[发明专利]一种基于物联网的路由改进协议

说明书

技术领域        

本发明涉及物联网及自主路由协议领域，特别涉及一种基于物联网的路由改进协议。

  

背景技术

随着传感器技术的日益成熟，由具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器为基础构成的物联网引起了人们的极大关注。一般情况下，物联网上部署了大量的多种类型传感器，这些传感器实时监测、感知、采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理再传送到用户手中，其每个传感器都是一个信息源, 不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同，在物联网的网络组织结构中，移动无线自组网络 （Mobile Ad Hoc Networks）是一种新型的无线网络结构，网络中不需要固定通信设施的支持，通过节点即可以自由移动，因而具有很高的灵活性的优点，在移动无线自组物联网的运用中，一个最主要的网络性能约束来自于路径损耗和多径衰落。许多移动无线自组网路由协议利用多跳路径来传送信息包，因此信息包在一条路径的成功传输概率取决于每一跳的无线信道，在移动无线自组物联网中，高速的节点运动会影响链路稳定性，如引入较大的多普勒扩展，就会导致信道快速变化。 

路由协议是通过在路由器之间共享路由信息来支持路由协议，路由信息在相邻路由器之间传递，确保所有路由器知道到其它路由器的路径，由于路由协议能利用基于信道特性的先验知识预测的信道状态信息（channel state information）来监测瞬时链路状况，因此具体的、及时的信道质量信息的使用能让我们更加正确的处理路径可用性涨落，只需对信道行为模式进行了解，就可以选择最好的链路来建立新的路径，或者从就要中断的连接中切换到信道条件好一些的连接中去。 

目前物联网路由协议主要使用AOMDV路由协议，AOMDV协议使用指定给终端节点d序列号（sequence numbers）来确保从节点i的一条给定路径没有回路存在，也就是说，每一节点仅根据已知的到某一终端节点最高的序列号来维持一或多条到此终端节点的路径，此外由于AOMDV协议使用广告跳数的概念来维持有相同序列号的多条路径，即对每一终端节点d每一节点i维持一个广告跳数Hdi，和序列号Ndi，节点i到终端节点d的广告跳数代表了在节点i处到d的多条路径的“最大” 跳数，因此AOMDV协议仅允许接受具有较低跳数的替代路径，因此在AOMDV协议中，虽然缓存了多条路径，只有当前路径中断后替代路径才投入使用，直到中断被检测到并且选择了新的路径，因此链路会发生中断，而链路中断则会导致包重发和超时，在移动环境中，路径中经常性的发生链路中断，稳定性不高，因此需要一种新的协议。 

  

发明内容

针对以上问题，本发明对现有AOMDV路由协议进行改进，将物理层的信道状态信息引入到路由层，并使用信道平均衰落持续时间（average fading duration）作为链路稳定性的度量，联合传统的跳数度量来进行路径选择，从而可极大地提高物联网的抗移动性能及网络稳定性，为达此目的，本发明提供一种基于物联网的路由改进协议： 

所述路由改进协议包括路由探索、路由维护和路径切换，

所述路由改进协议路由探索过程为当一个节点从其邻近的节点处接收到路由请求数据包RREQ时，首先估计此链路的链路平均衰落持续时间，然后，基于上述标准，再决定是否传递这个路由请求数据包，并相应的更新其路由表，当这个路由请求数据包最后到达终端节点时，它包含了沿途参加传递的所有节点的列表，和本条路径的RFD，此时RFD和MRFD被添加到沿途传递节点的路由表中；

所述路由探索的路由表结构如下：

终端节点IP地址，

终端节点序列号，

广告跳数，

MRFD，

路径列表{（下一跳IP 地址1，跳数1，RFD1），

（下一跳IP 地址2，跳数2, RFD2），…….}，

生存时间，

路径切换休眠时间；

所述MRFD作为成本函数是介于一个给定节点i 和终端节点d 的所有RFD的最大值，即 ，其中是节点i和d所有保存路径的列表；

所述RFD为对于任一给定路径的平均衰落持续时间LFD，其定义为，其中h是链路的数量，H是路径的跳数；

所述对于任一给定路径的平均衰落持续时间LFD为链路的信道平均衰落持续时间AFD；

所述EAOMDV路由表中的路径切换休眠时间项是路径由于信道衰减应置于休眠的时间长度，为路径中所有链路的AFD的最大值；