[发明专利]一种工业无线网状网络多径路由的选路判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信网络中的路由技术领域，尤其是涉及一种工业无线网状网络的多路 径数据传输中并发路径选取的判定方法。

背景技术

无线网状网（Wireless Mesh Network，WMN）也称无线Mesh网，是基于无线信道进行 网络通信传输的。由于受衰落、干扰、多径效应、阻隔等影响，无线链路常常会发生临时性 的误码率增高或中断故障[1]，这种现象有时持续时间较短（几十秒），有时持续时间较长（几 分钟）。无线网络系统会因无线链路的不稳定导致网络的整体传输性能下降，特别是对传输时 延和可靠性都有较高要求的一些应用（如工业控制网络），现有的无线网络技术显得力不从心。 无线Mesh网络中，网络节点移动性较低或不移动（主要是终端移动），网络拓扑呈网状结构。 因此，可以有针对性地利用节点间存在的多条传输路径来提高传输的可靠性和实时性，从而 降低无线链路不稳定的负面影响。同时，采用多路径传输可以获得更多的带宽，有效地减少 端到端的数据传输延迟[2]，并且，可以提高网络资源分配的公平性[3]。

目前，已有的多路径路由技术的目标有两个，一是利用冗余链路进行网络保护；二是通 过优化流量分布来缓解网络拥塞。这方面的研究已有较多，相关的学术论文也不少。IETF专 门成立了多路径传输控制协议（MPTCP）工作组，致力于解决MPTCP体系结构、拥塞控制、 路由、安全等方面的问题[4]。

利用无线Mesh网中的多条路径来并发地传送监测数据和控制指令，这也属于多路径QoS 路由问题，所需要解决的主要问题也类似，例如，确定QoS路由中约束条件；确定多径路由 中选取的路径数量、以及选择哪几条满足条件的路径。所不同的是，在具体实现中，因为是 通过多条路径同时行地传递同一份数据，这就在源和目的节点之间逻辑上形成了一个等效路 径，对这条等效路径如何评定其路径属性特征（以此判断所构建的等效路径是否满足实际应 用对数据传输的约束要求），成为了这种并发多径QoS路由的关键。目前，已有的研究尚没 有针对该问题在理论和实践方法上展开详细讨论。

在多路径可靠性方面，文献[5]研究了寻找冗余路径的路由算法；文献[6]通过建立恢复路 径提供保护。

在多经流量分配方面，文献[7]比较了单路径和多路径在最大利用率方面的差异；文献 [8]研究并对比了最小化平均时延与最小化最大时延两种流量分配策略。文献[9]研究了移动 ad hoc网络中，将流量在多条路径上进行分割的问题。

在多径时延方面，文献[10]利用到了D/G/1排队模型对视频流时延进行了分析；文献 [11]提出了一个迭代的算法以最小化单个数据流的最大时延；文献[12]研究多路径传输的重 排序时延问题。

另外，文献[13]针对无线Mesh网络中联合多径Qos路由及底层的无线链路调度算法， 将问题建模为最大化利用率问题。文献[14]提出了一种在通信量和可靠性间进行平衡的机 制。

上述研究都是针对一般文本或多媒体业务传输特性的，没有专门针对现场检测信息和控 制指令传输特性的方法。

参考文献：

【1】刘乃安.无线局域网（WLAN）——原理、技术与应用[M].西安：西安电子科技大学出 版社，2004:8。

【2】Stephen Mueller,Rose P.Tsang,Dipak Ghosal.Multipath Routing in Mobile Ad Hoc  Networks:Issues and Challenges[J].In Performance Tools and Applications to Networked  Systems,2004:209-234.

【3】阳旺,李贺武,吴茜,吴建平.互联网端到端多径可靠传输协议研究.计算机研究与发展. 2012:49(2):261-269.

【4】王毅、廖晓菊、潘泽友，多路径传输控制协议综述，信息与电子工程，2011年第9卷 第1期，7～11页。