[发明专利]移动AdHoc网络中基于距离和能量均衡的广播方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种能够有效抑制广播风暴，提高广播的可靠性，均衡网络中节点的能量，具有较高的到达率和较低时延的移动Ad Hoc网络中基于距离和能量均衡的广播方法。 

背景技术

移动Ad Hoc网络通常都具有自组织性、多跳路由、无线传输覆盖范围有限、链路带宽有限、网络拓扑动态变化、能源供应有限等特点，尤其是无线信道的广播特性以及隐蔽节点问题，使得移动Ad Hoc网络的广播与有基础设施的无线网络和有线网络中的广播相比，容易发生广播风暴，碰撞发生的概率也更高。特别是对于单信道的移动Ad Hoc网络，由于节点间数据的发送和接收都是在同一信道上进行，广播分组之间发生碰撞的几率大大增加。由此可见，广播会引入很大一部分的网络负荷，较严重地影响了网络的吞吐量和QoS(Quality of Service)等性能，因此广播成为阻碍移动Ad Hoc网络发展的瓶颈之一。 

移动Ad Hoc网络中，最简单的广播方式就是洪泛广播，很多改进方法也是基于洪泛方法提出来的。在洪泛广播中，所有的节点不论何时第一次收到一个广播分组都会将这个广播分组继续传给它邻近的节点。总体来说洪泛算法比较简单而且能获得较大的网络覆盖率，但盲目洪泛在移动节点密集的网络中会造成大量重复的报文而消耗大量的网络资源。总结起来，洪泛广播主要存在的问题是广播风暴和 广播的不可靠性，主要表现为信息冗余、信道争抢和信号碰撞。 

相对于广播风暴来说，关于不可靠广播的研究较少。不可靠广播会使某些路由不能建立、路由信息不一致等。关于不可靠广播的研究方案有基于洪泛的方案、基于最小生成树的方案和混合型的方案。基于洪泛的方法相对来说比较简单，也具有相对较高的可靠性，但是它会带来广播风暴问题。基于最小生成树的方案中，构造最小生成树计算量较大，也难以分布式实现。 

例如，Abdalla等人提出了一种基于概率和邻居信息的混合型方案：动态概率广播方法DP(Dynamic Probabilistic broadcasting algorithms)。DP方案通过调整重播概率，使得在节点密度大的区域，广播概率较小，在节点密度稀疏的区域，重播概率较大，可以有效的减少广播信息冗余。但DP方法需要周期性地发送HELLO消息给周围的节点来交换拓扑信息，而接收到HELLO信息的节点除了自身要发送HELLO消息给邻居节点外，还需要对接收到的这个信息进行回复，这就造成了网络中资源和节点能量的消耗。 

中国专利公开号：CN101170560A，公开了一种自组织网络中的广播协议。包括2跳邻居节点的信息的维护、节点数据包处理和BRG(收到数据包且再次广播数据包的节点)集合的选择三个部分，具体为：在邻居节点中，选择唯一的与两跳节点相连的一跳节点作为转发节点；在一跳节点中，选择优先中级别最高的节点，优选级的选择由剩余能量和节点度数来决定，当节点剩余能量在原先能量的50％以上时，优先级=节点度数×N，10≤N≤100，当节点剩余能量在原先能量的50％ 以下10％以上时，优先级=节点度数×M，2≤M≤N，当节点剩余能量在原先能量的10％以下时，优先级=节点度数；通过优选级选择方式选取转发节点，直到将所有两跳范围内的节点全部覆盖为止。该发明的方法通过平衡节点间能量延长了网络的生命周期，不足之处是，对于剩余能量划分了三个级别，尚不能很好地平衡能量消耗；在同一个能量级别内，仅仅考虑了节点的度数作为转发优先级来选择，不能很好地抑制广播风暴，因为有些节点的度数虽然很高，但是邻居节点与自身的距离都很近，那么它的邻居节点若再次转发所获得额外的覆盖范围就很小；并且，该发明也没有考虑广播的可靠性。 

发明内容

本发明的目的是为了克服广播风暴、可靠性不高、能量消耗不均衡的问题，提供一种能够有效抑制广播风暴、提高广播可靠性、均衡网络中节点的能量消耗的移动Ad Hoc网络中基于距离和能量均衡的广播方法。 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 

一种移动Ad Hoc网络中基于距离和能量均衡的广播方法，包括如下步骤： 

(1-1)建立邻居信息表： 

移动Ad Hoc网络中的任一个节点J收到其任一邻居节点H的分组，节点J从广播分组中获取H的地址，并计算J和H之间的距离； 

如果节点J第一次收到来自节点H的分组，则节点J建立用于存储节点H的信息的邻居信息表； 

否则，节点J更新对应节点H的邻居信息表中的距离和生存时间LTM；