本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是通信網(wǎng)絡(luò)中的一種路由協(xié)議。
背景技術(shù)：
：分布式adhoc網(wǎng)絡(luò)中，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)往往需要通過多跳的方式傳輸數(shù)據(jù)。源節(jié)點(diǎn)需要選擇一條或多條路徑向目的節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，這個(gè)過程稱作路由。一般地，將任意時(shí)刻無線環(huán)境中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量稱為網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。無線網(wǎng)絡(luò)和通信具有廣播特性與波動(dòng)特性。其中，廣播特性是指在收、發(fā)雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)均會(huì)對其周邊一定范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)造成干擾，從而對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載造成影響。波動(dòng)特性是指隨著時(shí)間的推移，信道質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載處于不斷變化中，因此網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的實(shí)時(shí)變化狀況影響到傳輸鏈路的質(zhì)量以及端到端路由的質(zhì)量。綜上所述，對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的識(shí)別和感知有利于路由協(xié)議的優(yōu)化與設(shè)計(jì)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于分布式網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知的路由方法，通過節(jié)點(diǎn)間分布式協(xié)作來感知網(wǎng)絡(luò)負(fù)載數(shù)值，并選擇網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低的路徑來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，從而保障端到端傳輸?shù)馁|(zhì)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：步驟1，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過偵聽周邊節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包以及自身發(fā)送數(shù)據(jù)包歷史信息不斷更新自身的歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，步驟如下：設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)自身共發(fā)送的實(shí)際負(fù)載量P1，其中T為時(shí)間窗口大小；每個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)偵聽到的其他節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載量P2；每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)的總負(fù)載P＝(P1+P2)/T；每一個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載其中f(·)表示從P到的單一映射，且要求步驟2，源節(jié)點(diǎn)S有數(shù)據(jù)需要向目的節(jié)點(diǎn)D發(fā)送，計(jì)算備選路徑的路徑歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，步驟如下：源節(jié)點(diǎn)根據(jù)按需路由方式或者表驅(qū)動(dòng)路由方式獲取多條備選路徑信息L1,L2,L3...；計(jì)算每條路徑的歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知結(jié)果，l路徑的歸一化負(fù)載感知結(jié)果或其中μli表示l路徑上第li段鏈路發(fā)送節(jié)點(diǎn)的歸一化負(fù)載感知結(jié)果，L是該路徑上包含的總的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；步驟3，源節(jié)點(diǎn)S執(zhí)行路徑選擇，步驟如下：如果是單路徑路由，選擇最大的歸一化負(fù)載感知結(jié)果的路徑做為路由選擇的結(jié)果，最大的歸一化負(fù)載感知結(jié)果的路徑就是負(fù)載最低的路徑；如果是多條路徑路由，按照比例關(guān)系實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)量的分流，其中Lsrc,dest代表源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的所有路徑的集合，Nl1代表某條路徑的路由的業(yè)務(wù)量所占的源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送的總的業(yè)務(wù)量的比例因子，(hopl1*ηl1)代表某條路徑的歸一化負(fù)載感知結(jié)果與其包含的鏈路段個(gè)數(shù)的乘積。本發(fā)明的有益效果是：基于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知的結(jié)果實(shí)現(xiàn)路由決策，有利于網(wǎng)絡(luò)路由的可靠性以及負(fù)載均衡。附圖說明圖1是中間節(jié)點(diǎn)收到包的處理流程圖；圖2是目的節(jié)點(diǎn)收到包的處理流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：步驟1：每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過偵聽周邊節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包以及自身發(fā)送數(shù)據(jù)包歷史信息不斷更新自身的歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。步驟1.1設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)自身共發(fā)送的實(shí)際負(fù)載量P1，單位為bit。其中T為時(shí)間窗口大小，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定。步驟1.2設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)偵聽到的其他節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載量P2，單位為bit。其中T為時(shí)間窗口大小，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定。步驟1.3設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)的總負(fù)載，計(jì)算方法為P＝(P1+P2)/T。其中T為時(shí)間窗口大小，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定。