[发明专利]一种无线网状网的路由信息获取和传递方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网状网技术领域，具体涉及无线网络中路由信息获取和传递机制/方法。

背景技术

近几年来，无线网络接入业务发展迅猛，无线Mesh网络作为一种新兴的网络结构，正受到广泛的关注和高度的重视，无线移动Mesh网络（WMMN）是其中最为复杂的一种应用情形，因其在特殊环境下具有不可替代的作用，迅速引起了业内学术界与工程界的关注，成为了目前一项热点技术，基于WMMN的MAC（媒体访问层）协议研究和路由协议研究正成为学者们研究的热点。无线移动Mesh网络一般应用于应急通信、军用警用等有线难以实施和覆盖的系统，因此能够满足其要求的路由协议的目标是快速、准确、高效、可扩展性好，具有广阔的应用前景。

WMMN可以是采用分层结构的新型多跳宽带无线网络，它将传统网络结构、Ad Hoc网络、无线Mesh网络（WMN）的优点很好地糅合起来，使集中控制管理、分布式控制和自由动态组网等技术有机结合。WMMN中的节点具有对等性，相邻节点之间可以互连互通，每个节点都具有路由转发功能。

当前，WMMN网络技术尚面临很多技术挑战。其中，物理层的智能天线技术、复杂环境和高速移动情况下的信道估计与均衡、MIMO；MAC层优化的信道共享机制；网络层的路由层寻路机制等都是国内外学者关注比较多的层面。在路由技术方面，鉴于WMMN网络是在传统Ad Hoc网络的基础上发展而来的，它继承了很多Ad Hoc网络固有的特征。近年来，针对无线自组网的特点，业界相继提出了如DSR（动态源路由协议）、AODV（Ad Hoc按需距离矢量路由协议）、ZRP（区域路由协议）、DSDV（目的序列距离矢量路由协议）、OLSR（优化链路状态路由协议）、TORA（临时按序路由算法）等数十种路由协议。这些路由协议有些是直接对路由算法进行优化，在网络层中通过一些优化来减少路由信息开销，提高路由效率，这些算法都是单一考虑网络层这一层，没有考虑到MAC层（介质访问控制子层）与物理层的状况，性能上还有很大的提升空间。因此，保持路由协议的基本机制不变，既考虑上层用户业务的具体要求，又结合下层MAC层和物理层的实际情况的跨层设计方法被提出。

在传统的层次网络架构中，不同层之间操作是独立的，MAC层通常需要与两跳内的相邻节点交互信息，以确认链路的存在；而网络层的路由协议也需要向相邻节点发布HELLO信息，以构建邻接关系；这两种操作间具有冗余性，使效率降低；而跨层设计的基本思想是：在协议的设计中，打破严格分层结构对层间信息交互的限制，允许不同层的协议共享网络信息，传递各协议之间的信息。跨层设计可以为网络的整体性能带来优化。

上面列举的路由算法和相应的路由协议，有些是在路由计算上作出了优化，提高计算效率；有些是对路由信息的传送作了优化，节省带宽。然而这些路由算法基本都是在网络层上进行优化，很少考虑到在信息传递过程中与MAC层协作的情况。

在现行的MAC协议中，MAC层可通过相关的MAC信息动态地感知邻居节点与两跳域内拓扑的变化，以及链路的相关参数。MAC层通过本层相关信息维护邻居节点的连通性，检测与邻居节点和二跳域内的链路状态。例如IEEE 802.16d Mesh中每个MESH帧包含控制子帧和数据子帧，控制子帧又分为网络控制子帧和调度控制子帧。网络控制子帧主要用来维护网络邻居的连通性。从上面的分析可见网络层维护相邻节点之间连通性的路由信息与MAC层维护相邻节点链路连通性的MAC消息密切相关，因此可以将MAC层维护相邻节点之间连通性的信息与网络层维护邻居节点连通性的路由信息结合起来，减少传输的开销。

另外现行的MAC协议中，节点MAC层通过相关的MAC信息维护邻居节点之间的连通性和链路状态。节点MAC层与网络中其他节点交互本层信息的频繁程度比网络层透明交互信息的高。而现有路由协议都是网络中各节点在网络层透明地传送路由信息，不使用低层的信息，直接将路由信息交由MAC层，由MAC层将之封装成数据帧进行发送，一个路由信息可封装成一个或多个数据帧，多个路由信息就分别封装成多个数据帧，这样子的处理方式可以不考虑层与层之间的耦合，直接考虑网络层的特性即可。但是网络层的这种路由信息传输机制的效率不高。因此可以将相邻节点间MAC层的信息交互过程与网络层间路由信息的交互过程结合起来，将网络层路由信息传递给MAC层，与MAC层交互信息一起封装成帧，再发送给其他节点，减少不必要的帧头和数据包头开销，节省带宽，提高效率。

发明内容