基于主動(dòng)路由算法的manet網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于主動(dòng)路由算法的移動(dòng)自組織MANET網(wǎng)絡(luò)中主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法，屬于無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。其具體操作步驟為：(1)建立本地路由表。(2)選擇主控節(jié)點(diǎn)。(3)主控節(jié)點(diǎn)工作。(4)更新主控節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明提出的基于主動(dòng)路由算法的MANET網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法與已有方法相比較，具有運(yùn)算負(fù)擔(dān)非常小、自動(dòng)更新主控節(jié)點(diǎn)以及便于在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于主動(dòng)路由算法的MANET網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于主動(dòng)路由算法的移動(dòng)自組織(MANET)網(wǎng)絡(luò)中主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法，屬于無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)自組織(Mobile Ad hoc Networks, MANET)網(wǎng)絡(luò)是一種移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)，是移動(dòng)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的一種類型。作為一種無中心、分布式控制的網(wǎng)絡(luò)，MANET網(wǎng)絡(luò)是一種自治無線多跳網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，可以在不利用或不便利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況，提供一種通信支撐環(huán)境，拓寬了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)合。
[0003]具體來講，MANET網(wǎng)絡(luò)是由一組帶有無線收發(fā)信息裝置的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，它不依賴于預(yù)設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)利用自身的無線收發(fā)設(shè)備交換信息，當(dāng)相互之間不在彼此的通信范圍內(nèi)時(shí)，可以借助其它中間節(jié)點(diǎn)的中繼(Relay)來實(shí)現(xiàn)多跳通信。中間節(jié)點(diǎn)幫助其它節(jié)點(diǎn)中繼時(shí)，先接收前一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的分組，然后在向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)以實(shí)現(xiàn)中繼，所以也稱為分組無線網(wǎng)或多跳網(wǎng)。無線自組織網(wǎng)是一個(gè)多跳的臨時(shí)性無中心網(wǎng)絡(luò)，可以在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)快速構(gòu)建，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以自由移動(dòng)、地位相等。
[0004]MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)MANET節(jié)點(diǎn)兼?zhèn)渎酚善骱陀脩艚K端2種功能。一方面，節(jié)點(diǎn)作為主機(jī)運(yùn)行面向用戶的應(yīng)用程序；另一方面，節(jié)點(diǎn)作為路由器需要運(yùn)行相關(guān)的路由協(xié)議。
[0005]MANET節(jié)點(diǎn)兼顧路由器的功能，所以每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有本地路由表，來實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)的通信；并且節(jié)點(diǎn)通過路由協(xié)議實(shí)時(shí)更新維護(hù)本地路由表，以應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化。為了滿足MANET網(wǎng)絡(luò)對(duì)路由協(xié)議的較高要求，直接采用傳統(tǒng)的距離矢量路由算法和鏈路狀態(tài)路由算法已不能適應(yīng)動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及物理、鏈路、網(wǎng)絡(luò)層之間的相互影響。若干已被提出的具有實(shí)用性的MANET的路由算法主要分為兩類:表驅(qū)動(dòng)路由和按需驅(qū)動(dòng)路由。表驅(qū)動(dòng)協(xié)議又稱主動(dòng)路由協(xié)議或者先驗(yàn)式路由協(xié)議。其原理是每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)一張包含到達(dá)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)路由信息的路由表。源節(jié)點(diǎn)一旦需要發(fā)送報(bào)文，便可以立即獲得到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，更新路由表信息，并把這個(gè)更新消息傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，該協(xié)議具有路由請(qǐng)求延遲低，路由開銷大的特點(diǎn)。
