[发明专利]面向链路稳定性的Ad Hoc网络多径路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Ad Hoc网络多径路由方法，特别是涉及一种面向链路稳定性的Ad Hoc网络多径路由方法。 

背景技术

Ad Hoc网络是一种特殊的无线移动通信网络。它具有不依赖于任何网络基础设施，具有很强的自组织性、鲁棒性和抗毁性等特点，在军事、抢险、救灾及应急通信领域有着广泛的应用前景。Ad Hoc网络中由于节点的移动性和链路的不稳定性而造成的通信中断和数据丢失，是在Ad Hoc网络中难以提供满足要求的QoS的最重要原因。 

传统Ad Hoc网络路由协议以单径路由协议为主，如OLSR，DSR，AODV等。单径路由协议虽然算法简单，易于管理和配置，但其不能很好处理Ad Hoc网络节点移动性和链路不稳定性所带来的问题，特别当节点数较多，拓扑变化较快时，传统单径路由无法很好保证QoS要求。 

多径路由是为降低由于路由频繁中断导致过高的路由发现频率，并充分利用网络节点资源的一类方法。在一次路由发现过程中，源节点将建立多条到达目的节点的路由路径。数据报文可以使用其中一条路径进行传输，也可以将数据分流到多条路径上同时发送。当其中一条路径链路断开导致发送失败时，节点可立即使用备份路径发送数据报文而无需进行新一次的路由发现过程。只有当所有路径均失败或者链路质量下降到一定值时，才需要重新发起路由。因此，多径路由方法能有效减少路由重新发起次数，提高数据传输可靠性并充分利用网络资源。 

文献“授权公告号是CN100399772C的中国发明专利”公开了一种基于负载均衡的自组网并发多径路由方法，该方法由路由信息交换、路由生成和数据转发三个步骤构成。该发明利用多重Dijkstra算法计算从源节点到目的节点可能存在的多跳路径，同时，各节点实时收集路径负载信息，通过TC消息广播给全网，并且计算出各条路径的负载信息作为选择路径的参考。该发明通过多重Dijkstra算法计算多条节点不相交路径，但严格的节点不相交路径在实际情况中相对较少，且往往没有必要。另外，节点为获得各条路径的负载，利用TC消息广播获得，这会造成较大的网络开销，而且由于节点的移动性，所获得的负载信息往往不是实时的，因此所获得的各条路径的 负载信息也不是实时的，无法较好处理网络拥塞问题。同时，仅仅依靠全网的网络拓扑建立多条路径，并没有考虑节点的位置，速度等有益的信息，在处理链路稳定性问题上表现不足。因此对于大规模Ad Hoc网络的适应性较弱。 

发明内容

为了克服现有的基于负载均衡的自组网并发多径路由方法对于大规模Ad Hoc网络在拓扑结构快速变化情况下QoS保障能力差的不足，本发明提供一种面向链路稳定性的Ad Hoc网络多径路由方法。该方法采用多径路由与移动预测相结合的方法，充分利用网络资源，包括节点资源，节点的位置信息等，在各个节点间都建立主、备份路径，利用移动预测预判法确保链路稳定性，减少了路由的中断次数，可以提高大规模Ad Hoc网络在拓扑结构快速变化情况下的QoS保障能力。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种面向链路稳定性的Ad Hoc网络多径路由方法，其特点是包括以下步骤： 

步骤一：建立网络拓扑图； 

（1）Ad Hoc网络中各个节点均周期性广播发送HELLO消息，其中HELLO消息包含节点本身下一周期的位置信息及节点的一跳邻居地址列表； 

（2）邻居收到HELLO消息后，读取消息并更新自身邻居表信息，同时丢弃该消息； 

（3）Ad Hoc网络中选择部分节点作为多点中继节点，周期性广播发送拓扑控制消息。中继节点将拓扑控制消息传播到全网每个节点。其中拓扑控制消息包含选择该节点为多点中继节点的邻居列表； 

（4）邻居收到该拓扑控制消息后，更新自身邻居表信息。若邻居节点为多点中继节点，则转发该拓扑控制消息，若邻居节点为单点中继节点，则丢弃； 

步骤二：建立多径路由； 

（1）Ad Hoc网络中各个节点由步骤一获得全网或者局部的网络拓扑图； 

（2）各个节点根据多重最短路径算法，以跳数为权值，获得以节点本身为源节点，全网或者已知局部网络拓扑图中的所有节点为目的节点的两条路径。 

（3）节点选择跳数少的路径作为主路径，跳数多的路径作为备份路径。 

步骤三：基于移动预测的稳定链路判定； 

（1）Ad Hoc网络中各个节点在每次发送HELLO消息之前，利用卡尔滤波移动预测算法，预测出自身节点下一时刻的位置信息，并将该信息封装到HELLO消息中， 广播发送给一跳邻居；