專利名稱：基于節點特征的無線自組織網絡容斷路由生成方法
技術領域：
本發明涉及無線自組織網絡技術領域，適用于無線自組織網絡應用環境下的路由生成，具體涉及一種基于節點特征的無線自組織網絡容斷路由生成方法。
背景技術：
無線自組織網絡由帶有收發裝置的設備組成，通信的建立依賴于節點對數據包的轉發，要求其路由機制能及時適應拓撲的變化和節點的失效，因此，無線自組織網絡路由機制應具有分布式和自適應的特點。常見的無線自組織網絡路由機制可以分為預設式(Proactive routing)、反應式(reactive or on demand routing)禾口混雜式(hybrid routing)。預設式路由需所有節點存儲和維護包含全網信息的路由表，能較好的響應節點的路由請求，但需付出較多的存儲和維護成本；按需路由提供了僅響應有通信需求的節點的機制，避免了維護冗長路由表，給出了包含反應、探尋、建立和傳輸的路由機制，減少了節點存儲成本，響應時間往往長于預設式，而且存在較多惡意攻擊的威脅；混雜式結合了兩者的特點，是一種層次化的路由機制，為實現特定的目的，設定相應協議的實施范圍，可以實現效率和開銷的均衡。為滿足路由機制設計中滿足可達和無環路的要求，DSR協議引入了節點序列號技術，通過用目標節點標識控制分組和路由信息實現了路由更新和變化引起路由環路的問題；DSDV給出了基于維護全網路由信息的距離向量路由算法，較好的實現了路由算法的優化；AODV借鑒了 DSDV的距離向量技術和DSR的節點序列號技術實現了一種具有較高效率的路由算法；ZRP通過設定實施預設式路由的區域范圍給出了一種小范圍預設路由維護， 大范圍按需路由實現的混雜式路由，較好的提高了協議的可擴展性和效率。但是上述的路由機制針對每個目標節點僅維護一條可行路徑，應用中間節點探尋-重傳(AODV)和源節點探尋-重傳機制(DSR)應對鏈路失效的修復，修復效率受路由探尋機制的制約。為實現對失效鏈路的反應效率，Park(1997)等提出了多路徑路由技術，一方面可以保證數據分組更高效率的傳輸，另一方面可以應對失效鏈路，提高反應效率。AOMDV給出了一種在探尋階段發現多條鏈路不相交路徑的算法，結合中間節點重傳機制，提高了 AODV 應對鏈路失效的反應效率；02通過保證任意節點至少有兩條到同一目的節點的路徑，給出了較易實施的多路徑路由算法，由于依賴于節點的分布密度，對于無線自組織網絡難以適用；MarinaQ006)分析證明了多路徑路由在可用性和安全性方面的性能，理論上說明了多路徑路由一般優于單路徑路由，但設計更高效的多路徑協議仍是研究的重點。Kwong(2010)針對中心控制網絡設計了通過對路由節點實現點點備份的方法，實現數據分組無中斷傳輸的路由機制——保護路由(Protection routing)，并證明了探尋可行設置方案是個NP困難問題，從而給出了基于貪婪算法的搜索算法。針對無線自組織網絡的特點，本發明借鑒了保護路由思想，探討了路徑不相交的路由對的特點，給出了一種基于節點分類的保護路由生成算法，較好的實現了在出現節點或鏈路失效的情況下，數據數據仍能不間斷傳輸。同時，通過引入TTL和時鐘控制機制實現了控制包的傳播范圍，減少了控制包對網絡性能的影響。

