CN101640626A - 无线网状网回传网络及其路由选择方法 - Google Patents

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李茗
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Abstract

本发明公开了一种无线网状网回传网络的路由选择方法，该方法包括：确定源节点不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值；确定源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值；比较所述支持能力值，根据比较结果选择源节点连接至外部网络的路由。本发明同时公开一种无线网状网回传网络。采用本发明可以为会聚后的业务提供QoS保证，避免数据拥塞，节约路由寻找和维护过程的开销。

Description

无线网状网回传网络及其路由选择方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及无线网状网回传网络及其路由选择方法。
背景技术
随着移动通信系统可用的射频频率逐渐变高，小区半径随之收缩；同时，由于业务流量的急剧增长，原有移动通信网络不堪重负。因此，网络的站址密度需要不断增大，这对传输网络的建设提出了更高的要求。将网状网(Mesh)技术用于无线组网是适应该需求的一种解决方案。通过无线方式实现接入点(Access Point，AP)之间的互连，可以有效减少光纤接入点的数目，从而降级运营商建网成本。同时，无线Mesh网络具有自组织、自配置、自优化以及可扩展等优点，可保证AP的灵活配置，支持分布式信息处理技术和异构无线网络的接入，能为大业务量的通信提供服务质量(Quality ofService，QoS)保证。Mesh组网与IP(Internet Protocol，因特网协议)技术的结合(IP+Mesh)，符合未来网络全IP化和扁平化发展趋势，有利于提高网络的效率和性能，促进多种无线通信网络的融合。
IP+Mesh系统中的主要网络元素为主AP及辅AP，网络中的多媒体用户终端通过无线的方式接入到辅AP或者主AP。辅AP是具有路由器功能的IP化的网络节点，它既可以转发自身接入用户的数据，也可以转发其它辅AP的数据至主AP。主AP能够通过光纤与外部网络连接，它能够将从辅AP会聚的业务流和自身接入用户的数据传送到外部网络。
辅AP如何选择合适的路由将自身和转发的业务传送至主AP则是IP+Mesh系统需要解决的一个关键问题。
发明人经过分析，发现目前已经应用的路由选择策略基本上都是针对接入侧的，业务形式单一；且路由选择的策略一般是为每种业务类型选择对应的路由，基于该单一业务的需求，例如跳数、时延、带宽等，而没有考虑多种业务会聚后的QoS需求特性。另一方面，源节点为每种业务类型都必须维持最少一条路径，这给路由寻找和维护过程带来了很大的开销，因此对于网络的可扩展性很差，并不适用于实际的Mesh组网。
发明内容
本发明实施例提供一种无线网状网回传网络的路由选择方法，用以提供适于Mesh组网的路由选择方案，该方法包括：
确定源节点不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值；
确定源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值；
比较所述支持能力值，根据比较结果选择源节点连接至外部网络的路由。
本发明实施例还提供一种无线网状网回传网络，用以提供适于Mesh组网的路由选择方案，该网络包括：
源节点，用于确定不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值；比较主接入点反馈的源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值，根据比较结果选择源节点连接至外部网络的路由；
主接入点，用于确定所述支持能力值并反馈给源节点。
本发明实施例中，确定源节点不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值；确定源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值；比较所述支持能力值，根据比较结果选择源节点连接至外部网络的路由，充分考虑了辅AP处业务会聚之后有多种QoS需求的特点，并结合候选路径对该需求的满足能力为会聚后的业务提供了QoS的保证，同时也避免了多个辅AP同时选一个主AP造成的数据拥塞；另一方面，源节点也不必为每种业务类型都维持最少一条路径，节约了路由寻找和维护过程的开销，因此，本发明实施例更适合具有业务汇聚特性的无线网状网回传网络。
附图说明
图1为本发明实施例中无线网状网回传网络的路由选择处理流程图；
图2为本发明实施例中无线网状网回传网络的路由选择的一个具体实例的流程图；
图3为本发明实施例中无线网状网回传网络的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例中，无线网状网回传网络的路由选择处理流程如下：
