[发明专利]基于链路生命期的分布式自组网稳定路径路由方法

说明书

技术领域

本发明属于使用自组网技术的领域，如无线自组网络、传感器网络、无线局域网、无线接入等，特别是涉及到无线自组织互联网的路由技术。 

背景技术

自组网是一种移动通信与计算机网络相结合的网络，通信节点具有随机移动性，网络拓扑结构频繁变化。每个通信节点同时兼有路由及终端两种功能，通过分布式方法协同完成路由的搜寻及数据的转发，实现各种面向用户的应用需求。各通信节点根据路由策略完成控制分组的转发及路由转发表的更新，并依照路由转发表完成数据分组的传递。自组网的路由协议设计的目标是动态适应网络拓扑变化的影响，高效快速地搜寻与维护路由信息，并尽可能地保证所获路径的可用性、稳定性，降低路由协议开销，以满足用户业务对网络传输性能的要求，以及通信节点在计算能力、储存空间以及电源等方面的限制。 

传统的自组网路由协议设计方法，依靠路径动态维护过程来克服由通信节点移动性所引发的路径断裂的影响。由于路径动态维护过程只能在链路断裂之后对路径进行修复，并引入路径修复时延，往往不能保证数据业务传输对路径稳定性及时延抖动的要求。因此，有必要考虑通信节点移动性对链路稳定性所带来的影响，并设计稳定路径路由方法。 

稳定路径路由方法的基本思想是：收集通信节点间链路连通性信息，通过分析通信节点移动规律得到通信节点间链路的稳定性指标，并将该指标应用于路径搜寻过程中，在满足其它性能指标的基础上，优先选择最稳定的链路构成数据传输路径，以降低路径断裂的可能性，延长路径生存时间，减少通信中断概率及时延，提高网络传输性能。 

典型的稳定路径路由方法有： 

基于预测的链路稳定源路由协议(参见文献：Jiang S，He D，Rao J.A Prediction-BasedLink Availability Estimation for Routing Metrics in MANETs.IEEE/ACM Transactions on Networking，2005，13(6)：1302-1312.)、节能链路稳定路由协议(参见文献：Rango F D，Guerriero F，Marano S，et al.A Multiobjective Approach for Energy Consumption and Link Stability Issues in Ad Hoc Networks.IEEE Communications Letters，2006，10(1)：28-30.)、朝向角度路由协议(参见文献：Al-Akaidi M，Alchaita M.Link stability and mobility in ad hoc wireless networks.IET Communications，2007，1(2)：173-178.)、基于链路稳定性的动态源路由协议(Meng L，Wu W.Dynamic Source Routing Protocol Based on Link Stability Arithmetic.International Symposium on Information Science and  Engineering(ISISE’08)，Shanghai，China，20-22Dec.，2008：730-733.)、基于链路稳定预测的路由协议(参见文献：Hu X，Wang J，Wang C.Link Stability Prediction and its Application to Routing in Mobile Ad Hoc Networks.2nd International Conference on Power Electronics and Intelligent Transportation System(PEITS’09)，Shenzhen，China，19-20Dec.，2009：141-144.)等。现有自组网路由协议优化设计方法中，由于通信节点的移动性，为测算链路稳定性，要求通信节点装配测距定位系统。部分协议采用功率检测系统，在无噪声干扰假设下对节点相对距离及稳定性进行估计，难以在实际繁杂时变的电磁环境中进行应用。另一部分协议采用全球定位系统，提高了系统硬件需求及成本，增加了节点能耗。且上述方法都要求路由协议与测距定位系统(如GPS)之间进行数据交互，不利于通信协议体系中各层次设计的独立性，增加了系统设计与维护的难度。其次，现有算法在路径搜索过程中，通常要求中间节点在接收到多个路由请求报之后再做出判断，选择稳定性较高的链路构成路由路径，由此引入等待时延，对链路生命期造成浪费，并降低路径搜索的效率。