發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種基于節點特征的無線自組織網絡容斷路由生成方法，基于一種分布式的保護路由的構建機制，通過對路由表設計，提取結構特征對節點進行分類，基于此，給出了主活動節點能較快探尋到下一跳節點備份的算法。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是基于節點特征的無線自組織網絡容斷路由生成方法，包括以下步驟步驟1，源節點s向目標節點d發出通信請求時，源節點s檢查其緩存路由表，若存在到目標節點d的路由信息則直接開始通信；否則，源節點s生成主路由探尋包RREQ-Pr， 并廣播至其鄰居節點；步驟2，收到主路由探尋包RREQ-Pr的節點N，首先根據主路由探尋包RREQ-Pr中包含的源節點和第一跳節點以及各自對應的序列號信息判斷是否已收到過該主路由探尋包RREQ-Pr ；對于第一次收到的主路由探尋包，節點把自己的信息寫入已經過路徑(passed path, PP)，否則，丟棄該主路由探尋包；若N不是目標節點d，則節點N廣播該主路由探尋包 RREQ-Pr至其鄰居節點；若N是目標節點d，則節點N根據收到的主路由探尋包RREQ-Pr生成回復包RREP-Pr，并按所述已經過路徑(passed path,PP)反向轉發到源節點s ；源節點s 根據收到的回復包RREP-Pr，添加多條節點不相交的源節點s到目標節點d的路徑信息，更新路由表，并行利用這些路徑實現通信；步驟3，用于傳輸數據的節點稱為主活動節點，主活動節點探尋備份下一條節點， 對于已知的主活動節點，滿足下列條件的鄰居節點成為該節點的備份下一跳節點a.存在通過該鄰居節點到達目標節點的路徑；b.加入a中路徑后所構成的新路由不存在環路；節點Xi在成為主活動節點后，等待W(Xi) = T/I Prs (Xi) |時刻，然后，生成備份路徑探尋包RREQ-Se，并廣播至其鄰居節點，其中Prs (Xi)表示Xi節點路由表中Xi的上游節點集合；T為常數，表示固定時長；步驟4，收到備份路徑探尋包RREQIe的節點M，根據備份路徑探尋包RREQIe中包含節點&的節點及其序列號信息，判讀是否收為首次收到，對于首次收到的備份路徑探尋包RREQ-Se，若M屬于(Xi)，則節點M丟棄該備份路徑探尋包RREQ^e ；否則，根據其節點特征按下列方式處理該備份路徑探尋包RREQ-k (I)M為主活動節點，M生成備份路由回復包RREP-Se，并轉發到節點Xi，(2)M為一般活動節點，按已知路由轉發該備份路徑探尋包RREQ-k到主活動節點，(3) M為其他節點，M廣播該備份路徑探尋包RREQ^e至其鄰居節點；Xi收到備份路由回復包RREP-k后，更新路由表，添加備份路徑，并設置向Xi轉發備份路由回復包RREP^e的節點為Xi的備份下一跳節點；若未發現可行的備份下一跳節點，則在W (Xi) = VlPrs(Xi) I時刻后，再次探詢其備份路徑；其中，所述步驟1中的路由表定義如下若節點N存在到目標節點d的路徑信息，且χ為其下一跳，節點N的路由表中對應的信息表述如下Seq No d- > next hop χ, Seq No為d的序列號，若備份路徑的下一跳為y，路由信息表示為:Seq No d_ > next hop χ :backup y ；所述步驟3中的上游節點集合定義如下設源節點s到目標節點d的路徑為Xtl- > x「>..._> Xn，其中， =S，ι = d， 如果i < j+2，且j Φ η，稱Xi為\關于目標節點d的上游節點，所有上游節點構成的集合為該節點關于該條路徑的上游節點集合；節點N到達節點d的上游節點集合為Prs (N)，為所有經過節點N到達d的路徑中從源節點到達節點N的節點的并，即，若新建立的經過節點 N到達目的節點d的路徑為P，P中源節點到達N所經過的節點集合為Ps，那么，更新后的 Prs (N)為原 Prs (N)與 I3S 的并；所述步驟3中涉及的主活動節點定義、活動節點和次活動節點分類如下存在到達目標節點d路由信息的節點為一般活動節點；用于傳輸數據的一般活動節點為主活動節點；充當主活動節點備份路徑的活動節點為次活動節點；未在路由中的網絡節點為一般節點；對應地，通過節點緩存的路由表來加以區別。