步骤101、确定源节点不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值。
步骤102、确定源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值。
步骤103、比较所述支持能力值，根据比较结果选择源节点连接至外部网络的路由。
本发明实施例中进行IP+Mesh系统中回传网络的路由选择，其业务是接入侧及帮助其它辅AP转发的业务会聚之后的结果，因此路由选择的策略考虑业务会聚之后的需求情况，以及候选路由对此需求的支持能力；此需求主要取决于各类型业务的分布情况。
则在步骤101中，可以按不同类型业务的负载量及QoS需求系数，确定源节点不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值。例如，可以按如下公式之一执行：
R = L 1 * a 1 + L 2 * a 2 + . . . + L N * a N L 1 + L 2 + . . . + L N ;
R = - ln L 1 * e - a 1 + L 2 * e - a 2 + . . . + L N * e - a N L 1 + L 2 + . . . L N ;
其中，R表示源节点不同类型的业务在会聚后的QoS需求值，Li表示单位时间内i类型业务的负载量，ai表示i类型业务对应的QoS需求系数，i＝[1，N]，N为正整数。ai随QoS的增大而增大，不失一般性，这里假设aN最大。
本发明实施例中业务类型的划分可以有多种方式，可以按业务需求、实际应用率、业务传输主要使用的技术手段等因素来划分，当然也可以由运营商规定。举一例，如在IEEE802.11e及802.16中将业务分为四类：即背景业务Background、尽力而为业务Best Effort、视频业务Videl、和语音业务Voice datatraffic。
步骤102在实施中，可以由源节点、主接入点或网络中的中间节点计算源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值，当然，也可以由源节点或主接入点与中间节点相互配合来完成该计算。本发明实施例中，以主接入点与中间节点相互配合完成该计算为例进行说明，本领域技术人员易知，前述其它主体完成该计算的方法与之类似。
一个实施例中，先由源节点将所述QoS需求值封装于对主接入点的路由请求分组RREQ中，并在所述网络中广播所述RREQ。网络中转发所述RREQ的中间节点可以有多个，可以分不同链路将所述RREQ转发至主接入点。中间节点和主接入点根据接收的所述RREQ，确定源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值。
实施中，中间节点可以确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值并封装于所述RREQ中在所述网络中继续广播；主接入点可以接收经由不同链路转发的所述RREQ，对每一链路，确定该链路最后一个中间节点经由本节点连接至外部网络的链路对所述QoS需求值的支持能力值，与经由该链路转发的所述RREQ中封装的支持能力值进行合并，确定源节点经该链路连接至外部网络的支持能力值。
对于中间节点，可以确定转发所述RREQ的前一节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值，与所述RREQ中的支持能力值进行合并，确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值。
一个实施例中，考虑到转发的RREQ有失效的可能性，中间节点在接收到所述RREQ之后，可以先判断所述RREQ的有效性，在确定所述RREQ有效时，才执行后续的支持能力值计算、封装入所述RREQ并转发等处理过程。
一个实施例中，考虑到网络可能优先服务优先级别较高的业务，候选路径针对需求的支持能力主要取决于可用带宽及该路径上正在服务的且优先级不低于需求的业务的分布情况，因而中间节点在接收到所述RREQ之后，可以先判断所述RREQ是否首次到达本节点，若是，则执行后续的支持能力值计算、封装入所述RREQ并转发等处理过程；若否，则需确定本次路由的性能是否优于之前的路由，在确定本次路由的性能优于之前的路由时，再执行后续的支持能力值计算、封装入所述RREQ并转发等处理过程。从而使本发明实施例可以根据网络优先服务优先级别较高业务的特点，准确评估路由对于请求服务的业务支持能力。其中，确定本次路由的性能是否优于之前的路由时，可以通过比较从源节点开始到达本中间节点的整条路由对于该QoS需求的支持能力，即所有链路支持能力C的最小值或者平均值。最小值越大，平均值越大，就说明本次路由的性能越好；反之则越差。
下面举一例具体说明本发明实施例方法。
如图2所示，本例中，进行路由找寻的处理流程如下：
步骤201、发起路由找寻的源节点A根据当前业务类型的分布情况，计算会聚后业务的QoS需求值R。
步骤202、源节点A发起针对目的节点主AP的路由请求：把需求值R封装在路由请求分组(RREQ，Route Request)中并广播出去。
步骤203、收到该路由请求分组的中间节点B首先判断该RREQ分组是否还有效，例如跳数是否已经超过门限值，若是，则执行步骤205，若否，则执行步骤204。
