[发明专利]基于自适应双向路径重建的HR-WPAN Mesh网络高效路由修复方法

摘要

本发明提出基于自适应双向路径重建的HR‑WPAN Mesh网络高效路由修复方法，通过采用“自适应双向路径重建”、“精简Route Error消息”、“精简Route Formation消息”和“跨层旁听”4种新机制，解决了现有基于拓扑服务器的HR‑WPAN Mesh网络路由修复方法存在的反向路径重建方式导致冗余的控制开销和数据分组等待延迟、两条受损路径的端点互为源、目的节点时重复进行路径重建、Route Error消息和Route Formation消息中存在冗余字段、链路失效时上游节点缓存的数据分组因路由信息有限而易被丢弃4个问题，提高了路由修复后投入使用的速度和数据分组传送成功率，降低了控制开销和数据分组平均时延。本发明提出的快速高效路由修复方法在运行时分为故障报告、建路通知和路径重建3个阶段。

主权项

1.基于自适应双向路径重建的HR‑WPAN Mesh网络高效路由修复方法，其特征是：包括在逻辑上有先后关系的故障报告阶段、建路通知阶段和路径重建阶段，具体如下：S1：所述故障报告阶段，用于发现路径出现故障的节点向拓扑服务器报告路径故障，本阶段运行“精简Route Error消息”和“跨层旁听”两种新机制，本阶段运行过程和上述两种新机制具体实现过程如下：S11：当一个节点发现有链路失效时，它首先检查是否有备用路由；如果有备用路由，则启用备用路由继续向目的节点传送数据分组；并且转步骤S12，因为备用路由难以保证是最优路由，因此需要进行路由重建；如果没有备用路由，则直接执行步骤S12；S12：发现链路失效的节点运行“精简Route Error消息”新机制，创建一个精简的Route Error消息并将其发往拓扑服务器，精简后的Route Error消息不含“探测端TREEID”和“长度”两个字段；S13：收到邻居节点发来的Route Error消息的节点，首先用该消息的信息更新自己的路由表，然后将该消息沿着树结构继续向拓扑服务器传送；收到Route Error消息的节点都执行该项操作，直至Route Error消息到达拓扑服务器；如果一个节点在MAC层接收到装有Route Error消息的帧但它不是该帧的目的节点，则运行“跨层旁听”新机制，将Route Error消息中的源、目的节点和探测端、探测对端节点信息取出并用跨层方式从MAC层传送到网络层，网络层收到上述信息后进行存储；S2：所述建路通知阶段，用于拓扑服务器选择合适的节点并通知它们进行路径重建，本阶段运行“自适应双向路径重建”和“跨层旁听”两种新机制，本阶段运行过程和上述两种新机制具体实现过程如下：S21：拓扑服务器按照路径对应的表项在路由表中的顺序，依次对受损路径进行修复；具体操作为：首先，拓扑服务器检查待修复路径的源、目的节点之间的路径是否已经被修复；如果是，则不再进行路径修复操作；否则，运行“自适应双向路径重建”新机制，从源、目的节点之间新路径的中间节点中寻找距离自己最近、同时也比源和目的节点距离自己更近的节点；如果找到了这样的中间节点，则启用双向路径重建方式，创建一个Route Notification消息，该消息的“Route cost type”字段缺省长度为2字节，其值设置为一个有别于已用值的特殊值，表示采用双向路径重建方式，并且该消息包含源－目的节点对间新的最优路径所含中间节点的列表；然后，拓扑服务器将Route Notification消息向距离自己最近的中间节点单播发送；如果拓扑服务器在新路径中没有找到距离自己最近、同时也比源和目的节点距离自己更近的中间节点，则启用正向路径重建方式，创建一个Route Notification消息，该消息包含源－目的节点对间新的最优路径所含中间节点的列表，并且该消息的“Route cost type”字段的值设置为另一个有别于已用值的特殊值，表示采用正向路径重建方式；然后，拓扑服务器将Route Notification消息向源节点单播；S22：如果一个节点收到邻居节点发来的Route Notification消息，它先用该消息包含的路由信息更新自己的路由表，然后根据该消息的目的节点进行转发；收到Route Notification消息的节点都执行该项操作，直至Route Notification消息到达其目的节点；如果一个节点在MAC层接收到装有Route Notification消息的帧但它不是该帧的目的节点，则运行“跨层旁听”新机制，将Route Notification消息中的源、目的节点、中继节点列表信息取出并用跨层方式从MAC层传送到网络层，网络层收到上述信息后进行存储；S3：所述路径重建阶段，用于节点进行重新建立新的路径以替换发生故障的路径，本阶段运行“自适应双向路径重建”、“精简Route Formation消息”和“跨层旁听”三种新机制，本阶段运行过程和上述三种新机制具体实现过程如下：S31：如果一个节点在运行“自适应双向路径重建”新机制的过程中收到拓扑服务器发给自己的、“Route cost type”字段值表示采用“双向路径重建”方式的Route Notification消息，则运行“精简Route Formation消息”新机制，生成两个比原Route Formation消息更短的、去掉了“Route Source TREEID”和“Route Destination TREEID”字段的、精简的Route Formation消息，接着分别装入到源、目的节点的中继节点列表，然后分别沿着新的最优路径向源、目的节点发送Route Formation消息；如果一个节点收到拓扑服务器发给自己的、“Route cost type”字段值表示采用“正向路径重建”方式的Route Notification消息，说明拓扑服务器通知它作为源节点采用“正向路径重建”方式发起路径重建；于是该节点生成一个精简的Route Formation消息，接着装入通往目的节点的新路径的中间节点列表，然后沿着新的最优路径向目的节点发送该Route Formation消息；如果该节点还有需要发往目的节点的数据，它便使用从Route Notification消息获得的新路径信息，立即向目的节点发送数据；S32：如果一个节点收到邻居节点发来的Route Formation消息，它先用该消息包含的路由信息更新自己的路由表，然后根据该消息的目的节点进行转发；收到Route Formation消息的节点都执行该项操作，直到Route Formation消息到达其目的地；如果一个节点在MAC层接收到装有Route Formation消息的帧但它不是该帧的目的节点，则运行“跨层旁听”新机制，将Route Formation消息中的源、目的节点、中继节点列表信息取出并用跨层方式从MAC层传送到网络层，网络层收到上述信息后进行存储。