[0006]最優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由協(xié)議(Optimized Link State Routing, 0LSR)協(xié)議是一種基于鏈路狀態(tài)算法的主動(dòng)路由協(xié)議。為了彌補(bǔ)主動(dòng)路由開銷大的缺點(diǎn)，OLSR協(xié)議有效限制MANET網(wǎng)絡(luò)中的廣播。其工作原理為:網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)只選擇自己鄰居節(jié)點(diǎn)的一個(gè)子集，作為多點(diǎn)中繼集(MPR);只有作為MPR的節(jié)點(diǎn)才能產(chǎn)生鏈路狀態(tài)信息。正是通過節(jié)點(diǎn)不斷選擇自己的MPR或該節(jié)點(diǎn)作為其它節(jié)點(diǎn)的MPR對(duì)廣播信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并根據(jù)這些信息計(jì)算通過的最短路徑，最終到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。OLSR更適合于節(jié)點(diǎn)密度大的網(wǎng)絡(luò)，使得路由管理更加有效。
[0007]與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比MANET網(wǎng)絡(luò)具有顯著特點(diǎn):
[0008](I)自組織[0009]MANET網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)通過分布式算法來協(xié)調(diào)彼此的行為，無需人工干預(yù)和任何其它預(yù)置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，可以在任何時(shí)刻任何地方快速展開并自動(dòng)組網(wǎng)。
[0010](2)無中心
[0011]MANET網(wǎng)絡(luò)不存在類似基站的集中網(wǎng)絡(luò)中心控制點(diǎn)，沒有嚴(yán)格的控制中心，節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入和離開網(wǎng)絡(luò)。任何單個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，具有很強(qiáng)的抗毀性。
[0012](3)多跳路由
[0013]由于節(jié)點(diǎn)無線通信覆蓋范圍有限，因此當(dāng)它要與其覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，需要中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)。此外MANET網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通節(jié)點(diǎn)協(xié)作完成的，而不是由專用的路由設(shè)備(如路由器)完成的。
[0014](4)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br>
[0015]MANET網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠以任意速度和任意方式在網(wǎng)中移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆S時(shí)可能發(fā)生變化，而且變化的方式和速度都難以預(yù)測(cè)。
[0016]基于以上MANET網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，MANET網(wǎng)絡(luò)普遍應(yīng)用于救援、會(huì)議、戰(zhàn)場(chǎng)、探險(xiǎn)、遠(yuǎn)距離或危險(xiǎn)環(huán)境中的目標(biāo)監(jiān)控等場(chǎng)合，特別運(yùn)用于軍事指揮、監(jiān)控活動(dòng)。在使用MANET網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和指揮，必須在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)主控節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通告信息的發(fā)送和拓?fù)錉顟B(tài)信息的收集，同時(shí)負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各點(diǎn)發(fā)送管理行為和獲取管理信息。作為主控節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也具有MANET節(jié)點(diǎn)的一切特性，因此在控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行期間，主控節(jié)點(diǎn)可能隨時(shí)離開網(wǎng)絡(luò)或者發(fā)生單點(diǎn)故障等，針對(duì)這種情況，必須重新選擇出新的主控節(jié)點(diǎn)，以保障對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和管理。
[0017]目前選擇主控節(jié)點(diǎn)的方法主要是通過人為設(shè)定，該方法的缺點(diǎn)是:主控節(jié)點(diǎn)可能隨時(shí)離開網(wǎng)絡(luò)或者發(fā)生單點(diǎn)故障等，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能大幅下降，因此需要提供一種能夠自動(dòng)、實(shí)時(shí)調(diào)整主控節(jié)點(diǎn)的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0018]本發(fā)明的目的是提出一種基于主動(dòng)路由算法的MANET網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法。
[0019]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0020]一種基于主動(dòng)路由算法的MANET網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法，其具體操作步驟為:
[0021]步驟一、建立本地路由表。
[0022]移動(dòng)自組織(MANET)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用最優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由協(xié)議(OLSR)協(xié)議周期性地主動(dòng)更新本地路由表，并周期性的向MANET網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送廣播來聲明本節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的位置，從而對(duì)本地路由信息及時(shí)更新。所述本地路由表中包含的信息有:目的IP地址、下一跳IP地址和經(jīng)過的跳數(shù)。
