CN106034322A - 一种移动自组网中基于链路质量的路由切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种移动自组网中基于链路质量的路由切换方法，包括：建立和维护基于链路质量的路由；监控所述与邻居节点间的链路质量，当与一个或几个邻居之间的链路质量低于预设门限时不再考虑将其作为路由的下一跳；检索出受链路质量低于预设门限的节点影响的路由后，发起到达相应目的节点的路由查询，获得新路由后从所述受影响的原路由切换到所述新路由。本发明可以提前发现由于节点移动带来的路由不可达或链路质量较差的情形，从而提前建立链路质量较好的路由，保证较小的分组丢失率和端到端时延。

Description

一种移动自组网中基于链路质量的路由切换方法

技术领域

本发明涉及移动自组网络，尤其涉及一种移动自组网中基于链路质量的路由切换方法。

背景技术

移动自组网是一种具有高度动态拓扑结构、节点任意移动的自组织网络，其独立于固定的基础设施，通过移动节点自由组网实现通信，并且采用分布式管理，具有自动创建、自动组织、自我管理等特点。随着移动通信和移动终端技术的高速发展，移动自组织网络在军事通信、紧急服务和灾难修复以及野外偏远地区通信中得到广泛应用。

良好的路由协议是建立移动自组网的首要问题，同时也是研究的热点和难点。移动自组网的节点移动性高，无线带宽资源有限，网路短暂***几率高，传统的距离矢量和链路状态路由协议已不再适用于移动自组织网络。目前广泛应用于移动自组织网络的路由算法主要分为两大类：按需路由和主动路由。按需路由策略下，节点在有业务需求时才发起到目的端的路由查询；主动路由策略下，网络中每个节点周期***互拓扑信息，建立基于整个网络拓扑的路由表；而不管是按需路由还是主动路由，由于网络节点的高度移动性，已经建立起来的路由信息往往存在失效情况，只有当源节点或路径上的中间节点监测到某一个或某几个节点失效时，才会进行本地路由修复，或重新发起路由查询。这种检测往往需要一定时间，若当前正在进行数据通信，则需要首先中断通信，等新的路由信息建立起来后才能恢复数据传输。这种情况下不但存在分组的丢失，且对于某些节点，需要暂时缓存大量数据包，延长了数据包的端到端发送时延。

对于传统按需或主动路由，只有在路径中的节点检测到某一个或某几个节点移动或消失时，才会进行路由修复，而在节点移动性较高的拓扑环境下，这种机制不但会提高分组丢失率，还会延长数据包的端到端发送时延。且传统的路由修复只是针对节点不可达的情况，但在无线自组织网络中，经常存在节点可达，但是链路传输质量很差的情况，这种情况下如仍然使用原先的路由进行数据传输，会影响接收端的译码正确率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种移动自组网中基于链路质量的路由切换方法，包括：建立和维护基于链路质量的路由表；监控所述与邻居节点间的链路质量，当与一个或几个邻居之间的链路质量低于预设门限时不再考虑将其作为路由的下一跳；检索出受链路质量低于预设门限的节点影响的路由后，发起到达相应目的节点的路由查询，获得新路由后从所述受影响的原路由切换到所述新路由。

本发明提出的移动自组织网络中基于链路质量的路由切换方法使路径中的节点能提前发现由于节点移动带来的路由不可达或链路质量较差的情形，从而提前建立链路质量较好的路由，保证较小的分组丢失率和端到端时延。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的路由切换处理流程框图；

图2为本发明实施例2的拓扑结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出的移动自组网中基于链路质量的路由切换方法主要包括如下步骤：建立和维护基于链路质量的路由表，所述路由表中包括邻居节点ID和与邻居节点间的链路质量；监测所述与邻居节点间的链路质量，当与一个或几个邻居之间的链路质量低于预设门限时不再考虑将其作为路由的下一跳；检索出受链路质量低于预设门限的节点影响的路由后，发起到达相应目的节点的路由查询，获得新路由后从所述受影响的原路由切换到所述新路由。

