mesh路由器更新資源狀態(tài)包括兩部分移動(dòng)客戶端向新關(guān)聯(lián)的mesh路由器發(fā)布資源；移動(dòng)客戶端向之前關(guān)聯(lián)的mesh路由器撤銷資源，即向之前關(guān)聯(lián)的mesh路由器通知自己的資源不可用。
全文摘要
本發(fā)明屬于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域，具體公開了一種面向節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的無(wú)線mesh網(wǎng)資源分發(fā)方法，將移動(dòng)客戶端的資源下載請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到資源密度最大的mesh路由器；利用mesh路由器的協(xié)調(diào)能力，由mesh路由器指定其下的移動(dòng)客戶端提供下載服務(wù)，當(dāng)該移動(dòng)客戶端由于移動(dòng)而移出了mesh路由器的范圍時(shí)，由該mesh路由器選擇與之關(guān)聯(lián)的其它移動(dòng)客戶端節(jié)點(diǎn)繼續(xù)提供下載服務(wù)；該過(guò)程一直持續(xù)下去，直到該mesh路由器下已經(jīng)沒(méi)有移動(dòng)客戶端可以提供下載服務(wù)，再將下載請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給其他的mesh路由器，本發(fā)明能最大程度地消除由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性而產(chǎn)生的資源下載中斷和資源下載的不穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102497406SQ201110402919
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者文吉?jiǎng)? 李仁發(fā), 謝鯤 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)