CN101662374B - 一种移动自组网的广播方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动自组网的广播方法，由移动自组网中各节点以分布的方式实现，包括以下步骤：a、节点判断本地二步邻居表是否已更新，若是，进入步骤b，否则，直接进入步骤c；b、所述节点采用广播网关选择方法重置本地广播网关表；c、所述节点根据其地址及本地广播网关表构造广播消息，并通过本地广播，将所述广播消息传播给所有相邻节点。本发明所述技术方案降低了移动自组网广播过程中的网络负荷和传输时延。

Description

一种移动自组网的广播方法

技术领域

本发明涉及一种广播实现方法，尤其是一种MANET(Mobile Ad HocNetwork，移动自组网)的广播方法。

背景技术

MANET是一种无中心的无线移动通信***，被广泛应用于军事、体育等领域，其网络内部最常见的通信方式是广播。MANET广播的路由协议中，有一种是对节点的二步邻居表的维护，协议中每个网络节点维护以下的数据结构：

重复消息表：记录节点收到的广播消息的源节点地址、消息的序列号以及时间戳等信息，节点利用这些信息判断接收到的消息是否为重复消息；

二步邻居表：记录节点的邻居节点信息，以及邻居节点的相邻节点(与本节点的距离为2的节点)的信息。

该协议包括2个主要过程，邻居节点信息交换过程和广播过程：

在邻居节点信息交换过程中，节点周期地和相邻节点交换邻居节点的信息。每经过预设的消息间隔时间，节点便向相邻节点广播一个HELLO消息(本地广播)，消息中包括消息类型、消息长度和邻居节点的IP地址表等关键信息；当一个节点接收到相邻节点的HELLO消息时，它据此更新其二步邻居表。若经过预设的最长等待时间，节点仍未接收到某一相邻节点的HELLO消息，则认为此节点已不与它相邻，可以将此节点及其相邻节点列表从其二步邻居表中删除。

在广播过程中，节点从相邻节点中选择一些节点作为广播网关，只有广播网关才进行广播消息的转发。通过广播网关，消息最终被传播给所有目标节点。广播过程以分布的方式完成，各节点独立选择广播网关，独立进行广播消息的转发。其中，

源节点S的操作如下：

S根据其二步邻接表，执行广播网关选择算法，从它的相邻节点中选择节点作为广播网关，并构造广播消息M；M包括S选择的广播网关信息和消息的路径信息，初始的路径仅包括S的地址；之后，通过本地广播，S将M传播给所有相邻节点；

非源节点V的操作如下：

一、V接收到M时，根据重复消息表中的记录判断M是否为重复消息，若是，V将M丢弃，处理结束；否则，V将M的有关信息记入重复消息表，将M传送给高层协议，并继续下面的步骤；

二、V判断其是否为广播网关，若不是，处理结束；否则，继续下面的步骤；

三、V根据M消息头中的路径和广播网关信息，以及其二步邻接表，执行广播网关选择算法，从其相邻节点中选择节点作为广播网关，并更新M，即去除M中原有的广播网关信息，添加入V所选择的广播网关信息，并在路径信息中添加V的地址；之后，通过本地广播，V将M传播给所有相邻节点。

上述广播过程中，每个广播网关对每包数据均需执行广播网关选择算法，因此上述广播过程的网络负荷和传输时延较大。

下面对上述广播过程中的广播网关选择算法加以描述。设当前节点为A，消息经过的路径为P，A所选择的广播网关集合为D，则广播网关选择算法如下：

1、令D＝Φ(空集)，A根据其二步邻接表得到本地网络拓扑图，记为GN＝(AN，EN)，其中AN仅包括A以及离A的距离不大于2的节点，EN表示AN中节点间的拓扑关系；

2、按以下规则精简图GN：①若节点x属于P，则删除x以及x的相邻节点，并删除相应的边；②若对边<x，y>，节点x与y均为A的相邻节点，则删除此边；③删除度数为0的节点；记结果图中与A相邻的节点集为N1，离A的距离为2的节点集为N2；

