[发明专利]一种基于路径质量感知的移动自组网Internet网关路由选择方法

说明书

技术领域

本发明属于一种无线网络通信技术领域的Internet网关路由选择方法，特别是一种基于路径质量感知的移动自组网(Mobile Ad Hoc Network，MANET)Internet网关路由选择方法，利用跨层设计思想估计链路剩余可用带宽，并通过计算网关路由选择判据选取至Internet网关路由的方法。

背景技术

近年来，通信领域的高速发展已经将人们带进了一个前所未有的信息化时代。移动通信的迅速发展更是使人们的生活发生了翻天覆地的变化，成为网络服务的一大亮点。作为现代通信技术的几个重要领域，无线局域网WLAN、无线城域网Wimax，以及传统的GSM、CDMA电话网络，从不同的角度满足了人们的需求。然而从网络结构上看，上述网络还仅仅是单一的星形网络连接，移动节点之间的通信都要通过固定节点，这种模型需要永久性的固定设施，而对于某些特殊区域，如大海、沙漠，以及被地震破坏的城市，战场等，上述移动通信网就不能满足要求，这就需要一种特殊网络，能够临时快速自动组网，移动节点间可以通过无线链路直接进行信息交互。一种全新的移动多跳网络——移动自组网的出现，解决了这一问题。

移动自组网是由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成的，具有自组织、自恢复、自适应的多跳临时性无中心网络。该网络不依赖于基站之类的基础设施，所有节点分布式运行，在任一时刻，节点通过无线信道形成一个任意的网络拓扑结构。在MANET网络中，每个节点同时承担主机和路由器两种角色，整个网络的控制通过各个节点之间进行分布式控制。节点作为路由器需要运行相关路由协议，进行路由发现、路由维护等常见的路由操作，对接收到的信宿不是自己的分组需要进行分组转发。MANET可以在没有或不便利用现有的网络基础设施的情况下提供一种通信支撑环境，从而拓宽了移动通信网络的应用环境。

移动自组网的特点可以归纳为以下几点：

(1)多跳路由。由于节点发射功率的限制节点的范围是有限的，当要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的转发，即要经过多跳。MANET网络中的多跳路由是由普通节点共同完成的，而不是由专用的路由设备(如路由器)完成的。

(2)动态网络拓扑结构。节点间通过无线信道连接形成一个任意的网状拓扑结构，节点之间的连接由于节点的离开和新的节点的到达，以及节点的任意移动，加上无线发送装置发送功率的变化、无线信道动态特性等综合因素影响下，可能导致网络拓扑结构发生剧烈动态变化，而且这种变化是不可预测的。

(3)移动终端的便携性。移动终端具有携带方便、轻便灵巧等特点，网络搬迁异常方便，但也存在固有缺陷，如能源受限、内存较小、CUP处理能力较低和成本较高等。移动节点一般都依靠能量有限的电池来供电，因此如何高效的使用节点的电池能量以及延长节点的生存时间以及整个网络的生存时间就成为了一个十分突出的问题。

(4)有限的无线传输带宽。由于无线信道本身的物理特性，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。除此之外，考虑到竞争共享无线信道产生碰撞、信号衰减、噪音干扰、信道间干扰等因素，节点可得到的实际带宽远远小于理论上的带宽值。

(5)分布式控制。MANET网络中所有的网络行为，包括拓扑结构的发现和消息的传递，都必须由节点自己来完成。也就是说，路由功能必须集成在移动节点中，不存在类似基站的集中网络中心控制点，因而是一种分布式控制网络。

(6)可能存在单向无线信道。由于各节点发射功率不同，信号传播范围也不同，可能会有A能听到B，而B听不到A的情况。

(7)带宽受限。无线链路的容量大大低于有线链路的容量，且因受到噪声，衰落，干扰的影响实际容量更低。

这些特点使得固定有线网络从源到目的节点的最短路由一般很难直接应用于MANET网络中，此时，可变的无线链路的质量是必须考虑的重要因素，网络应该能够自适应地改变路由来减轻这些因素的影响。

随着移动自组网对Internet实时业务需求的日益增加和移动终端技术的不断发展，移动自组网与Internet的互联逐渐成为业界研究的热点。承载因特网业务更需注重网络负载均衡及QoS保障，而位于移动自组网边缘的Internet网关在作为异构网络连接桥梁的同时，也成为潜在的负载瓶颈。因此，发现和选择较低负载的可用网关则成为移动自组网接入Internet需要考虑的重点问题。由于特殊的接入网属性，拥塞控制问题显得尤为突出，而已有的接入机制大多基于最小跳数准则，无法感知路径质量以满足用户的QoS需求和传输公平性，互连性能并不理想。

发明内容