當前節點探知到與其相關的鏈路失效時，生成錯誤信息分組EERR，并把該分組廣播向其鄰居節點，同時刪除自己路由表中的相關目的節點的條目；若存在數據分組需要經由失效鏈路轉發，則啟用其對應的備份路徑，轉發至下一跳節點備份，實現數據分組的不間斷傳輸；當前節點收到錯誤信息分組EERR，若其路由表中存在受影響的目標節點路由信息，則刪除該信息條目，并轉發至上游節點；若不存在受影響的目標節點信息，則丟棄該錯誤信息分組EERR，由此構成容斷路由的鏈路失效信息傳播與響應機制。采用TTL機制實現控制包的傳播，避免控制包的洪范，采用時鐘機制調節控制分組的產生時間，采用由遠及近的方針實現控制分組的錯峰產生并提高控制分組的效率，其方法如下(1) TTL控制分組的傳播范圍，采用動態調節的方式選取，其數值的選取符合單調增的凹函數；(2)時鐘控制用來實現節點行為產生，只有時鐘到時的節點方能產生控制分組，其時間長短與其前置集合中節點的個數成反比例關系；(3)路由表中的路由信息生存時間用固定長度時鐘控制，其長度與到源節點距離成反比例關系。與現有的路由算法相比，該算法在繼承分布式路由算法的優點的基礎上，實現了用于傳輸數據節點的下一跳節點備份的構造，能保證在出現鏈路或節點失效的情況下，數據不間斷的傳輸；通過引入動態的TTL和時鐘控制機制，避免了控制包的全網洪范，具有實施簡便，算法復雜度地的特點。


圖1為基于節點特征的無線自組織網絡容斷路由生成方法的基本流程圖。圖2為本發明節點路由表結構圖。圖3為節點類型轉化關系的有限狀態機模型。圖4為本發明EERQ-Pr分組的響應機制。圖5為本發明EERQ-Se分組的響應機制。圖6為本發明基于時鐘控制的下一跳節點備份搜索實例，其中實線箭頭為主路由，虛線箭頭為備份路由；圖6(a)是T/4時刻后節點G確定的到達該節點的路由拓撲圖； 圖6(b)是T/3時刻節點C確定下一跳節點備份后的路由拓撲圖；圖6(c)是T/2時刻節點 B確定下一跳節點備份后的路由拓撲圖；圖6(d)是T時刻節點A確定下一跳節點備份后的路由拓撲圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。本發明中涉及的術語與理論基礎a.節點ID為節點的唯一標識；節點序列號表明節點新舊狀態，其值單調增加；兩節點間有向非環路徑為該兩點間的路由。b.設源節點s到目標節點d的路徑為> X1- > . . . - > ι，其中， =S，ι = d。如果i < j+2，且j Φ η，稱Xi為\關于目標節點d的前置節點，所有前置節點構成的集合為該點關于該條路徑的前置節點集合；對于所有到達目標節點d的路徑，節點\的關于目標節點的前置節點集合為所有關于路徑前置集合的并。c.對于源節點s到目標節點d的路徑X => X1- > . . . - > I，如果下述條件滿足，路徑κ- > yi_ >...-> ym為節點y(l的關于路徑X的備份接入路徑(1) y0 e X， Yffl eX； (2)對于i興0、m，Yi不屬于X ； (3)ym不是yQ的前置集合元素，存在備份接入路徑的節點yQ為被保護節點。d.對于源節點s到目標節點d的路徑X = Xtl- > X1- >...-> I，如果除ι夕卜， 路徑X上所有其他節點均有至少一條備份入路徑，稱路徑X為受保護路徑。e.無線自組織網絡MAC層協議具有探測鏈路失效的功能，數據分組沿保護路徑傳播，當該路徑某鏈路出現失效，其上游鄰接節點選用備份路徑不間斷傳播數據分組。