其中，在所述路由查询过程中仍可以使用原路由进行数据传输；新路由建立完成后再从原有路由切换到所述新路由。基于链路质量的路由需要考虑从源到目的节点之间链路上每一跳的链路质量，保证建立起来的路由是所有可选路径中链路质量最好的一条。当采用按需路由策略时，所述路由的计算过程中各节点只维护其到目的节点的下一跳信息，包括:下一跳节点ID、与下一跳间的链路质量和路由建立时间。当采用主动路由策略时，发现链路质量低于预设门限后，不需等待路由更新周期的到来，而是立即发起所述路由查询。所述到达相应目的节点的路由查询消息被接收后，只由链路质量好于原有路径的邻居继续转发。

在上述方法中，对链路质量的监控包括：依据与邻居之间的HELLO消息探测与每个邻居之间的链路质量，若与某一个或几个邻居之间的链路质量低于预设门限值，即使还能收到来自它们的HELLO消息，在实际路由中也不再考虑将其作为下一跳。

其中，路由查询过程包括：节点发起的所述路由查询消息中携带原链路质量信息和目的节点信息；邻居节点收到所述路由查询消息后，比较自身与上一跳节点间的链路质量与所述路由查询消息中携带的链路质量，如果自身与上一跳节点之间的链路质量好于所述路由查询消息中携带的链路质量，则继续转发所述路由查询消息，否则丢弃；目的节点从接收到的路由查询消息中选取一条链路质量最好的路由，回复应答消息；发起路由查询的节点收到应答消息后，从所述受影响的原有路由切换到所述新路由。进一步的，所述目的节点第一次收到针对自己的路由查询消息后，开启定时器等待其他路径来的路由查询消息；定时器超时后，从接收到的消息中选取一条链路质量最好的路由，回复应答消息。

采用分布式计算方法，每个节点只需维护到目的节点的下一跳信息，包括下一跳节点ID，与下一跳之间的链路质量以及路由建立时间等；其次，节点依据与邻居之间的HELLO消息探测与每个邻居之间的链路质量，若与某一个或几个邻居之间的链路质量低于门限值，即使还能收到来自它们的HELLO消息，在实际的路由表中，也不再考虑将其作为下一跳。此时检索出所有受这些邻居节点影响的目的节点，发起到达这些目的节点的路由查询，在该路由查询包中，携带原有路径链路质量信息，方便邻居节点进行链路质量对比，同时携带最终的目的节点信息，告知邻居节点；邻居节点收到该RREQ包后，将自身与上一跳节点之间的链路质量与该RREQ包中携带的链路质量进行对比，如果自身与上一跳节点之间的链路质量好于该RREQ包中携带的链路质量，则继续转发该RREQ消息，否则丢弃该消息；当目的节点第一次收到针对自己的路由查询消息后，开启定时器等待其他路径来的RREQ，定时器超时后，从接收到的RREQ包中选取一条链路质量最好的路径回复RREP。最后，在源节点收到RREP后，将新的路由信息取代原有路由。

在上述方法中，采用分布式计算方法，各节点只需维护到目的节点的下一跳信息，建立基于链路质量的路由信息；定时监测与邻居之间的链路质量，能够及时发现那些链路质量低于门限值的邻居；在发起到达那些受影响的目的节点的路由查询时，不需要所有收到路由请求包的邻居节点都进行转发，只有那些链路质量好于原有路径的邻居才继续转发RREQ包；目的节点收到针对自己的路由查询包后开启定时器，优选一条最优路径回复RREP，保证新建立的路径链路质量明显好于原有路径；在新路径的建立过程中，仍可使用原有路径进行数据传输，在新路径建立完成后，取代原有路径，保证路由信息的软切换和数据包的正常传输；在主动路由策略下，无需等到路由更新周期才进行拓扑信息的交互，在发现存在链路质量较差的链路后，及时发起针对特定节点的路由查询。

实施例1：上述方法的一个具体实施例请参考图1，包括如下步骤：

依据主动路由策略或按需路由策略，建立从源节点到目的节点的基于链路质量的初始路由信息；

依据hello消息监测与邻居之间的链路质量；

判断是否存在SINR低于预设门限的邻居；

如果存在SINR低于预设门限的邻居，则检索路由表中所有受影响的目的节点，发起到达这些节点的路由查询；

收到目的节点返回的路由应答，用新的路由取代原有路由；

判断是否存在基于原路由的数据传输；

如果存在，则采用新路由进行传输。

本发明的另一个实施例如下：

实施例2：自组网拓扑结构如图2所示，路由切换包括如下：

1、按需路由下，在源节点S有业务发往目的节点D时，发起路由查询；主动路由下，网络中所有节点周期***互带有链路质量的拓扑信息，建立基于链路质量的路由，假设此处建立起来的链路质量最好的路径为S-A-B-C-D。