步驟1.4設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載計(jì)算方法為其中f(·)表示從P到的單一映射，且要求越大表示負(fù)載越低，越小表示負(fù)載越高。一種可能的計(jì)算方法為(P/最大允許網(wǎng)絡(luò)負(fù)載)。最大允許網(wǎng)絡(luò)負(fù)載與丟包率有關(guān)，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定，本專利不特指。步驟2：源節(jié)點(diǎn)S有數(shù)據(jù)需要向目的節(jié)點(diǎn)D發(fā)送，計(jì)算備選路徑的路徑歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。步驟2.1源節(jié)點(diǎn)根據(jù)按需路由方式或者表驅(qū)動(dòng)路由方式獲取多條備選路徑信息，記為L1,L2,L3…。其中按需路由方式或者表驅(qū)動(dòng)路由方式為無線自組織網(wǎng)路由領(lǐng)域內(nèi)的經(jīng)典方式，為本領(lǐng)域研究人員所熟知。步驟2.2根據(jù)步驟1中的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知數(shù)值依據(jù)公式計(jì)算每條路徑的歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知結(jié)果。用下面的公式來說明。或其中μli表示某個(gè)l路徑上第li段鏈路發(fā)送節(jié)點(diǎn)的歸一化負(fù)載感知結(jié)果。μl某個(gè)l路徑的歸一化負(fù)載感知結(jié)果，其中L是該路徑上包含的總的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。之后轉(zhuǎn)入步驟3；步驟3：源節(jié)點(diǎn)S執(zhí)行路徑選擇。步驟3.1：如果是單路徑路由，選擇最大的歸一化負(fù)載感知結(jié)果的路徑做為路由選擇的結(jié)果，最大的歸一化負(fù)載感知結(jié)果的路徑就是負(fù)載最低的路徑，即max{某個(gè)i路徑的歸一化負(fù)載感知結(jié)果×跳數(shù)}，i取完所有可能的路徑。步驟3.2：如果是多條路徑路由，可按照下述比例關(guān)系實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)量的分流。具體地用下面的公式來說明。其中Lsrc,dest代表源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的所有路徑的集合，Nl1代表某條路徑的路由的業(yè)務(wù)量所占的源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送的總的業(yè)務(wù)量的比例因子。(hopl1*ηl1)代表某條路徑的歸一化負(fù)載感知結(jié)果與其包含的鏈路段個(gè)數(shù)的乘積。例1、基于按需路由的分布式網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知方法，步驟如下：步驟1：每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過偵聽周邊節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包以及自身發(fā)送數(shù)據(jù)包歷史信息不斷更新自身的歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載值。步驟1.1設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)自身共發(fā)送的實(shí)際負(fù)載量P1，單位為bit。其中T為時(shí)間窗口大小，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定。步驟1.2設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)偵聽到的其他節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載量P2，單位為bit。其中T為時(shí)間窗口大小，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定。步驟1.3設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)的總負(fù)載，計(jì)算方法為P＝(P1+P2)/T。其中T為時(shí)間窗口大小，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定。步驟1.4設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載計(jì)算方法為其中f(·)表示從P到的單一映射，且要求越大表示負(fù)載越低，越小表示負(fù)載越高。一種可能的計(jì)算方法為(P/最大允許網(wǎng)絡(luò)負(fù)載)。最大允許網(wǎng)絡(luò)負(fù)載與丟包率有關(guān)，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定，本專利不特指。步驟2：源節(jié)點(diǎn)發(fā)起路由查找過程。步驟2.1源節(jié)點(diǎn)以廣播形式發(fā)送路由查找包，查找包中包含源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)、可允許的最大跳數(shù)等信息。步驟2.2中間節(jié)點(diǎn)收到路由查找報(bào)包后：如果已經(jīng)達(dá)到可允許的最大跳數(shù)，則丟棄；否則，將自己填入中間節(jié)點(diǎn)列表，并將其廣播出去。圖1為中間節(jié)點(diǎn)收到包的處理流程。步驟2.3目的節(jié)點(diǎn)收到路由查找包后：采用單播形式按照中間節(jié)點(diǎn)列表反向發(fā)送路由查找應(yīng)答包，應(yīng)答包中包含源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)、詳細(xì)路徑、目的節(jié)點(diǎn)最新的歸一化的負(fù)載感知結(jié)果。圖2為目的節(jié)點(diǎn)收到包的處理流程。步驟3：路由查找應(yīng)答過程：若某節(jié)點(diǎn)收到路由查找應(yīng)答包，首先判斷其媒體接入控制(MediaAccessControl，MAC包)頭的目的地址。若目的地址不是自身，則丟棄；反之將其歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知結(jié)果填入路由查找應(yīng)答包中的相關(guān)域中。圖1為中間節(jié)點(diǎn)收到包的處理流程。步驟3.1中間節(jié)點(diǎn)接收到路由查找應(yīng)答包，判斷其媒體接入控制(MediaAccessControl，MAC包)頭的目的地址，若不是，執(zhí)行步驟3.2；否則，執(zhí)行步驟3.3.步驟3.2丟棄該包。步驟3.3將其歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知結(jié)果填入路由查找應(yīng)答包中的相關(guān)域中，并根據(jù)包中的詳細(xì)路徑將該包轉(zhuǎn)至下一跳。步驟4：源節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)或多個(gè)路徑回來的路由查找應(yīng)答包，從其中提取出來對應(yīng)路徑每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知結(jié)果μ1，μ2，…μL，其中L是該路徑上包含的總的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。步驟5：源節(jié)點(diǎn)計(jì)算出每一條路徑的歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知結(jié)果。