3、判断N2是否等于Φ，若是，结束算法，否则，继续下面的步骤；

4、判断N2中是否存在度数为1的节点，若存在，则将与其相连的节点记为w；否则，将N1中度数最大的节点记为w；

5、令D＝DU{w}，并从GN中删除w以及w的相邻节点，删除相应的边，之后回到步骤3。

经验证，上述广播网关选择算法能够覆盖所有二步邻居节点，是完备的。但是，该算法过于复杂，增加了维护成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种MANET的广播方法，降低了MANET广播过程中的网络负荷和传输时延。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种MANET的广播方法，由MANET中各节点以分布的方式实现，包括以下步骤：

a、节点判断本地二步邻居表是否已更新，若是，进入步骤b，否则，直接进入步骤c；

b、所述节点采用广播网关选择方法重置本地广播网关表；

c、所述节点根据其地址及本地广播网关表构造广播消息，并通过本地广播，将所述广播消息传播给所有相邻节点。

上述方案中，本地广播网关表为所述节点采用所述广播网关选择方法初始化建立的。

上述方案中，所述广播网关选择方法包括以下步骤：

B1、所述节点将本地广播网关表置空；

B2、所述节点根据本地二步邻居表确定与其距离为1的节点集合S1以及与其距离为2的节点集合S2；

B3、所述节点将S1中的相应节点删除使得S1与S2没有交集；

B4、所述节点采用双向逼近法选择S1中作为广播网关的节点，并将选择的节点添加入本地广播网关表。

上述方案中，所述步骤B4进一步通过以下步骤实现：

B41、所述节点选择S1中与S2中度数为1的节点相连的节点作为广播网关，将被选节点添加入本地广播网关表，并分别从S1及S2中将所述被选节点及其连接的节点删除；

B42、所述节点判断S2是否为空，若为空，结束所述广播网关选择流程，否则，进入步骤B43；

B43、所述节点选择S1中度数最大的节点作为广播网关，将其添加入本地广播网关表，并分别从S1及S2中将所述被选节点及其连接的节点删除，之后回到所述步骤B42。

上述方案中，所述步骤a中，所述节点根据本地二步邻居表的状态指示值判断本地二步邻居表是否已更新。

上述方案中，本地广播网关表初始化建立后，所述节点将所述状态指示值初始化为0；本地二步邻居表更新后，所述节点将所述状态指示值置为1，并在重置本地广播网关表后，将所述状态指示值重置为0。

上述方案中，所述节点非源节点时，所述步骤a之前还包括以下步骤：

(1)、所述节点接收广播消息，根据本地重复消息表判断接收的广播消息是否为重复消息，若不是，将其添加入重复消息表，同时传送给高层协议；

(2)、所述节点根据接收的广播消息判断其是否为广播网关，若是，进入所述步骤a。

本发明的有益效果主要表现在：本发明提供的MANET的广播方法根据本地二步邻居表的状态指示值，本地二步邻居表未更新时，直接利用本地广播网关表构造广播消息，否则，重置本地广播网关表后再据其构造广播消息，从而低了MANET广播过程中的网络负荷和传输时延；同时，对广播网关选择方法加以改进，从而降低了计算复杂度和维护成本。

附图说明

图1为本发明MANET的非源节点广播流程图；

图2为本发明广播网关选择流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参照图1，一种MANET的广播方法，由MANET中各节点以分布的方式实现。每个节点维护本地重复消息表、本地二步邻居表、本地二步邻居表的状态指示值Chg_NB以及本地广播网关表四类数据结构。其中，本地广播网关表的初始化建立及重置均采用广播网关选择方法实现；本地广播网关表初始化建立后，节点将Chg_NB初始化为0；本地二步邻居表更新后，节点将Chg_NB置为1；本地广播网关表重置后，节点将Chg_NB重置为0。