本發明的無線自組織網絡容斷路由生成方法如圖1所示，包括以下步驟首先，源節點s向目標節點d發出通信請求時，源節點s檢查其緩存路由表，如果緩存有到目標節點d的路由信息，則直接開始通信；否則源節點s激活路由探尋機制，具體如步驟101 由源節點s生成主路由探尋包RREQ-Pr，并廣播至其鄰居節點；然后搜索源節點s到目標節點d不相交的多條路徑信息，具體如步驟102 收到主路由探尋包RREQ-Pr的節點N，首先根據主路由探尋包RREQ-Pr中包含的源節點和第一跳節點以及各自對應的序列號信息判斷是否已收到過該主路由探尋包 RREQ-Pr ；對于第一次收到的探詢包，節點把自己的信息寫入已經過路徑(passed path, PP)，否則，丟棄該主路由探尋包；若N不是目標節點d，則節點N廣播該主路由探尋包 RREQ-Pr至其鄰居節點；若N是目標節點d，則節點N根據收到的主路由探尋包RREQ-Pr生成回復包RREP-Pr，并按所述已經過路徑PP反向轉發到源節點s ；源節點s根據收到的回復包RREP-Pr，添加多條節點不相交的源節點s到目標節點d的路徑信息，更新路由表，并行利用這些路徑實現通信；接著，主活動節點(Primary)探尋備份下一跳節點，通過步驟103 “主路徑節點備份路由探尋報文與回復報文環節”來實現用于傳輸數據的節點稱為主活動節點，主活動節點探尋備份下一條節點，對于已知的主活動節點，滿足下列條件的鄰居節點成為該節點的備份下一跳節點a.存在通過該鄰居節點到達目標節點的路徑；b.加入a中路徑后所構成的新路由不存在環路；節點Xi在成為主活動節點后，等待W(Xi) = T/I Prs (Xi) |時刻，然后，生成備份路徑探尋包RREQ-Se，并廣播至其鄰居節點，其中Prs (Xi)表示Xi節點路由表中Xi的上游節點集合；T為常數，表示固定時長； 最終，收到備份路徑探尋包RREQ-k的節點M，根據備份路徑探尋包RREQ^e中包含節點Xi的節點及其序列號信息，判讀是否收為首次收到，對于首次收到的備份路徑探尋包RREQ-Se，若M屬于(Xi)，則節點M丟棄該備份路徑探尋包RREQ^e ；否則，根據其節點特征按下列方式處理該備份路徑探尋包RREQ-k (I)M為主活動節點，M生成備份路由回復包RREP-Se，并轉發到節點Xi，為一般活動節點，按已知路由轉發該備份路徑探尋包 RREQ-Se到主活動節點，C3)M為其他節點，M廣播該備份路徑探尋包RREQ^e至其鄰居節點；Xi收到備份路由回復包RREP-k后，更新路由表，添加備份路徑，并設置向Xi轉發備份路由回復包RREP^e的節點為Xi的備份下一跳節點；若未發現可行的備份下一跳節點，則在W(Xi) =VlPrs(Xi) I時刻后，再次探詢其備份路徑，至此，生成源節點s到目標節點d的容斷保護路由，相應地完成節點類型維護，建立節點路由表(步驟104)。其中，路由表定義如下若節點N存在到目標節點d的路徑信息，且χ為其下一跳，節點N的路由表中對應的信息表述如下Seq No d- > next hop χ, Seq No為d的序列號，若備份路徑的下一跳為 y，路由信息表示為:Seq No d_ > next hop χ :backup y ；上游節點集合定義如下設源節點s到目標節點d的路徑為Xtl- > X1- >..._> Xn，其中， =S，ι = d， 如果i < j+2，且j Φ η，稱Xi為\關于目標節點d的上游節點，所有上游節點構成的集合為該節點關于該條路徑的上游節點集合；節點N到達節點d的上游節點集合為Prs (N)，為所有經過節點N到達d的路徑中從源節點到達節點N的節點的并，即，若新建立的經過節點 N到達目的節點d的路徑為P，P中源節點到達N所經過的節點集合為Ps，那么，更新后的 Prs (N)為原 Prs (N)與 I3S 的并；涉及的主活動節點定義、活動節點和次活動節點分類如下存在到達目標節點d路由信息的節點為一般活動節點；用于傳輸數據的一般活動節點為主活動節點；充當主活動節點備份路徑的活動節點為次活動節點；未在路由中的網絡節點為一般節點；對應地，通過節點緩存的路由表來加以區別。