用下面的公式來說明?；蚱渲笑蘬i表示某個(gè)l路徑上第li段鏈路發(fā)送節(jié)點(diǎn)的歸一化負(fù)載感知結(jié)果。μl某個(gè)l路徑的歸一化負(fù)載感知結(jié)果，其中L是該路徑上包含的總的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。步驟6：基于負(fù)載感知的路徑選擇過程。步驟6.1：如果是單路徑路由，選擇最大的歸一化負(fù)載感知結(jié)果的路徑做為路由選擇的結(jié)果，最大的歸一化負(fù)載感知結(jié)果的路徑就是負(fù)載最低的路徑，即max{某個(gè)i路徑的歸一化負(fù)載感知結(jié)果×跳數(shù)}，i取完所有可能的路徑。步驟6.2：如果是多路徑路由，可按照下述比例關(guān)系實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)量的分流。用下面的公式來說明。其中Lsrc,dest代表源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的所有路徑的集合，Nl1代表某條路徑的路由的業(yè)務(wù)量所占的源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送的總的業(yè)務(wù)量的比例因子。(hopl1*ηl1)代表某條路徑的歸一化負(fù)載感知結(jié)果與其包含的鏈路段個(gè)數(shù)的乘積。步驟7：根據(jù)選定路徑發(fā)送數(shù)據(jù)包。例2、基于表驅(qū)動(dòng)的分布式網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知方法，步驟如下。步驟1：每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過偵聽周邊節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包以及自身發(fā)送數(shù)據(jù)包歷史信息不斷更新自身的歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。步驟1.1設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)自身共發(fā)送的實(shí)際負(fù)載量P1，單位為bit。其中T為時(shí)間窗口大小，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定。步驟1.2設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)偵聽到的其他節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載量P2，單位為bit。其中T為時(shí)間窗口大小，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定。步驟1.3設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗[t0-T，t0]內(nèi)的總負(fù)載，計(jì)算方法為P＝(P1+P2)/T。其中T為時(shí)間窗口大小，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定。步驟1.4設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t0，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算歸一化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載計(jì)算方法為其中f(·)表示從P到的單一映射，且要求越大表示負(fù)載越低，越小表示負(fù)載越高。一種可能的計(jì)算方法為(P/最大允許網(wǎng)絡(luò)負(fù)載)。最大允許網(wǎng)絡(luò)負(fù)載與丟包率有關(guān)，由支持本發(fā)明的無線自組織網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)確定，本專利不特指。步驟2：每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以T為周期廣播網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表如下表1所示，T由支持本發(fā)明的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。表1網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表節(jié)點(diǎn)號(hào)歸一化負(fù)載感知值本節(jié)點(diǎn)號(hào)0.320.830.250.790.25100.12110.52230.49300.16步驟3：收到其他節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表之后，更新自身的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表。步驟3.1：若收到的其他節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表中出現(xiàn)了新的節(jié)點(diǎn)的感知結(jié)果，則將其新增到網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表中；步驟3.2：若網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)的感知結(jié)果與自身表中記錄值不一致，則以新收到的該網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表為準(zhǔn)；步驟3.3：若網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)的感知結(jié)果在T2時(shí)間內(nèi)都沒有變化則將其從網(wǎng)絡(luò)負(fù)載感知表中刪除，T2由支持本發(fā)明的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定；步驟5：某源節(jié)點(diǎn)需要向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，執(zhí)行路徑選擇過程。步驟5.1根據(jù)adhoc自組織網(wǎng)絡(luò)經(jīng)典表驅(qū)動(dòng)路由算法選擇K(K≥1)條源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑，其中經(jīng)典路徑選擇算法為本領(lǐng)域熟知的經(jīng)典算法。步驟5.2：如果是單路徑路由，選擇最大的歸一化負(fù)載感知結(jié)果的路徑做為路由選擇的結(jié)果，最大的歸一化負(fù)載感知結(jié)果的路徑就是負(fù)載最低的路徑，即max{某個(gè)i路徑的歸一化負(fù)載感知結(jié)果×跳數(shù)}，i取完所有可能的路徑。步驟5.3：如果是多路徑路由，可按照下述比例關(guān)系實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)量的分流。用下面的公式來說明。其中Lsrc,dest代表源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的所有路徑的集合，Nl1代表某條路徑的路由的業(yè)務(wù)量所占的源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送的總的業(yè)務(wù)量的比例因子。(hopl1*ηl1)代表某條路徑的歸一化負(fù)載感知結(jié)果與其包含的鏈路段個(gè)數(shù)的乘積。步驟6：根據(jù)選定路徑發(fā)送數(shù)據(jù)包。當(dāng)前第1頁1 2 3