[发明专利]适用于静态自组编队的路由方法

摘要

本发明涉及一种适用于静态自组编队的路由方法，针对静态自组编队这种特定的组织结构，在编队内部进行集中式拓扑控制，然后根据拓扑控制的结果对各编队进行分簇，并采用一种新的双频分级路由方法来保证编队内部及编队间各成员之间快速可靠地建立路由和传输数据。其特征是包括下列步骤：编队内拓扑控制、编队网络结构建立、编队网络结构维护、寻找传输路由、传输路由维护、路由差错控制和重新建立路由。本发明能够实现编队内及编队间各成员之间快速可靠地建立路由和传输数据，并能够降低无线传输中的干扰，进一步提高网络容量，以及延长节点寿命，提高网络的生存期。

主权项

1.一种适用于静态自组编队的路由方法，其特征是：包括下列步骤：编队内拓扑控制、编队网络结构建立、编队网络结构维护、寻找传输路由、传输路由维护、路由差错控制和重新建立路由，下面分别说明：编队内部拓扑控制具体内容包括：网络初始化时，将所有节点的发射功率设为最大值，然后各编队成员通过GPS定位系统获得自己的坐标信息，并将该信息发送到本编队指定的中心节点上，中心节点接收并缓存本编队内所有其他节点的位置信息，当全部搜集到后运行集中式拓扑控制算法，计算各节点的最佳发射功率值，然后将各节点的最佳发射功率分别发送到对应节点，当编队内所有节点都接收到最佳发射功率消息后，将自己的发射功率设置为该最佳值，拓扑控制的实现以典型的无线自组网路由协议AODV为基础，在AODV路由协议中添加两种控制消息：POSITION和POWER，分别对应于编队内各节点向中心节点发送的拓扑信息以及中心节点向各对应节点发送的功率配置信息，并且添加了其对应的消息发送和接收函数，并添加定时器用于拓扑控制的执行，另外，还修改AODV的HELLO消息及其处理流程，以解决拓扑控制后可能出现的单向信道问题；POSITION消息格式如下：POWER消息格式如下：Hello消息格式如下：编队网络结构建立具体内容包括：根据编队内部拓扑控制步骤所建立的编队内拓扑结构即编队内成员间的邻接关系，采用最大连接度分簇算法对各编队进行分簇，形成簇首、簇的普通成员及编队内网关，其中，簇首和它的普通成员及编队内网关组成低级网络，而簇首之间组成高级网络，各低级网络节点通过在频段1上以通过拓扑控制得到的最佳发射功率交互HELLO报文，建立起低级网络结构，簇首维护簇的普通成员表及编队内网关表，普通节点记录本簇的簇首，编队内网关则维护所有可达的本编队簇首表；各高级网络节点在频段2上以最大发射功率交互HELLO报文，建立起高级网络结构，而当某一节点接收到其他编队的簇首广播的HELLO报文，且本节点为非簇首节点时，将自己变为编队间网关(同时还保持自己在本编队内的身份)，开始在频段2上以最大发射功率交互HELLO报文，成为高级网络节点，各编队间网关和簇首都维护一张编队间通信表，其成员包括所有可达的簇首及编队间网关，建立好网络结构后，低级节点间的通信将在频段1上以最佳发射功率进行，而高级节点间的通信将在频段2上以最大发射功率进行；编队网络结构维护具体内容包括：各低级节点和高级节点通过在各自的频段上周期性地交互HELLO报文来维护相应的网络结构，当节点发现它所维护表格中的成员超过生存期时，将其从成员表中删除，各节点的状态也可能随之发生变化：对于低级节点，当簇首发现它的普通成员个数为0时，将自己的状态改为未分配；当簇的普通成员发现自己的簇首已不存在时，将自己的状态改为未分配；当网关发现它可达的簇首个数为1时，将自己的状态改为普通成员，而对于高级节点，当编队间网关发现自己的编队间通信成员已没有外编队成员时，则自己不再是编队间网关；寻找传输路由具体内容包括：传输路由以AODV路由协议为基础，如果是编队内部通信，则对所有未分配的节点仍采用AODV洪泛的方式广播路由请求消息，而对于所有已加入簇结构的节点，在频段1上采用单频分级的路由方式：普通节点到簇首，簇首到编队内网关，编队内网关再到可达的其它簇首，直到找到目的节点；如果是编队间通信，则对所有未分配的节点仍采用AODV洪泛的方式广播路由请求消息，而对于所有已加入簇结构的节点，采用一种新的双频分级路由方式：在协议中设置一个快速路由请求次数的上限值，当发往同一目的的路由请求次数小于此上限值时，采用传统的双频分级路由方式：普通节点到簇首，簇首再到普通节点或可达的其它簇首及编队间网关，直到找到目的节点，低级节点之间的通信在频段1上进行，而高级节点之间的通信在频段2上进行；当路由请求次数已超过上限值时，说明高级网络可能不连通，则同时采用单频分级和双频分级两种方式：普通节点在频段1上以最佳发射功率向自己的簇首发送路由请求，簇首则同时在频段1和频段2上分别以最佳发射功率和最大发射功率向自己的编队内网关和编队间通信成员发送路由请求，编队内网关在频段1上以最佳发射功率向自己的可达簇首发送路由请求，而编队间网关则在频段2上以最大发射功率向自己的编队间通信成员发送路由请求，直到找到目的节点，另外，在发送路由请求报文RREQ过程中建立或更新反向路由以及返回路由回复报文RREP过程中建立或更新正向路由时记录本条路由所使用的信道，以保证数据包的正确传输；传输路由维护具体内容包括：对于洪泛路由及单频分级路由，各节点通过在频段1上周期性地交互HELLO报文来确认邻居的存在，如节点在规定的时间间隔内连续多次没有收到其某一邻居节点发来的HELLO报文，则认为该邻居节点已移动或故障，并将它到该邻居节点的链路标记为断开；而对于双频分级路由，各低级节点及高级节点分别通过在各自的频段上周期性地交互HELLO报文来确认其邻居节点的存在，如节点在规定的时间间隔内连续多次没有收到其某一邻居节点发来的HELLO报文，就认为该节点已移动或故障，并将到它的链路标记为断开，路由差错控制具体内容包括：如果节点在使用某条链路时发现该链路断开，则从路由表中删除包含该断开链路的路由，并发送“路由出错”报文RERR通知受链路断开影响的节点，通知相关节点将对应路由从各自的路由表中删除，沿途转发RERR的节点也删除自己路由表中的对应路由，并停止在此断开路由上继续发送数据，重新建立路由具体内容包括：某一节点如果需要发送数据包，而当传输路由中断，发现到目的节点的路由已经不存在时，则该节点将要传输的数据包进行缓存，为目的节点继续寻找并建立一条新的路由，路由建立成功后，再将缓存里的数据包发送出去，