基于所生成的容斷保護路由節點路由表存儲與維護方案如下每一節點存儲包含數據包轉發信息的路由表，根據目標節點，每一條信息包含下一跳節點、下一條節點備份、前置節點集合和生存時間信息；節點維護到達鄰居節點的路由信息；對于目標節點山若節點不存在到達該節點的路徑信息，該節點對于目標節點d為普通節點；若在固定時間段D內，節點未收到到達目標節點路徑的數據和控制分組信息，節點則從存儲的路由表中刪除該目的節點的路徑信息；若節點收到達到目的節點路徑失效信息，則從路由表中刪除該路徑的信息，其下一跳節點備份信息保留，且用于生存期內數據包的轉發。鏈路失效信息的傳播與響應規則如下節點探知到與其相關的鏈路失效時，生成錯誤信息分組EERR，并把該分組廣播向其鄰居節點，同時刪除自己路由表中的相關目的節點的條目；若存在數據分組需要經由失效鏈路轉發，則啟用其對應的備份路徑(轉發至下一跳節點備份)，實現數據分組的不間斷傳輸。節點收到錯誤信息分組，若其路由表中存在受影響的目標節點路由信息，則刪除該信息條目，并轉發至上游節點；若不存在受影響的目標節點信息，則丟棄該EERR。控制分組洪范避免的方法如下控制分組用于探尋路由和維護路由，這里采用TTL機制實現控制分組的本地范圍傳播，避免分組洪范；為避免控制分組的產生頻率，提高控制分組的有效性，采用時鐘機制調節控制分組的產生時間，采用由遠及近的方針實現控制分組的錯峰產生并提高控制分組的效率。數據分組的暫存與轉發規則如下該方法支持對數據分組采用各種優化策略，采用有限緩存的機制，最大程度的避免數據分組的源節點重發。針對中間節點轉發路由同時失效的情形，采用中間節點探尋路徑的機制，實現中間節點修復機制，一旦鏈路探尋成果則立即發送緩存的數據分組。所有節點僅接收一次相同分組副本。節點的路由表結構如圖2所示，針對所有可能的目的節點，節點生成相應的路由 ￥，包 舌白勺；！&址與·歹Il號ilf;§、(originator address and originator sequence number)反應該路由表的時效性、目的節點的地址與序列號(destination address and sequence number)、該目的節點路由的生命值Lifetime、上游節點集合(upstream nodes) 及其依賴的鄰居節點(即，上游節點依賴該鄰居節點到達本節點)、和存在的到達目的節點的路由信息(route list)，并通過設置Iflag來區分主路由和備份路由。路由表中包含的上游節點信息和路由信息均具有失效性，若超過規定的生命值則刪除對應的信息。其中，所述的主活動節點及其節點類型的劃分方法，(1)節點的類型根據路由表的信息和數據的傳輸確定，其轉化關系見圖3。詳細地，針對給定的目的節點，若所有的路由信息均為備份路由信息，則給節點為次活動節點； 若包含主路由信息的節點為一般活動節點；用于傳輸數據的一般活動節點為主活動節點； 其他節點為一般節點。對應地，一般節點在主路由探詢過程中獲得到達目的節點的路由信息，則該節點成為一般活動節點；一般節點在備份路由探詢過程中獲得到達目的節點的路由信息，可以根據探詢到的接入點類型，成為一般活動節點(接入點為目標節點)或次活動節點(接入點為主活動節點)；節點一旦用于傳輸數據，則成為主活動節點。