[发明专利]适用于静态自组编队的路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线自组网通信领域，特别是指一种适用于静态自组编队的路由方法，可应用于以静态自组编队为作战单元的军事行动中。在无固定基础设施或基础设施遭到破坏的野外军事行动中，为全军的协同行动及调度指挥提供了快速、可靠的无线通信支持，具有抗毁性、自组性等特点。

背景技术

在无法预先铺设基础设施或基础设施遭到破坏的野外军事行动中，只有依靠无线自组网才能完成快速展开、机动灵活以及超视距信息交互的协同作战要求。

在军事行动中，常根据任务使命和威胁环境形成以编队为基本作战单元的作战体系，编队内部统一管理，编队之间协同行动，并由高级指挥所统一调度，为军事行动的展开提供了很强的机动性和灵活性。在行军途中以及驻扎休息时，各编队队形基本保持不变，即编队内部成员间的邻接关系是基本固定的，称为静态自组编队。针对这种特定的组织结构，需要一种能够满足其通信需求的路由方法。

目前针对无线自组网已提出了多种路由协议。从路由发现策略的角度可分为两大类：先验式路由协议和反应式路由协议。前者以DSDV、TBRPE、OLSR等为代表，其特点是每个节点在本地都必须保留反映整个网络最新变化的路由表，这类协议的路由获得延迟很小，因为路由表中已经包含了到各目标节点的路由。但形成完整的路由表及路由信息的维护和更新开销很大；后者以AODV、DSR、CBRP等为代表，其特点是节点不需要维护及时准确的路由信息，仅当需要发送报文时，源节点才在网络中发起路由查找过程，因此开销较小，更适合于拓扑动态变化、资源受限的无线自组网，已成为无线自组网路由协议的主流。

路由协议的设计思想与网络逻辑结构密切相关，从网络结构的角度可将无线自组网路由协议划分为平面结构的路由协议和分级结构的路由协议。平面结构的网络比较简单，网络中所有节点的功能和地位平等，原则上不存在瓶颈节点，网络比较健壮。但平面结构最大的缺点是网络规模受限，可扩充性差。因此，为了降低节点成本，提供灵活、可靠的通信，并提高无线自组网的可扩展性，大型网络中通常采用分级结构。一种最常用的分级结构是分簇网络结构，将网络划分成若干个簇，每个簇由一个簇首和多个普通节点组成。簇首之间的通信需要借助于网关或分布式网关节点完成，簇首和网关形成了高一级的网络。在高一级网络中，又可以再分簇，形成更高一级的网络，直至最高级。在分簇结构中，簇首和簇成员的身份可动态变化，节点仍然自动组网。簇首节点负责簇间数据的转发、协调和管理。簇首可以预先指定，也可以由节点使用算法选举产生。

分级结构的网络根据硬件的配置不同，又可以分为单频分级和多频分级两种。单频率分级网络中只有一个通信频率，所有节点使用同一频率通信，为了实现簇首之间的通信，要有网关节点的支持，簇首和网关形成了高一级的网络。这种分级结构提高了网络的可扩充性，但由于只有一个通信频率，所有节点仍处于同一冲突域中，对于大规模网络仍存在着严重的无线传输干扰。另外，簇首之间不能直接通信，相邻簇间的通信需要经过网关节点来跳转，增加了分组传输中的时延。

在多频分级网络中，不同级采用不同的通信频率。低级节点的通信范围小，而高级节点要覆盖较大的通信范围。高级节点同时处于多个级中，有多个频率，用不同的频率实现不同级的通信。低级节点由簇首和它的普通成员组成，而高级节点通常只有簇首，簇首之间可以采用较大的传输功率直接进行通信。这样，节点间的寻路方式为：普通节点到簇首，簇首再到普通节点或可达的其它簇首，直到找到目的节点。但由于无线自组网中节点的移动性及能量的有限性，使得高级网络中的节点即使采用最大传输功率也不是总能保证高级网络的连通性。这样，采用前面所述的寻路方式就有可能找不到到达目的节点的路由。

传统的路由协议以其各自的优势得到了广泛的应用，但没有任何一种路由协议能够刚好满足某一特定应用的需求。因此，面向特定应用的路由协议得到了越来越广泛的关注，它们面向不同的应用场景，用来满足特定的需求。