[发明专利]一种面向智能终端自组网的BATMAN-Adv协议优化设计方法

说明书

本发明公开了一种面向智能终端自组网的BATMAN‑Adv协议优化设计方法。首先，在控制层面的路径质量度量值TQ计算上，不再采用原协议中将丢包造成的TQ值变化和原先稳定链路的TQ值进行平均操作的算法，改为将邻居节点发来的最新序列号的OGM包中消息字段的TQ值作为从该邻居节点到达此OGM源节点的路径质量度量值的参考；其次，在数据层面节点转发数据帧去往目的地的时候，不再采用原协议中如果此刻下一跳邻居节点为不可达状态，直接丢弃数据帧的做法，改为将数据帧缓存一段时间的机制。本发明在拓扑变更时的控制层面路由重收敛优化和数据层面数据缓存转发机制相结合，能够在网络连接发生波动时进行快速的路由更新同时提高收到的数据的完整性。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及针对BATMAN-Adv协议在网络拓扑变更时的重收敛性能不佳以及数据端到端丢失问题，对其在控制层面与数据层面的双优化措施。

背景技术

智能终端自组网，利用智能手机、平板、PDA等终端所携带的Wifi、蓝牙、红外线等天线组成设备间的Mesh网。它是一种移动Ad hoc网络，不依赖基础通信设施，具有自组织、自恢复、高抗毁的能力，可以支撑数据、话音、视频等多媒体业务的多跳传输，可应用于野外作业、临时会议、楼宇通信、无线监测、车辆组网、公安消防、反恐特勤、矿井作业、抢险救灾等近距离通信组网场合。

BATMAN协议是应用在无线网络中的一个优秀的距离矢量路由协议，依靠各个节点周期性地发送源节点消息(Originator Messages，OGM)的机制来工作。这些OGM通告了站点的位置，同时也用于发现和保持路径。通过泛洪消息，网络中的每个节点就可以知道其他节点的存在，同时也维护了一个到达其他节点的可行的下一跳。而在可行的下一跳当中，会使用Bellman-Ford算法选择一个最好的下一跳，选择的根据是链路的质量度量值，称为TQ值。

BATMAN协议在2007年以后，实现了一个新的改进版本，被称为 BATMAN-Adv，而之前的版本也逐渐不再使用。它是BATMAN协议在OSI模型二层运行的实现，并通过以太网帧来传输路由信息。协议封装并转发所有数据直接到达目的节点，模拟出一个虚拟的网络交换环境。因此，所有节点就像处于本地链接，它们不了解网络的拓扑情况，也不会受到网络变化的影响。这种设计有一些有利的特点。如对于网络层的透明性，由于协议工作在数据链路层，网络层的协议是不可知的，设备中协议在启动时，并不一定要分配IP地址后才能工作。网络层的透明性大大提高了协议的可扩展性。

BATMAN-Adv协议拥有较为出众的网络性能，同时具有很多其他协议不具有的特性，但是该协议的收敛性能表现不佳，应用在智能终端自组网环境下，由于终端的频繁移动，网络拓扑变动较大，可能会造成路由的动荡，丢包率过高甚至路由环路的出现。

通过分析发现，协议为了快速建立网络拓扑，会严格地按照本地链路的平均 TQ值来转发消息，而这种消息处理方式是欠妥的。BATMAN-Adv协议用序列号来标记每个帧，用以检查路由的新旧程度，所以在这种转发机制中，假如有一个含有更新的序列号是通过次优路径到达某节点的话，该节点也会将最优路径上的平均值写入消息的字段，然后广播出去。这种快速转发机制使得节点对于路径的变化不敏感，当原先最优路径发生改变的时候，节点在一定时间内还按照原先最优路径的平均值来重新广播OGM消息，这就很容易产生次优路径甚至环路，下面举一个例子来阐述原BATMAN-Adv协议的机制和产生的问题：