[发明专利]一种基于路径质量感知的移动自组网Internet网关路由选择方法

摘要

本发明涉及一种路径质量感知的移动自组网Internet网关路由选择方法。利用802.11MAC层载波监听机制估计链路剩余可用带宽，并将路径质量信息通过加权方式整合成多目标路由选择判据：Metric＝α·MBR+β·PDR+γ·NQR。需要进行网关发现的节点发起网关路由请求，路由请求沿途统计每条路径的路径质量信息，网关收到网关路由请求后根据路由选择判据计算路径Metric，并单播网关路由答复返回源节点，源节点选择具有最大Metric的路由作为至网关的默认路由并予以维护。仿真结果表明，本发明能够为移动节点提供最优的Internet互连性能，满足互联业务的QoS需求，并保持合理的控制开销。

主权项

一种基于路径质量感知的移动自组网Internet网关路由选择方法，其具体步骤是：第一步骤：选择基于路径质量感知的网关路由选择判据：Metric＝α·MBR+β·PDR+γ·NQR           (1)定义路径最小带宽可用率MBR： MBR = min ( Bw 1 , Bw 2 , · · · , Bw i , · · · , Bw n ) B - - - ( 2 ) 定义路径累积投递率PDR： PDR = Π i = 1 n - 1 pdr ( i , i + 1 ) - - - ( 3 ) 定义路径最低队列剩余负载可用率NQR： NQR = min ( Q 1 - q 1 Q 1 , · · · , Q i - q i Q i , · · · , Q n - q n Q n ) - - - ( 4 ) 其中n为路径长度，Bwi为节点i的剩余可用带宽，B为基本数据带宽；pdr(i，i+1)表示节点i到节点i+1的投递率；qi表示节点i的负载队列长度，Qi为节点i的缓存大小；α，β，γ为加权因子，且α，β，γ≥0，α+β+γ＝1。第二步骤：基于跨层设计的剩余可用带宽估计方法利用802.11MAC层的载波监听机制结合MAC帧帧头的网络分配矢量(NAV)字段进行估计剩余可用带宽。节点信道忙闲比，即信道空闲度与信道可得平均剩余带宽近似成正比。定义剩余带宽估计表达式： Bw i = kB Δ - Σ j ( NA V j + DIFS ) - Bac koff i Δ - - - ( 5 ) 其中，B表示链路平均带宽；Δ表示测量周期；NAVj为节点i的邻节点在Δ内的NAV值；DIFS为DCF帧间间隔；Backoffi为节点i避退计数器的值。由于IEEE802.11特性，在避退策略影响下节点的可用带宽不可能达到理论上线，故设定修正因子k，取值为0.89。第三步骤：选择到Internet网关路由的方法移动自组网内部所有节点进行按需式路由发现，并将其到网关的路由作为默认路由予以维持。没有默认路由的节点若有Internet业务需求需要发起网关路由请求。网关路由请求包中扩展了路径质量信息字段，包括路径最小带宽可用率MBR、路径累积投递率PDR、路径最低队列剩余负载可用率NQR以及网关选择判据Metric。网关路由请求沿途记录下每条链路的路径质量信息，网关在接收到网关路由请求后，根据路径质量按照(1)计算网关选择判据Metric，并将Metric添加到网关路由答复包中，并将该网关路由答复包单播返回源节点。源节点从接收到的L条来自相同或不同网关的路由答复记录中，选择具有最大Metric值的路由作为到网关的默认路由，同时保存其余的网关路由答复记录。第四步骤：维护默认路由的方法当源节点维护的到网关节点的默认路由失效或者通信路径发生断裂时，源节点从其余的应答请求记录中，选择具有最大Metric值的路由作为默认路由，必要时需要进行网关切换。若该次选择仍不能正常通信，则源节点重新发起网关路由请求。