本發(fā)明涉及一種無線多跳網(wǎng)絡(luò)中基于服務(wù)質(zhì)量的層次路由的方法。

背景技術(shù)：

OLSR協(xié)議（Optimized Link State Routing Protocol）主要用于MANET網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad hoc network)，根據(jù)MANET的要求，在傳統(tǒng)的LS（Link state）協(xié)議的基礎(chǔ)上優(yōu)化的。

OLSR協(xié)議中的關(guān)鍵概念是多點(diǎn)轉(zhuǎn)播（MPRs），MPRs是為了避免過多消息在網(wǎng)絡(luò)中廣播而挑選出來轉(zhuǎn)發(fā)消息的節(jié)點(diǎn)。傳統(tǒng)的鏈路狀態(tài)協(xié)議中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都轉(zhuǎn)發(fā)它收到的第一個(gè)消息。相比之下，OLSR很大程度上減少了轉(zhuǎn)發(fā)的消息數(shù)量。OLSR是基于跳數(shù)選擇中繼節(jié)點(diǎn)MPR的，控制消息只能由中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，從而達(dá)到減少網(wǎng)絡(luò)中廣播消息數(shù)量，降低網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的目的。但是在無線通信環(huán)境下，一個(gè)信號(hào)從發(fā)射端到達(dá)接收端能夠被正確解碼的關(guān)鍵既不是距離，也不是跳數(shù)，而是該信號(hào)所處環(huán)境的信號(hào)干擾噪聲比SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)。同時(shí)，由于無線多跳網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)移動(dòng)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間已經(jīng)建立的鏈路容易因?yàn)楣?jié)點(diǎn)所處環(huán)境的信號(hào)干擾噪聲比SINR達(dá)不到系統(tǒng)要求的門限值SINR_thr而中斷，使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕l繁改變，重新建立鏈路的情況時(shí)有發(fā)生，從而增加網(wǎng)絡(luò)的開銷和造成數(shù)據(jù)的丟失，影響網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無線多跳網(wǎng)絡(luò)中基于服務(wù)質(zhì)量的層次路由的方法，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)所處環(huán)境的信號(hào)干擾噪聲比SINR和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)方向，預(yù)測(cè)得出該節(jié)點(diǎn)與一跳鄰居節(jié)點(diǎn)間的鏈路持續(xù)時(shí)間LD (Link Duration)，是對(duì)OLSR協(xié)議中中繼節(jié)點(diǎn)MPR的選擇策略進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化。

本發(fā)明一種無線多跳網(wǎng)絡(luò)中基于服務(wù)質(zhì)量的層次路由的方法，采用父節(jié)點(diǎn)－子節(jié)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)，包括如下步驟：

步驟1、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i,j間的信號(hào)干擾噪聲比SINR_i：

式中的RSS_i為節(jié)點(diǎn)i發(fā)出的信號(hào)到達(dá)節(jié)點(diǎn)j處的信號(hào)強(qiáng)度、為節(jié)點(diǎn)i的發(fā)射功率、分別表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的天線增益、為電磁波的波長、為節(jié)點(diǎn)i和j間距離、L為系統(tǒng)損耗；

步驟2、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i、j之間的鏈路持續(xù)時(shí)間LD_i,j：

式中，r為節(jié)點(diǎn)信號(hào)的有效傳輸距離，v_i和分別為節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)j的移動(dòng)速率，和為節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)j的移動(dòng)方向，其中

步驟3、網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn)和其一跳范圍內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)通過相互交換修改過的HELLO消息，交換相互的位置信息、所處環(huán)境的信號(hào)干擾噪聲比SINR和該節(jié)點(diǎn)達(dá)到其一跳范圍內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)間的鏈路持續(xù)時(shí)間LD；

步驟4、根據(jù)交換得到的信息，將信號(hào)干擾噪聲比SINR大于預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)要求門限值的節(jié)點(diǎn)視為候選的父節(jié)點(diǎn)；

步驟5、在所有候選的父節(jié)點(diǎn)中，選擇LD值最大的作為勝出的父節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)；

步驟6、父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)確定后，子節(jié)點(diǎn)將向父節(jié)點(diǎn)發(fā)出Parent_Update的消息，使得每個(gè)父節(jié)點(diǎn)可以收集其所有子節(jié)點(diǎn)的信息；