為避免產生環路，我們規定活動節點結束數據傳輸后，保持狀態一個生命值周期，之后刪除對應路由信息，即成為一般節點。本發明中相同源/目標節點不相交路徑發現的步驟如下采用以下策略實現路由探尋包的轉發，如附圖4所示，從而實現獲得具有相同源/ 目的節點的節點不相交路徑，其中，路由探尋分組EERQ-ft·包含源節點標識SID/序列號SS， 目的節點標識DID/序列號DS，經過路徑節點集合PS。Stepl.若節點收到EERQ-ft·分組，比較分組中源節點SS值Vss與該節點存儲的源節點序列號的值Vst，若Vss <= Vst,該EERQ-Pr分組被丟棄；若Vss > Vst,并且該節點為目標節點，進入乂印3，否則，進入乂印2.；Step2.節點把自己的ID寫入PS，記錄源節點為目的的反向路由，并把源節點SID 更新到自身存儲，若已存在到達目的節點的路由，則按路由信息傳播到目的節點，否則，把該EERQ-Pr廣播至其鄰居節點；乂印3.節點比較收到的EERQ-Pr中經過路徑中的第一跳節點，若已收到包含該第一跳節點信息的分組，該EERQ-Pr被丟棄，否則，生成包含經過路徑信息的回復分組 EERP-Pr，并按反向路由傳輸到源節點；Step4.源節點收到EERP-ft·后，更新目的節點序列號，并記錄EERP-Pr中的路由信息，收到多條具有相同目的節點序列號值的EERP-Pr分組，便得到了多條節點不相交的路徑。本發明基于目標節點的上游節點集合生成對于目標節點d，節點i有到達目標節點d的路由信息，設節點i關于目標節點d 的上游節點集合為I^rS，其更新策略如下Casel. PrS中元素的增加=Xi收到EERP-ft·后，提取分組中到達目的節點的路徑信息 x0- > X1- > · · · - > Xi. · · - > xn,并更新 PrS = PrS U {x0, X1, . . . , Xi, x1+1}；Case2. PrS中元素的依賴關系來自路徑x0_ > X1- >…-> Xi. · · - > Xn的前置節點 IXq ‘ -^l ？ · · · ？ Xi' }的前置依賴節點為Xi-!；Case3. PrS中元素的減少若目的節點不可達，則其對應的PrS被清空；若元素的生命(expiry time)結束，該節點被清除；Case4. PrS中元素生命的更新若該節點的上游依賴節點發送數據包到該節點， 其相應的節點的生命(expiry time)值恢復到初始狀態，若一個節點打上游依賴節點不止一個，那么其生命值的初始狀態為對應生命的最大值。本發明基于目標節點距離的時鐘控制機制對于主傳輸路徑> X1- > . . . - > Xi. . . - > xn, Xi的前置節點集合為Prs (Xi)， 其勢為IPrs(Xi) I，這里我們采用等待-發生的機制優化節點探尋下一跳備份，其基本步驟如下Stepl.若節點Xi被用來傳輸數據分組，即此時節點類型為主活動節點，節點啟動下一跳備份探尋計時，當計時結束，節點開始探尋過程，進入Mep2.；Step2.若節點Xi包含兩條或兩條以上的到達目的節點的路徑，從剩余的路徑中選取一條為備份路徑，對應的下一跳為主路徑中下一跳備份；否則，進入乂印3.；Step3.節點Xi生成備份路徑探尋包EERQ-Se，按圖5開始備份路徑探尋；Step4.若節點Xi為活動節點，其路徑的維護頻率與前置節點結合勢成正比，若前置集合為空集，其等待時間為固定值T這里我們采用反比例函數確定等待時間Xi等待時間W(Xi) = T/I Prs (Xi) |。