步骤204、如果RREQ分组无效，则丢弃该分组。
步骤205、如果RREQ分组有效，则判断是否首次到达本节点，如果是，则执行步骤207，若否，则执行步骤206。
步骤206、若该RREQ不是首次到达中间节点B，则B判断本次的路由性能是否优于之前的路由。如果是，则执行步骤207，否则，若本次的路由支持能力不如上次路由，则B丢弃该RREQ分组。
步骤207、首先从RREQ中读取业务需求值R，并据此计算刚刚转发此RREQ的当前链路对R的支持能力C，再将C与RREQ分组中携带的CO合并计算，得到新的CN值并封装在RREQ中继续广播。
步骤208、主AP收到路由请求分组RREQ后，将刚刚转发此RREQ的链路和与外部网络连接的链路支持能力与RREQ中携带的路径信息合并，重新计算路由支持能力CN，并将该值封装至路由应答分组RREP中，再将该RREP分组反馈给源节点。
步骤209、源节点收到RREP分组后，根据分组中携带的C值选择最好的路由发送数据。
一个实施例中，中间节点和主AP计算链路的支持能力可以按如下公式执行：
C＝BW-(LR+LR+1+...+LN)
其中，BW表示当前链路的可用带宽；LR表示单位时间内R类型业务的负载量，LR+1表示单位时间内R+1类型业务的负载量，以此类推，LN表示单位时间内N类型业务的负载量，R类型、R+1类型、直至N类型均表示服务优先级排在需求之前的业务类型，括号中的求和结果则表示当前链路上服务的优先级排在需求之前的业务综合；C表示链路对所述QoS需求值的支持能力值，即反映对于当前的业务需求，该链路能够提供的可用带宽。
实施中，整条路径的支持能力可以是前述每条链路支持能力的平均值，也可以是最小值。也就是说，前述中间节点和主接入点在重新计算路由支持能力CN时，所做的合并处理是取各链路支持能力的平均值或最小值。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种无线网状网回传网络，其结构如图3所示，可以包括：
源节点301，用于确定不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值；比较主接入点反馈的源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值，根据比较结果选择源节点连接至外部网络的路由；
主接入点302，用于确定所述支持能力值并反馈给源节点。
一个实施例中，源节点301还可以用于将所述QoS需求值封装于对主接入点的路由请求分组RREQ中，并在所述网络中广播所述RREQ；
图3所示网络还可以包括：
中间节点303，用于确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值并封装于所述RREQ中在所述网络中继续广播；
则主接入点302还可以用于接收经由不同链路转发的所述RREQ，对每一链路，确定该链路最后一个中间节点经由本节点连接至外部网络的链路对所述QoS需求值的支持能力值，与经由该链路转发的所述RREQ中封装的支持能力值进行合并，确定源节点经该链路连接至外部网络的支持能力值。
一个实施例中，中间节点303还可以用于确定前一节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值，与所述RREQ中的支持能力值进行合并，确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值。
本发明实施例方法既可适用于辅AP的初始路由选择，也可以适用于网络运营中的路由更新过程。
本发明实施例选择路由的准则是判断路由对于业务需求的支持能力，与现有技术不同，并非单方面根据路由的情况来选。
本发明实施例中，确定源节点不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值；确定源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值；比较所述支持能力值，根据比较结果选择源节点连接至外部网络的路由，充分考虑了辅AP处业务会聚之后有多种QoS需求的特点，并结合候选路径对该需求的满足能力为会聚后的业务提供了QoS的保证，同时也避免了多个辅AP同时选一个主AP造成的数据拥塞。另一方面，源节点也不必为每种业务类型都维持最少一条路径，节约了路由寻找和维护过程的开销。因此，本发明实施例更适合具有业务汇聚特性的无线网状网回传网络。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1、一种无线网状网回传网络的路由选择方法，其特征在于，该方法包括：
确定源节点不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值；
确定源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值；
比较所述支持能力值，根据比较结果选择源节点连接至外部网络的路由。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定源节点不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值按如下公式之一执行：
