[发明专利]一种无线Mesh网络中的集中式路由算法

说明书

技术领域

本发明涉及无线Mesh网络技术领域，特别是涉及一种无线Mesh网络中的集中式路由算法。

背景技术

无线Mesh网络是一种多跳、具有自组织和自愈特点的宽带无线网络结构。与传统网络相比，它能够提供更大的便利性、更强的可靠性，能够更好地适应不断变化的网络状况以及提供优化的网络性能。

如图1所示，图1为IEEE802.11s定义的无线Mesh网络的基本架构，该网络由骨干Mesh节点(MAP/MP)、网关节点MPP(Mesh Portal Point)和终端STA组成，MP(Mesh point)是无线Mesh网络中的具有中继转发能力的节点，MAP(Mesh Access Point)在MP的基础上增加接入功能。通常情况下骨干Mesh节点的移动性较弱，网关节点MPP不具有移动性。终端STA通过Mesh节点之间的多跳到达目的节点，还可以通过网关节点MPP访问互联网。

例如申请号为US8467297的美国专利申请，该专利申请文件中描述了一种在无线网格网中源节点和目的节点之间建立路由的方法，该方法的缺点在于：

(1)当源节点没有到目的节点的路由时发起广播寻路过程，路由开销较大；

(2)源节点和目的节点的一次广播寻路过程只能建立一条路径，当该路径失效后需要重新发起广播寻路过程，在重新寻路的过程中，数据丢包严重；

(3)当一个节点设置为先验式模式，则该节点会周期性的发起RANN消息广播，网络中的其他节点接收到RANN消息后建立或更新到该节点的路由。周期性的广播过程，路由开销大，影响网络性能。

申请号为200710146341.X的中国专利申请，该专利申请文件中描述了一种无线网状网络中路由管理方法，用于无线Mesh节点在无线网状网络中的路由学习过程，该方法的缺点在于：

(1)网络中所有Mesh节点周期性向无线网状网络中其他无线节点广播路由请求消息，路由开销大，容易导致网络拥塞；

(2)在该专利中维护到源节点路由的过程中要维护到源节点的两条路径，这两条路径可能是相交路径，存在同时失效的可能。

申请号为201110380456.1的中国专利申请，该专利申请文件中描述了一种无线网状网路由方法，该方法的缺点在于：

(1)在该路由方法中建立了以网关节点为根节点的树状路由，该方法会导致网关节点处的流量瓶颈；

(2)在该路由方法中建立的路由均为单路径路由，可靠性较差。

路由协议是无线Mesh网络的关键技术，是制约网络性能的主要因素。现有无线Mesh网络路由算法一般采用分布式的路由方式，这种分布式的路由方式保证了网络的可靠性，然而却导致了寻路洪泛等问题。尤其在网络负荷较重的场景下，进一步加重了网络的负担，影响网络的性能。

集中式路由是一种由路由控制平台统一计算路由信息的路由方法，需要预先构建一种具备保护功能的路由机制，使得节点的路径失效后都有立即可用的备份路径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无线Mesh网络中的集中式路由算法，克服广播寻路开销较大、多路径路由算法复杂等困难，采用节点不相交的两条路径进行路由备份，寻路过程没有洪泛，路由开销小，可靠性更高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种无线Mesh网络中的集中式路由算法，它包括以下步骤：

S1，初始根路由建立：在组网初期，根节点发起根节点通告帧RANN(Root Announcement)广播，当达到广播次数上限时停止广播，在根节点通告帧RANN中记录了该帧经过的节点地址和累加的链路质量度量，各Mesh节点接收到该帧后记录到达根节点的路径；广播结束后各Mesh节点从记录的到根节点的路径中选择两条节点不相交的最优路径，以此建立到根节点的路由；

S2，链路状态信息上传：各Mesh节点建立根路由后，主动上传链路状态信息至根节点；当各Mesh节点检测到邻居发生变化或者链路状态发生变化超过一定阈值时上传当前链路状态消息；

S3，路径选择及分组转发：根节点根据各Mesh节点上传的链路状态信息掌握全网最新加权拓扑，为将要通信的源节点和目的节点之间计算全局最优路径及备份路径，分组通过最优路径进行转发。

所述的链路状态信息包括邻居地址列表及其对应的链路质量度量值。