[0023]所述目的IP地址是MANET網(wǎng)絡(luò)中與本節(jié)點(diǎn)能夠建立通信聯(lián)系的其它節(jié)點(diǎn)IP地址。
[0024]所述下一跳IP地址是MANET網(wǎng)絡(luò)中與本節(jié)點(diǎn)能夠直接通信的其它節(jié)點(diǎn)IP地址
[0025]所述經(jīng)過的跳數(shù)是本節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過的中間節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)加I。[0026]步驟二、選擇主控節(jié)點(diǎn)。
[0027]在步驟一操作的基礎(chǔ)上，MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，從其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中選擇IP地址最小的節(jié)點(diǎn)作為主控節(jié)點(diǎn)。IP地址最小的節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是在網(wǎng)絡(luò)中停留時(shí)間最長(zhǎng)、最穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn)。
[0028]經(jīng)過此步驟的操作，MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)選取的主控節(jié)點(diǎn)為同一節(jié)點(diǎn)。
[0029]步驟三、主控節(jié)點(diǎn)工作。
[0030]在步驟二操作基礎(chǔ)上，主控節(jié)點(diǎn)控制整個(gè)MANET網(wǎng)絡(luò)工作，其經(jīng)過路由表中的最短路徑向MANET網(wǎng)絡(luò)中的任意被控節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；MANET網(wǎng)絡(luò)中的被控節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過本地路由表中的最短路徑向主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0031]步驟四、更新主控節(jié)點(diǎn)。
[0032]在步驟三的基礎(chǔ)上，MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的正常工作節(jié)點(diǎn)的IP地址，并判斷是否需要重新選擇主控節(jié)點(diǎn)。如果當(dāng)前主控節(jié)點(diǎn)工作異?；蛘唠x開網(wǎng)絡(luò)，則節(jié)點(diǎn)的本地路由表通過OLSR協(xié)議進(jìn)行更新，此時(shí)從其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中選擇IP地址最小的節(jié)點(diǎn)作為主控節(jié)點(diǎn)。否則，不進(jìn)行主控節(jié)點(diǎn)的更新操作。
[0033]通過上述步驟的操作，MANET網(wǎng)絡(luò)中能夠自動(dòng)、實(shí)時(shí)調(diào)整主控節(jié)點(diǎn)。
[0034]有益效果
[0035]本發(fā)明提出的基于主動(dòng)路由算法的MANET網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法與已有方法相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0036](I)基于主動(dòng)路由算法，并且僅在路由表的目的節(jié)點(diǎn)IP地址中選擇出最小IP地址，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)增加的運(yùn)算負(fù)擔(dān)非常小，便于在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)施。
[0037](2)實(shí)時(shí)獲取網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及節(jié)點(diǎn)信息，并可以根據(jù)選擇策略，自動(dòng)更新主控節(jié)點(diǎn)，從而保證了對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正?？刂啤?br>
[0038](3)由于MANET節(jié)點(diǎn)的IP地址可以指定，因此每次自動(dòng)選取的主控節(jié)點(diǎn)是可以預(yù)知的，從而保證了控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的有效性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中的基于主動(dòng)路由算法的MANET網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]為了更好的說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過I個(gè)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0041]本實(shí)施例中的基于主動(dòng)路由算法的MANET網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法，其流程圖如圖1所示，其具體操作步驟為:
[0042]步驟一、建立本地路由表。
[0043]移動(dòng)自組織(MANET)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用最優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由協(xié)議(OLSR)協(xié)議周期性地主動(dòng)更新本地路由表，并周期性的向MANET網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送廣播來聲明本節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的位置，從而對(duì)本地路由信息及時(shí)更新。所述本地路由表中包含的信息有:目的IP地址、下一跳IP地址和經(jīng)過的跳數(shù)。
[0044]步驟二、選擇主控節(jié)點(diǎn)。
[0045]在步驟一操作的基礎(chǔ)上，MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，從其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中選擇IP地址最小的節(jié)點(diǎn)作為主控節(jié)點(diǎn)。IP地址比較大小時(shí)，將IP地址作為字符串或文本進(jìn)行比較。