步驟7、父節(jié)點(diǎn)將每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的IP地址和其對(duì)應(yīng)的信號(hào)干擾噪聲比SINR、鏈路持續(xù)時(shí)間LD置入修改過的拓?fù)淇刂芓C消息中，每個(gè)父節(jié)點(diǎn)通過修改過的拓?fù)淇刂芓C消息，在網(wǎng)絡(luò)中周期性地廣播其子節(jié)點(diǎn)信息，用來建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的路由。

所述的Parent_Update消息中的Parent_Election_Timer的時(shí)間設(shè)置為連續(xù)兩個(gè)HELLO消息間隔Htime的2/3。

本發(fā)明通過對(duì)信號(hào)干擾噪聲比SINR和兩個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)間鏈路持續(xù)時(shí)間LD的預(yù)測(cè)所提出的層次路由的方法，很好地維護(hù)了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆€(wěn)定，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和開銷，降低了數(shù)據(jù)丟失率，改善了網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，尤其適用于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)頻繁的無線自組網(wǎng)絡(luò)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；

圖2為圖1中節(jié)點(diǎn)i向其一跳范圍內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的修改過的HELLO消息格式；

圖3為圖1中節(jié)點(diǎn)e向其一跳范圍內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的修改過HELLO消息格式；

圖4為本發(fā)明中Parent_Update的消息格式；

圖5為本發(fā)明中修改過的拓?fù)淇刂芓C的消息格式。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。

具體實(shí)施方式

如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中，本發(fā)明一種無線多跳網(wǎng)絡(luò)中基于服務(wù)質(zhì)量的層次路由的方法，摒棄了OLSR中以跳數(shù)確定中繼節(jié)點(diǎn)MPR的缺陷，采用了父節(jié)點(diǎn)－子節(jié)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)，包括如下步驟：

步驟1、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i,j間的信號(hào)干擾噪聲比SINR_i：

式中的RSS_i為節(jié)點(diǎn)i發(fā)出的信號(hào)到達(dá)節(jié)點(diǎn)j處的信號(hào)強(qiáng)度、為節(jié)點(diǎn)i的發(fā)射功率、分別表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的天線增益、為電磁波的波長、為節(jié)點(diǎn)i和j間距離、L為系統(tǒng)損耗；

步驟2、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i、j之間的鏈路持續(xù)時(shí)間LD_ij：

式中，r為節(jié)點(diǎn)信號(hào)的有效傳輸距離,v_i和分別為節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)j的移動(dòng)速率,和為節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)j的移動(dòng)方向，其中

步驟3、如圖2、3所示，網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn)和其一跳范圍內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)通過相互交換修改過的HELLO消息，交換相互的位置信息、所處環(huán)境的信號(hào)干擾噪聲比SINR和該節(jié)點(diǎn)達(dá)到其一跳范圍內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)間的鏈路持續(xù)時(shí)間LD；

步驟4、根據(jù)交換得到的信息，將信號(hào)干擾噪聲比SINR大于預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)要求門限值的節(jié)點(diǎn)視為候選的父節(jié)點(diǎn)；

步驟5、在所有候選的父節(jié)點(diǎn)中，選擇LD值最大的作為勝出的父節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)；

步驟6、父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)確定后，子節(jié)點(diǎn)將向父節(jié)點(diǎn)發(fā)出Parent_Update的消息，使得每個(gè)父節(jié)點(diǎn)可以收集其所有子節(jié)點(diǎn)的信息；

如圖4所示，Parent_Update消息中的Parent_Election_Timer的時(shí)間設(shè)置為連續(xù)兩個(gè)HELLO消息間隔Htime的2/3，以保證父節(jié)點(diǎn)的再次選舉能夠在新的HELLO消息達(dá)到前完成；

步驟7、父節(jié)點(diǎn)將每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的IP地址和其對(duì)應(yīng)的信號(hào)干擾噪聲比SINR、鏈路持續(xù)時(shí)間LD置入修改過的拓?fù)淇刂芓C消息（見圖5）中，每個(gè)父節(jié)點(diǎn)通過修改過的拓?fù)淇刂芓C消息，在網(wǎng)絡(luò)中周期性地廣播其子節(jié)點(diǎn)信息，用來建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的路由。

以上所述，僅是本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。