本發明實現過程通過以下步驟設置相關參數可以實現該路由機制(1)選取TTL設置機制，TTL控制著控制分組的傳播范圍，可以選取固定值也可以選取自適應機制，這里我們選用自適應機制設初始值為ΤΤ0，若2TT0后，未收到對應的回復分組，節點按函數f設置下一個探尋分組的TTL，f為單調增的凹函數；(2)取定時時長初始值T0，其值得大小應于路徑長度相關，應滿足于路徑長度稱反比，這里選取線性比例；(3)備份路徑數上限的選取，路徑越多對應的存儲和維護開銷越大，但能保持較高的傳輸性能。為實現兩者均衡，我們使用固定上限3 ；(4)備份路徑的選擇策略選取，對于存在備份的情況，采用路徑長度優先策略；(5)路由維護機制的選取，采用AODV協議中，Hello控制分組機制，在路由生命周期內，無數據分組傳送的情況下，按固定頻率發送和響應；(6)圖6a_圖6d給出了一種基于時序控制的備份路由探詢過程。對于通過主路由探詢獲得的主路由A-B-C-G，節點A、B和C的探詢等待時間為(1/2) T、(1/3) T和(1/4) T。 那么，C節點探詢后將確定D和F為活動節點；該信息將為B節點所用，可以控制B的探詢過程在較小范圍內結束。同理，可以依次保證主路徑的上游節點可以利用其下游節點的探詢過程的結果，實現備份路由以較高的效率確定。
權利要求
1.基于節點特征的無線自組織網絡容斷路由生成方法，其特征在于包括以下步驟步驟1，源節點S向目標節點d發出通信請求時，源節點s檢查其緩存路由表，若存在到目標節點d的路由信息則直接開始通信；否則，源節點s生成主路由探尋包RREQ-Pr，并廣播至其鄰居節點；步驟2，收到主路由探尋包RREQ-Pr的節點N，首先根據主路由探尋包RREQ-Pr中包含的源節點和第一跳節點以及各自對應的序列號信息判斷是否已收到過該主路由探尋包 RREQ-Pr ；對于第一次收到的主路由探尋包，節點把自己的信息寫入已經過路徑(passed path, PP)，否則，丟棄該主路由探尋包；若N不是目標節點d，則節點N廣播該主路由探尋包 RREQ-Pr至其鄰居節點；若N是目標節點d，則節點N根據收到的主路由探尋包RREQ-Pr生成回復包RREP-Pr，并按所述已經過路徑PP反向轉發到源節點s ；源節點s根據收到的回復包RREP-Pr，添加多條節點不相交的源節點s到目標節點d的路徑信息，更新路由表，并行利用這些路徑實現通信；步驟3，用于傳輸數據的節點稱為主活動節點，主活動節點探尋備份下一條節點，對于已知的主活動節點，滿足下列條件的鄰居節點成為該節點的備份下一跳節點a.存在通過該鄰居節點到達目標節點的路徑；b.加入a中路徑后所構成的新路由不存在環路；節點Xi在成為主活動節點后，等待W(Xi) =T/I Prs (Xi) I時刻，然后，生成備份路徑探尋包RREQ-Se，并廣播至其鄰居節點，其中Prs(Xi)表示Xi節點路由表中Xi的上游節點集合； T為常數，表示固定時長；步驟4，收到備份路徑探尋包RREQ-k的節點M，根據備份路徑探尋包RREQ-k中包含節點Xi的節點及其序列號信息，判讀是否收為首次收到，對于首次收到的備份路徑探尋包 RREQ-Se,若M屬于(Xi)，則節點M丟棄該備份路徑探尋包RREQ^e ；否則，根據其節點特征按下列方式處理該備份路徑探尋包RREQ-k (I)M為主活動節點，M生成備份路由回復包RREP-Se，并轉發到節點Xi，為一般活動節點，按已知路由轉發該備份路徑探尋包 RREQ-Se到主活動節點，C3)M為其他節點，M廣播該備份路徑探尋包RREQ^e至其鄰居節點；Xi收到備份路由回復包RREP-k后，更新路由表，添加備份路徑，并設置向Xi轉發備份路由回復包RREP^e的節點為Xi的備份下一跳節點；若未發現可行的備份下一跳節點，則在W (Xi) = VlPrs(Xi) I時刻后，再次探詢其備份路徑；其中，所述步驟1中的路由表定義如下若節點N存在到目標節點d的路徑信息，且χ為其下一跳，節點N的路由表中對應的信息表述如下Seq No d- > next hop χ, Seq No為d的序列號，若備份路徑的下一跳為y，路由信息表不為:Seq No d_ > next hop χ :backup y ；所述步驟3中的上游節點集合定義如下設源節點s到目標節點d的路徑為> X1- > . . . - > Xn，其中， =s，ι = d，如果 i < j+2，且j興n，稱Xi為\關于目標節點d的上游節點，所有上游節點構成的集合為該節點關于該條路徑的上游節點集合；節點N到達節點d的上游節點集合為Prs (N)，為所有經過節點N到達d的路徑中從源節點到達節點N的節點的并，即，若新建立的經過節點N到達目的節點d的路徑為P，P中源節點到達N所經過的節點集合為Ps，那么，更新后的Prs (N) 為原I^rs (N)與I3S的并；所述步驟3中涉及的主活動節點定義、活動節點和次活動節點分類如下存在到達目標節點d路由信息的節點為一般活動節點；用于傳輸數據的一般活動節點為主活動節點；充當主活動節點備份路徑的活動節點為次活動節點；未在路由中的網絡節點為一般節點；對應地，通過節點緩存的路由表來加以區別。
2.根據權利要求1所述基于節點特征的無線自組織網絡容斷路由生成方法，其特征在于當前節點探知到與其相關的鏈路失效時，生成錯誤信息分組EERR，并把該分組廣播向其鄰居節點，同時刪除自己路由表中的相關目的節點的條目；若存在數據分組需要經由失效鏈路轉發，則啟用其對應的備份路徑，轉發至下一跳節點備份，實現數據分組的不間斷傳輸；當前節點收到錯誤信息分組EERR，若其路由表中存在受影響的目標節點路由信息，則刪除該信息條目，并轉發至上游節點；若不存在受影響的目標節點信息，則丟棄該錯誤信息分組EERR，由此構成容斷路由的鏈路失效信息傳播與響應機制。
3.根據權利要求1所述基于節點特征的無線自組織網絡容斷路由生成方法，其特征在于采用TTL機制實現控制包的傳播，避免控制包的洪范，采用時鐘機制調節控制分組的產生時間，采用由遠及近的方針實現控制分組的錯峰產生并提高控制分組的效率，其方法如下(1)TTL控制分組的傳播范圍，采用動態調節的方式選取，其數值的選取符合單調增的凹函數；(2)時鐘控制用來實現節點行為產生，只有時鐘到時的節點方能產生控制分組，其時間長短與其前置集合中節點的個數成反比例關系；(3)路由表中的路由信息生存時間用固定長度時鐘控制，其長度與到源節點距離成反比例關系。
全文摘要
基于節點特征的無線自組織網絡容斷路由生成方法，首先源節點向目標節點發出通信請求，若存在到目標節點的路由信息則直接開始通信；否則，源節點生成主路由探尋包，并廣播至其鄰居節點；收到主路由探尋包的節點響應探尋報文，目標節點回復報文，搜索源節點到目標節點不相交的多條路徑信息，接著主活動節點探尋備份下一跳節點，由此生成源節點到目標節點的容斷保護路由，與現有的路由生成相比，該生成方法在繼承分布式路由算法的優點的基礎上，實現了用于傳輸數據節點的下一跳節點備份的構造，能保證在出現鏈路或節點失效的情況下，數據不間斷的傳輸；通過引入動態的TTL和時鐘控制機制，避免了控制包的全網洪范，具有實施簡便，算法復雜度低的特點。
文檔編號H04W40/04GK102572994SQ20121000683
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者孟坤, 林闖, 祝林 申請人:清華大學