2、通过与邻居节点周期***互HELLO信息，S节点监测与所有邻居之间的链路质量；在A节点产生移动时，发现与A之间的信噪比趋于下降趋势；当S与A之间SINR下降到某一门限值时，此时S节点即认为A节点脱离了实际数据通信范围；

3、S以下一跳是A为条件检索路由表，列出所有受A影响的目的节点(此处假设只有S-D下一跳为A)；针对所有受影响的目的节点，重新发送RREQ包，该RREQ包中需携带原先与A之间的链路质量信息；

4、作为S的邻居，G和F都能收到S的RREQ包，此时G和F将RREQ中携带的S与A原有的链路质量和自身与S之间的链路质量进行对比，此处假设S-G之间的链路质量好于原先S-A，而S-F链路质量差于S-A，此时G继续转发该RREQ包，F不再转发，同时G需要建立到达S的反向路由；其他节点(如A，E)收到RREQ后新建反向路由并继续转发RREQ包；

5、D收到第一个RREQ包后开启定时器等待其他路径过来的RREQ，超时后回复RREP(假设此处D选出的路径为S-G-A-E-D)，中间节点收到RREP后需要建立到达D的正向路由；

6、S收到RREP后，用新的路由信息替代原有路由(在新路由的建立过程中，不影响原有数据传输)。

通过以上实施例可以看出，本发明提供的方法具有以下优点：解决了移动自组织网络由于节点移动导致路由失效带来分组丢失和较大端到端时延的问题；定时检测与邻居之间的链路质量，及时发现那些由于移动带来链路传输质量大幅下降的节点；采用路由软切换策略，在新路由的建立过程中，仍可使用原有路径进行数据传输，保证数据传输的不间断性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种移动自组网中基于链路质量的路由切换方法，其特征在于，包括：

建立和维护基于链路质量的路由；

监控与邻居节点间的链路质量，当与一个或几个邻居之间的链路质量低于预设门限时不再考虑将其作为路由的下一跳；

检索出受链路质量低于预设门限的节点影响的路由，发起到达相应目的节点的路由查询；

收到路由应答后，从所述受影响的原路由切换到新路由。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述路由查询过程中仍使用原路由进行数据传输；新路由建立完成后再从原有路由切换到所述新路由。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于链路质量的路由考虑从源到目的节点之间链路上每一跳的链路质量，保证建立起来的路由是所有可选路径中链路质量最好的一条。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，当采用按需路由策略时，所述路由的计算过程中各节点只维护其到目的节点的下一跳信息，包括:下一跳节点ID、与下一跳间的链路质量和路由建立时间。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，当采用主动路由策略时，发现链路质量低于预设门限后，不需等待路由更新周期的到来，而是立即发起所述路由查询。

6.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述对链路质量的监控包括：

依据与邻居之间的HELLO消息探测与各邻居之间的链路质量，若与某一个或几个邻居之间的链路质量低于预设门限值，即使还能收到来自它们的HELLO消息，在实际路由中也不再考虑将其作为下一跳。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述到达相应目的节点的路由查询消息被接收后，只由链路质量好于原有路径的邻居继续转发。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述路由查询过程包括：

节点发起的所述路由查询消息中携带原链路质量信息和目的节点信息；

邻居节点收到所述路由查询消息后，比较自身与上一跳节点间的链路质量与所述路由查询消息中携带的链路质量，如果自身与上一跳节点之间的链路质量好于所述路由查询消息中携带的链路质量，则继续转发所述路由查询消息，否则丢弃；

目的节点从接收到的路由查询消息中选取一条链路质量最好的路由，回复应答消息；发起路由查询的节点收到应答消息后，从所述受影响的原有路由切换到所述新路由。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述目的节点第一次收到针对自己的路由查询消息后，开启定时器等待其他路径来的路由查询消息；定时器超时后，从接收到的消息中选取一条链路质量最好的路由，回复应答消息。