[发明专利]基于跨层链路状态反馈的矿井应急救援无线网状网路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及基于跨层链路状态反馈的矿井应急救援无线网状网路由方法。

背景技术

无线网状网，又称为无线Mesh网络，是一种能够实现自组网、自配置的无线多跳中继网络,具有便携、灵活、环境适应能力强等特性，是矿井应急救援通信网络建设的热门技术。当前，基于混合网状网结构的无线Mesh网络在矿井应急救援通信中应用最为广泛。在该结构下，语音电话、传感器节点、摄像机等无线终端设备具有无线Mesh路由功能，能够参与无线Mesh网络组网，从而增强了矿井应急救援网络信息传输的鲁棒性。但是，无线Mesh路由功能的增加同时使无线Mesh终端需要耗费额外的能量来承担路由转发工作，对其能量储备提出了挑战。为了降低无线Mesh终端的能量消耗，研究者通过在现有路由协议的基础上增加对无线Mesh终端的识别功能，并以包含无线Mesh终端最少为路由选择标准，尽量减少了无线Mesh终端的路由转发工作。但是，在这些协议中，整个路由发现过程仍然采用传统的表驱动与基于请求/应答模式的路由发现机制。由于井下应急救援网络的中继规模较大，表驱动路由协议与基于请求/应答机制的路由协议在井下应急救援无线Mesh网络中应用时存在以下问题：

（1）表驱动路由协议要求每个节点维护一个包含到达网络中其他所有节点的路由信息的路由表，通过与邻居节点周期性地交换控制信令，实现对路由表的维护与更新。这造成表驱动路由协议普遍存在信令开销大的问题，且网络规模越大，信令开销越大，相应的网络吞吐量越低。

（2）基于请求/应答机制的路由协议，典型如按需距离矢量路由协议（Ad hoc On-demand Distance Vector，AODV）。该类协议仅当需要路由时才进行路由计算，且只保存近期使用的路由信息，不对路由信息进行日常维护与开销。相比表驱动路由协议，该类协议避免了大量的信令开销。但是，当向未知目的节点发送第一个数据包或者当前路径发生故障时，基于请求（Route Request，RREQ）/应答（Route Reply,RREP）机制的路由协议需要通过广播路由请求消息的方式进行路由发现，整个发现过程耗费时间，将产生一定的反应时延，并且该时延会随着网络中继规模的扩大增加。因此，该类协议应用于矿井应急救援无线Mesh网络时将严重影响语音、传感数据等对时延敏感业务的实时性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何降低矿井应急救援无线网状网的时延，提高网络的吞吐性能。

为了解决现有技术问题，本发明公开了一种基于跨层链路状态反馈的矿井应急救援无线网状网路由方法，包括以下步骤：

骨干路由节点根据MAC层维护的与其他骨干路由节点之间的骨干链路状态信息，选择传输成功率最高的链路信息进行路由表的维护与更新。

进一步，作为优选，所述MAC层维护的与其他骨干路由节点之间的骨干链路状态信息将根据链路的实际传输状态进行周期性更新。

进一步，作为优选，当当前骨干路由节点无法通过其他骨干路由节点实现与网关通信时，进一步包括以下步骤：

当前骨干路由节点向外广播路由请求消息；

当路由请求消息到达无线Mesh终端后，无线Mesh终端通过查看其相邻骨干节点列表，发现具有到达网关的有效路由，然后将返回路由应答消息，从而建立新的路由路径。

进一步，作为优选，当当前骨干路由节点无法通过其他骨干路由节点实现与网关通信，在当前骨干路由节点向外广播路由请求消息之前，进一步包括以下步骤：

启动定时器，等待MAC层的链路状态更新；

若当定时器到时时，当前骨干路由节点仍然无法通过其他骨干路由节点实现与网关通信，当前骨干路由节点将向外广播路由请求消息。

进一步，作为优选，进一步包括以下步骤：

每个无线Mesh终端均维护一个相邻骨干路由节点列表，记录其通信范围内的骨干路由节点；

当需要向网关上传信息时，若发现没有有效的路由信息，则首先查询相邻骨干路由节点列表，选择其中与网关之间传输状态最好的骨干路由节点作为与网关通信的下一跳节点。

进一步，作为优选，包括以下步骤：

若多个骨干路由节点的传输状态值相同，则从中选取到达网关距离最小的骨干路由节点作为下一跳节点

进一步，作为优选，包括以下步骤：

若所述相邻骨干路由节点列表为空，则启用基于请求/应答模式的路由发现机制进行路由发现。

本发明具有以下有益效果：