[发明专利]基于动态源树的无线自组织网络组播路由方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信网络技术领域，具体来说涉及一种基于动态源树的无线自组织网络组播路由方法。

背景技术

无线自组织网络，又称无线Ad Hoc网络(Wireless Ad hoc Networks)，是由多个移动节点组成的多跳无线网络。无线自组织网络不依赖于任何特定的网络基础设施，具有无中心、自组织、自修复、组网灵活且低成本、覆盖范围广、节点可移动等特点，能实现快速自动组网，可以广泛应用于战场通信指挥与控制、灾难救助、临时会议等无法得到有线网络支持或某些只是临时需要通信但建立有线通信网络代价太大的环境，具有重要的现实意义。

在无线自组织网络中，当两个节点在彼此的通信覆盖范围内，它们可以相互通信，但由于节点的通信范围有限，相距较远的节点需要通过其它节点的中继(Relay)才能通信，即采用多跳路由的方式组成一个多跳的临时性自治系统。因此，在无线自组织网络中每个节点不仅能移动，而且都兼有路由器和主机两种功能，能完成发现和维持到其他节点的路由。不过，在这种情况下，节点一旦移动将导致网络的拓扑结构发生变化，加上节点之间都是通过无线信道进行通信且节点一般由电池供电，因此，无线自组织网络中，多跳路由面临着动态变化的网络拓扑结构、带宽有限、能量有限等方面的挑战。

数据通信可以通过单播、广播和组播等方式来实现，其中单播是一对一的通信，当有多个接收者时，相同的数据需要分别为每个接收者都发送一次；广播是将数据发给网络中的所有节点，不管节点是否是接收者；只有组播是针对数据接收者的发送方式，只要发送一次就可将数据传递给每一个接收者，是一种高效的多点通信机制。因此，对于有多个接收者的情形，组播不仅能够减轻发送源系统的处理负荷，也降低了网络带宽的使用。由于无线自组织网络的应用场合都有一个共同的特征，那就是一到多或多到多的数据传输，加上无线自组织网络的带宽极其受限，因此，组播是最适合无线自组织网络应用的通信机制。

根据参与组播路由的节点构成的网络拓扑结构，无线自组织网络组播路由协议可分为：基于树的组播路由协议、基于格网的组播路由协议以及试图综合前两类组播路由的优点来提高总体性能的混合组播路由协议。在基于树的组播路由协议中，如AMRIS(Ad Hocmulticast routing protocol utilizing increasing id-numberS)、MAODV(multicast AdHoc on-demand vector)、LAM(lightweight adaptive multicast)、ABAM(AssociativityBased Ad hoc Multicast Protocol)等，参与组播路由的节点构成的网络拓扑结构为树，此类路由协议有传输效率高、路由决策简单等优点，但其鲁棒性不好，路由树的任何一段链路有故障或不可用都将导致路由树的重构，给业务的服务质量(QoS)带来比较大的影响。基于格网的组播路由协议中，如ODMRP(on-demand multicast routing protocol)、CAMP(core assisted mesh protocol)、FGMP(forwarding group multicast protocol)等，参与组播的节点构成的网络拓扑结构为格状网，由于组播发送者与接收者间存在冗余路径，某一链路的传输失败可能并不影响当前的组播，这就提高了协议的鲁棒性，但传输效率不高，而且数据经过逐条路径转发，不仅浪费了网络带宽，也消耗了节点的能量。

传输效率高、鲁棒性好是设计组播路由协议所期望的目标。相比上述两种结构，基于树的拓扑结构中，从任何一个源节点到一个接收节点都只要一条路径，转发组播数据报的带宽消耗得到了节省，所以，树结构是最有效率的转发结构。但其缺点也很明显，那就是鲁棒性不好，路由树的重构会影响业务的可靠性。因此，对于基于树的组播路由协议来说，如果解决了树结构鲁棒性不好的问题，就能够保证业务质量并发挥树结构传输效率高的优势。

发明内容

本发明的目的在于针对无线自组织网络中基于源树结构的组播路由协议鲁棒性不好的情况，提供一种基于动态源树的无线自组织网络组播路由方法，为组播源树建立备份路由，对源树中出现的链路失效进行及时修复，从而保障业务的质量不受影响。这样，既能发挥组播树传输效率高的优势，又能确保树结构的可靠性。

本发明所提供的一种基于动态源树的无线自组织网络组播路由方法，包括组播源树建立过程、源树备份路由建立过程、源树的动态维护过程、节点加入源树过程和节点离开源树过程。