[发明专利]基于直接/间接矩阵的无线自组织网络保护路由生成算法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络技术领域，适用于无线自组织网络应用环境下的路由生成及保护，具体涉及一种基于直接/间接矩阵的无线自组织网络保护路由生成算法。

背景技术

2010年论文《On the Feasibility and Efficacy of Protection Routing in IP Networks》首次提出了路由保护(protection routing)的概念，在IP网络单点失效时确保整个路由转发还能保持正常，但其提出的路由保护算法无法应用于无线网络环境，因此路由保护功能无法应用于无线网络环境。本发明针对无线网络的特点，在基于传统的AODV路由协议的基础上，构建了适用于无线环境的保护路由协议，在获取路由路径基础上生成直接/间接连接矩阵，并基于直接/间接连接矩阵创新性的提出了无线保护路由算法设计，有效保证了保护路由在无线网络中的广泛应用。

无线自组网按需平面距离矢量路由协议(Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing，AODV)是应用于无线Ad hoc网络中进行路由选择的路由协议。具体来说，其是一种反应式路由协议，需要向目标节点发送数据时，源节点才在网络中发起路由查找过程，找到相应的路由。而很多其它路由协议都是先验式的，也就是说它们查找路由是不依赖于路径上的节点是否要发包，而是每个节点维护一张包含到达其它节点的路由信息的路由表，节点间通过周期性的交换路由信息来不断更新自身的路由表，以便能够及时的反映网络拓扑结构和变化，以维护一致的、及时的、准确的路由信息。不同于先验式的路由协议，AODV路由协议是一种平面距离矢量路由协议。

在AODV中，一个网络节点需要建立连接时才广播一个连接建立的请求，其他的AODV节点转发这个请求消息，并记录源节点和回到源节点的临时路由。当接收连接请求的节点知道到达目标节点的路由时，就把这个路由信息按照先前记录的回到源节点的临时路由发回源节点。源节点就开始使用这个经由其他节点并且有最短跳数的路由。当链路出现节点故障时，路由错误就被回送给源节点，于是源节点就重新发起路由查找的过程。

在发生单个节点失效后，会由源节点重新发起路由请求，重新找寻一条新的路由路径。由于AODV路由协议在单个路由节点的失效时无法再保持正常通信，因此为了有效保障在单个节点失效时无线自组织网络还能正常通信，我们引入了保护路由功能。首先给出相关概念，节点被保护的定义：节点s在目标节点为节点d的路径中，如果节点s的下一节点出现故障，这时还可以找到第二下一跳节点k(secondary next-hop，简称SNH)到达目标节点d，那么称该节点s对于节点d是被保护的。从被保护节点概述得到保护路由的定义：一条路由的所有节点都是被保护的，那么这条路由就是保护路由。

路由保护原始应用场景为具有中心节点的IP网络，即网络中有一个中心节点能获取整个网络的拓扑情况，从而进行相关路由计算，而无线网络中不存在中心节点感知全局拓朴，故无法应用其算法进行保护路由的生成；同时原算法还存在算法效率问题，基于目前的算法生成针对全网的保护路由，算法开销太大，也不适合无线环境。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种基于直接/间接矩阵的无线自组织网络保护路由生成算法，将保护路由功能应用到无线自组织网络应用环境，从而有效提高了无线路由传输的可靠性，使得采用该算法的无线自组织网络具有在单个节点失效情况下保持正常数据传输的能力，极大提高了无线自组织网络的传输可靠性，并且算法易于实现、算法复杂度低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

于直接/间接矩阵的无线自组织网络保护路由生成算法，包括以下步骤：

步骤1，基于AODV扩展的路由协议获取路由路径R：

在原始的AODV中加入定义为路由请求分组所经过节点的序列表的字段，如果路由请求经过节点B转发时，节点B就将自己的IP地址写入该序列表，在路由请求开始发送时默认经过节点的序列表为空，当跳计数加一时同时将转发节点B加入序列中；任一中间节点对其接收到的每个路由请求分组，首先检查自己是否在所述序列表中，如果已经存在，则将该路由请求分组丢弃，如果不存在，则转发该路由请求分组；目标节点收到从源节点发出的大量路由请求分组，每个路由请求分组中都包含了其经过的节点记录，形成了相应的路由路径R，目标节点将所有的路由路径R保存起来，就形成了路由路径集S；

步骤2，目标节点生成直接/间接邻接矩阵A[i，j]：