MANET中的非源节点通过以下步骤实现所述广播：

S101：节点接收广播消息，根据本地重复消息表判断接收的广播消息是否为重复消息，若不是，进入S102，否则，结束流程；

S102：节点将接收的广播消息添加入重复消息表，同时传送给高层协议；

S103：节点根据接收的广播消息判断其是否为广播网关，若是，进入S104，否则，结束流程；

S104：节点判断本地二步邻居表是否已更新，即判断Chg_NB的值是否为1，若是，进入S105，否则，直接进入S106；

S105：节点采用广播网关选择方法重置本地广播网关表；本地广播网关表重置后，节点将Chg_NB重置为0；

S106：节点根据其地址及本地广播网关表构造广播消息，并通过本地广播，将广播消息传播给所有相邻节点。

MANET中的源节点则无需上述流程中的S101至S103，进行广播时，直接执行S104至S106即可，不再赘述。

从以上描述可以看出，本发明通过在节点维护动态的本地广播网关表避免了本地二步邻居表未更新时的选路，从而降低了MANET广播过程中的网络负荷和传输时延。

下面参照图2对所述的广播网关选择方法加以描述，其包括以下步骤：

S201：节点将本地广播网关表置空；

S202：节点根据本地二步邻居表确定与其距离为1的节点集合S1以及与其距离为2的节点集合S2；

S203：节点将S1中的相应节点删除使得S1与S2没有交集；

S204：节点选择S1中与S2中度数为1的节点相连的节点作为广播网关，将被选节点添加入本地广播网关表，并分别从S1及S2中将被选节点及其连接的节点删除；

S205：节点判断S2是否为空，若为空，结束所述广播网关选择流程，否则，进入S206；

S206：节点选择S1中度数最大的节点作为广播网关，将其添加入本地广播网关表，并分别从S1及S2中将所述被选节点及其连接的节点删除，之后回到S205。

上述算法能够覆盖网络中所有节点，是完备的，同时降低了计算复杂度和维护成本，简单易行。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种移动自组网的广播方法，由移动自组网中各节点以分布的方式实现，其特征在于，包括以下步骤：

a、节点判断本地二步邻居表是否已更新，若是，进入步骤b，否则，直接进入步骤c；

b、所述节点采用广播网关选择方法重置本地广播网关表；

c、所述节点根据其地址及本地广播网关表构造广播消息，并通过本地广播，将所述广播消息传播给所有相邻节点；

所述广播网关选择方法包括以下步骤：

B1、所述节点将本地广播网关表置空；

B2、所述节点根据本地二步邻居表确定与其距离为1的节点集合S1以及与其距离为2的节点集合S2；

B3、所述节点将S1中的相应节点删除使得S1与S2没有交集；

B4、所述节点选择S1中作为广播网关的节点，并将选择的节点添加入本地广播网关表，其中，所述步骤B4具体通过以下步骤实现：

B41、所述节点选择S1中与S2中度数为1的节点相连的节点作为广播网关，将被选节点添加入本地广播网关表，并分别从S1及S2中将所述被选节点及其连接的节点删除；

B42、所述节点判断S2是否为空，若为空，结束所述广播网关选择流程，否则，进入步骤B43；

B43、所述节点选择S1中度数最大的节点作为广播网关，将其添加入本地广播网关表，并分别从S1及S2中将所述被选节点及其连接的节点删除，之后回到所述步骤B42。

2.如权利要求1所述的移动自组网的广播方法，其特征在于：本地广播网关表为所述节点采用所述广播网关选择方法初始化建立的。

3.如权利要求2所述的移动自组网的广播方法，其特征在于：所述步骤a中，所述节点根据本地二步邻居表的状态指示值判断本地二步邻居表是否已更新。

4.如权利要求3所述的移动自组网的广播方法，其特征在于：本地广播网关表初始化建立后，所述节点将所述状态指示值初始化为0；本地二步邻居表更新后，所述节点将所述状态指示值置为1，并在重置本地广播网关表后，将所述状态指示值重置为0。

5.如权利要求1所述的移动自组网的广播方法，其特征在于，所述节点非源节点时，所述步骤a之前还包括以下步骤：

(1)、所述节点接收广播消息，根据本地重复消息表判断接收的广播消息是否为重复消息，若不是，将其添加入重复消息表，同时传送给高层协议；

(2)、所述节点根据接收的广播消息判断其是否为广播网关，若是，进入所述步骤a。

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