[发明专利]移动自组网络中自适应降低节点负载的路由方法

说明书

本发明公开了移动自组网络中自适应降低节点负载的路由方法，用于MANET网络路由协议优化领域。以时间间隔T周期性地获取所有节点的负载量信息和剩余能量信息，确定中心节点；生成预计延迟时间、请求值和负优先级，并组成请求包；将请求包发送给跟中心节点直连的第一上游节点请求降低负载量；第一上游节点生成随机值，若随机值大于请求值，则第一上游节点到达目的节点的路由保持其原路径进行传输；否则以冗余路由代替其原路径进行数据的转发，根据请求包中的负向优先级改变原路径的优先级，原路径的优先级以时间间隔T₁进行周期性更新。本发明不但可以减少网络的延迟、增加节点的生存时间，而且可以减少中心节点数量并提高整个网络的安全性。

技术领域

本发明属于移动自组网络(Mobile Ad-hoc NETworks，MANET)路由协议优化领域，涉及在表驱动的路由协议中减小中心节点的负载，减少网络延迟的方法，具体为MANET中自适应降低节点负载的路由方法。

背景技术

MANET无线自组网目前应用于通信的许多领域。因为MANET网络中的节点随时移动，所以MANET网络的拓扑结构具有动态变化的特点。尽管随着技术发展，处理器的计算速度、无线节点的带宽以及存储方面都有了较大的进步，但是整个网络所承载的数据流量也呈爆发式的增长。网络拓扑的变化过程中总存在一些中心节点，这些中心节点通常作为中继节点将处理比一般节点更多任务请求。如果不采用合理规划方法，中心节点需要处理较长的传输队列从而增加整个网络的延迟和丢包，并且中心节点将可能因为能量提前耗尽而停止工作，而且中心节点的存在很有可能成为恶意攻击的目标。由于无线节点的体积、电池容量、成本等条件限制，因此设计降低中心节点负载的方法具有重要的意义。

传统的MANET路由协议包括表驱动和按需驱动协议，按需驱动协议只有当源节点和目的节点需要进行通信的时候才会被触发，而表驱动协议需要周期进行路由信息的交换。

表驱动路由协议中每个节点维护一张根据自身位置所生成的拓扑表，这个表格中包含本节点到网络中其他节点的路由信息。当拓扑结构发生变化时，节点间将进行路由信息的更新从而使得路由表保持最新的状态。常见的表驱动协议有DSDV，OLSR，GSR协议及基于这些协议所衍生的协议都属于此种类型。设计者在设计协议的时候常会保存一些冗余路由来应对突发情况。传统的MANET表驱动路由协议是基于最小跳数的路由，虽然有冗余路由的存在，但避免不了一些节点负载量过大问题。

现有的文献中，已经有了一些如何降低节点负载量的方法：

(1)公开号为CN102546355A的专利，提出了一种路由器的负载均衡方法，将数个实体路由器组成虚拟路由器组，确定一个实体路由器为主控路由器，其余的实体路由器为备份路由器，主控路由器用于响应和转发数据包，备份路由器处于待命状态；设定流量阈值并监控主控路由器的负载流量；此发明将整个拓扑结构进行分割，主路由器在到达阈值的时候才会分配流量，这样限制了节点寻找最佳路由的选择，使得整个网络的总开销变大，通用性不强。

(2)公开号为CN106658605A的专利，提出了基于分布式网络负载感知的路由方法。此发明计算备选路径的路径归一化网络负载，选择网络负载低的路径进行转发数据包。此种方法不能避免在较大的拓扑模型下出现多条路由中交叉节点的负载过高，容易陷入局部最优，并且此方法需要计算出所有可能的路径，计算量较大。

上述方案虽然可以降低开销，但仍存在资源浪费严重、计算量大、通用性不高。

发明内容

为解决该问题，提出了移动自组网络中自适应降低节点负载的路由方法。本发明适用于MANET网络中有冗余路由存在的表驱动路由协议，目的是用较少的资源克服现有技术的不足，根据MANET中基于能效的路由更新方法，提出了MANET中基于能效的路由更新方法，使得整个网络的生存时间变长，延迟和丢包率降低。本发明的MANET中自适应降低节点负载的路由方法，包括以下步骤：

S1、以时间间隔T周期性地获取所有节点的负载量信息和剩余能量信息，确定中心节点；