[0046]步驟三、主控節(jié)點(diǎn)工作。
[0047]在步驟二操作基礎(chǔ)上，主控節(jié)點(diǎn)控制整個(gè)MANET網(wǎng)絡(luò)工作，其經(jīng)過路由表中的最短路徑向MANET網(wǎng)絡(luò)中的任意被控節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；MANET網(wǎng)絡(luò)中的被控節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過本地路由表中的最短路徑向主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0048]步驟四、更新主控節(jié)點(diǎn)。
[0049]在步驟三的基礎(chǔ)上，MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的正常工作節(jié)點(diǎn)的IP地址，并判斷是否需要重新選擇主控節(jié)點(diǎn)。如果當(dāng)前主控節(jié)點(diǎn)工作異?；蛘唠x開網(wǎng)絡(luò)，則節(jié)點(diǎn)的本地路由表通過OLSR協(xié)議進(jìn)行更新，此時(shí)從其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中選擇IP地址最小的節(jié)點(diǎn)作為主控節(jié)點(diǎn)。否則，不進(jìn)行主控節(jié)點(diǎn)的更新操作。
[0050]通過上述步驟的操作，MANET網(wǎng)絡(luò)中能夠自動(dòng)、實(shí)時(shí)調(diào)整主控節(jié)點(diǎn)。
[0051]本發(fā)明的主要內(nèi)容已通過上述優(yōu)選實(shí)例作了詳細(xì)介紹，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于主動(dòng)路由算法的MANET網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)選擇方法，其特征在于:其具體操作步驟為: 步驟一、建立本地路由表； 移動(dòng)自組織MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用最優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由協(xié)議OLSR協(xié)議周期性地主動(dòng)更新本地路由表，并周期性的向MANET網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送廣播來聲明本節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的位置，從而對(duì)本地路由信息及時(shí)更新；所述本地路由表中包含的信息有:目的IP地址、下一跳IP地址和經(jīng)過的跳數(shù)； 所述目的IP地址是MANET網(wǎng)絡(luò)中與本節(jié)點(diǎn)能夠建立通信聯(lián)系的其它節(jié)點(diǎn)IP地址； 所述下一跳IP地址是MANET網(wǎng)絡(luò)中與本節(jié)點(diǎn)能夠直接通信的其它節(jié)點(diǎn)IP地址 所述經(jīng)過的跳數(shù)是本節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過的中間節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)加I ; 步驟二、選擇主控節(jié)點(diǎn)； 在步驟一操作的基礎(chǔ)上，MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，從其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中選擇IP地址最小的節(jié)點(diǎn)作為主控節(jié)點(diǎn)；IP地址最小的節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是在網(wǎng)絡(luò)中停留時(shí)間最長(zhǎng)、最穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn)； 經(jīng)過此步驟的操作，MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)選取的主控節(jié)點(diǎn)為同一節(jié)點(diǎn)； 步驟三、主控節(jié)點(diǎn)工作； 在步驟二操作基礎(chǔ)上，主控節(jié)點(diǎn)控制整個(gè)MANET網(wǎng)絡(luò)工作，其經(jīng)過路由表中的最短路徑向MANET網(wǎng)絡(luò)中的任意被控節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；MANET網(wǎng)絡(luò)中的被控節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過本地路由表中的最短路徑向主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)； 步驟四、更新主控節(jié)點(diǎn)； 在步驟三的基礎(chǔ)上，MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的正常工作節(jié)點(diǎn)的IP地址，并判斷是否需要重新選擇主控節(jié)點(diǎn)；如果當(dāng)前主控節(jié)點(diǎn)工作異?；蛘唠x開網(wǎng)絡(luò)，則節(jié)點(diǎn)的本地路由表通過OLSR協(xié)議進(jìn)行更新，此時(shí)從其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中選擇IP地址最小的節(jié)點(diǎn)作為主控節(jié)點(diǎn)；否則，不進(jìn)行主控節(jié)點(diǎn)的更新操作； 通過上述步驟的操作，MANET網(wǎng)絡(luò)中能夠自動(dòng)、實(shí)時(shí)調(diào)整主控節(jié)點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】H04W40/02GK103929789SQ201410144162
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】張全新, 高越, 譚毓安, 馬忠梅, 李元章 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)