R = L 1 * a 1 + L 2 * a 2 + . . . + L N * a N L 1 + L 2 + . . . + L N ;
R = - ln L 1 * e - a 1 + L 2 * e - a 2 + . . . + L N * e - a N L 1 + L 2 + . . . L N ;
其中，R表示源节点不同类型的业务在会聚后的QoS需求值，Li表示单位时间内i类型业务的负载量，ai表示i类型业务对应的QoS需求系数，i＝[1，N]，N为正整数。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值包括：
源节点将所述QoS需求值封装于对主接入点的路由请求分组RREQ中，并在所述网络中广播所述RREQ；
所述网络中的中间节点和主接入点根据接收的所述RREQ，确定源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述中间节点和主接入点根据接收的所述RREQ，确定源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值包括：
中间节点确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值并封装于所述RREQ中在所述网络中继续广播；
主接入点接收经由不同链路转发的所述RREQ，对每一链路，确定该链路最后一个中间节点经由本节点连接至外部网络的链路对所述QoS需求值的支持能力值，与经由该链路转发的所述RREQ中封装的支持能力值进行合并，确定源节点经该链路连接至外部网络的支持能力值。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中间节点确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值包括：
中间节点确定前一节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值，与所述RREQ中的支持能力值进行合并，确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值。
6、如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述合并是指取平均值或最小值。
7、如权利要求4所述的方法，其特征在于，中间节点在接收到所述RREQ之后，进一步判断所述RREQ的有效性；在所述RREQ有效时确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值并封装于所述RREQ中在所述网络中继续广播。
8、如权利要求4所述的方法，其特征在于，中间节点在接收到所述RREQ之后，进一步判断所述RREQ是否首次到达本节点；
若是，则确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值并封装于所述RREQ中在所述网络中继续广播；
若否，则在确定本次路由的性能优于之前的路由时，确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值并封装于所述RREQ中在所述网络中继续广播。
9、如权利要求4所述的方法，其特征在于，中间节点或主接入点计算链路对所述QoS需求值的支持能力值按如下公式执行：
C＝BW-(LR+LR+1+...+LN)；
其中，BW表示当前链路的可用带宽；LR表示单位时间内R类型业务的负载量，LR+1表示单位时间内R+1类型业务的负载量，以此类推，LN表示单位时间内N类型业务的负载量，R类型、R+1类型、直至N类型均表示服务优先级排在需求之前的业务类型；C表示链路对所述QoS需求值的支持能力值。
10、一种无线网状网回传网络，其特征在于，包括：
源节点，用于确定不同类型的业务在会聚后的服务质量QoS需求值；比较主接入点反馈的源节点连接至外部网络的不同链路对所述QoS需求值的支持能力值，根据比较结果选择源节点连接至外部网络的路由；
主接入点，用于确定所述支持能力值并反馈给源节点。
11、如权利要求10所述的网络，其特征在于，所述源节点进一步用于将所述QoS需求值封装于对主接入点的路由请求分组RREQ中，并在所述网络中广播所述RREQ；
所述网络还包括：
中间节点，用于确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值并封装于所述RREQ中在所述网络中继续广播；
所述主接入点进一步用于接收经由不同链路转发的所述RREQ，对每一链路，确定该链路最后一个中间节点经由本节点连接至外部网络的链路对所述QoS需求值的支持能力值，与经由该链路转发的所述RREQ中封装的支持能力值进行合并，确定源节点经该链路连接至外部网络的支持能力值。
12、如权利要求11所述的网络，其特征在于，所述中间节点进一步用于确定前一节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值，与所述RREQ中的支持能力值进行合并，确定源节点至本节点的链路对所述QoS需求值的支持能力值。
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