CN101651599A - 多路径无线路由方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路径无线路由方法及装置，其中，该方法包括：根据WCETT判据从源节点至目的节点的多条路径中选择第一条路径；根据第一条路径，选择与第一条路径信道不相交的一条或多条路径；将待发送的数据分成多个部分，并在已选择的多条路径上进行传输。本发明各实施例可有效解决现有技术中多信道路由方式的路径选择机会少、不能有效保证之后选择的多条路径具有良好性能、时延较长等缺陷，并有效利用潜在的编码机会、提高网络传输效率、减少传输次数。

Description

多路径无线路由方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域中多信道路由技术，具体地，涉及一种多路径无线路由方法及装置。

背景技术

目前，存在多种多信道路由协议，如动态源路由协议(DynamicSource Routing Protocol，简称DSR)，DSR是将路径中节点和链路等同对待，只以跳数作为路由准则，将跳数最少的作为最佳路径，由于每个节点的时延和路径长短可能不同，因此，DSR选择的路径有时不是最佳路径；多射频链路质量源路由(multi-radio link quality sourcerouting，简称MR-LQSR)协议，需要获得路径中节点和其邻居链路相关状态信息，并同时综合链路状态信息来评价链路质量的优劣，查找出最优路由。

现有的MR-LQSR协议采用累积权期望传输时间(WeightedCumulative Expected Transmission Time，简称WCETT)路由性能判据。图1为根据现有技术中MR-LQSR协议的路由发现过程示意图。如图1所示，网络中有14个节点，当源节点S要发送数据包到目的节点D时，源节点S首先发送路由请求数据包“RREQ”，中间节点收到该数据包后将其经过的链路信息和期望传输时间(ExpectedTransmission Time，简称ETT)值附加到数据包“RREQ”中转发给邻居节点。目的节点D收到数据包“RREQ”根据该数据包中包含的路径中所有的链路信息，发送应答数据包“RREP”给源节点S，S根据WCETT判据选择最佳路径。如图1，可供选择的有三条路径：

$\mathrm{Pa}:S\stackrel{1\left(1\right)}{\→}A\stackrel{1\left(3\right)}{\→}B\stackrel{1\left(1\right)}{\→}G\stackrel{1\left(2\right)}{\→}F\stackrel{1\left(1\right)}{\→}D;$

$\mathrm{Pa}:S\stackrel{2\left(1\right)}{\→}K\stackrel{1\left(1\right)}{\→}L\stackrel{5\left(2\right)}{\→}M\stackrel{1\left(1\right)}{\→}D;$

$\mathrm{Pc}:S\stackrel{2\left(3\right)}{\→}H\stackrel{1\left(2\right)}{\→}I\stackrel{4\left(2\right)}{\→}G\stackrel{3\left(2\right)}{\→}D.$

根据需要选定WCETT判据中的参数并计算各路径的WCETT值后，从而选出最佳路径。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中多信道路由协议，至少存在如下问题：

一、目前基于多信道的多路径路由选择的各条路径是节点不相交(node-disjoint)或者链路不相交(link-disjoint)，不能有效保证第一条路径之后选择的多条路径具有良好的性能，且由于选择第一条路径后，后续路径与第一条路径节点不相交或者链路不相交，因此，路径选择的机会较少；

图2为目前的节点不相交的形式示意图，如图2所示，如果两条路径是节点不相交，则这两条路径除源节点和目的节点，没有经过相同的节点；图3为目前的链路不相交的形式示意图，如图3所示，如果两条路径是链路不相交，则这两条路径没有经过相同的链路，但可以经过相同的节点；

二、现有的基于多信道的无线路由协议选择的多条路径是节点不相交或者链路不相交，导致不能有效提高吞吐量，降低时延；

三、网络传输次数较多、传输效率较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中多信道路由方式的路径选择机会少、不能有效保证之后选择的多条路径具有良好性能的缺陷，提出一种多路径无线路由方法及装置，以实现充分利用多信道资源，并且保证之后选择的多条路径具有良好的性能。

本发明的另一目的是针对现有技术中多信道路由方式不能有效提高吞吐量、时延较长的缺陷，提出一种多路径无线路由方法及装置，实现提高吞吐量及减少时延。

本发明的再一目的是针对现有技术中多信道路由方式传输次数多的缺陷，提出一种多路径无线路由方法及装置，实现有效利用潜在的编码机会、提高网络传输效率、减少传输次数。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多路径无线路由方法。

根据本发明实施例的多路径无线路由方法，包括：根据累积权期望传输时间路由判据，即WCETT判据从源节点至目的节点的多条路径中选择第一条路径；根据第一条路径，选择与第一条路径信道不相交的一条或多条路径；将待发送的数据分成多个部分，并在已选择的多条路径上进行传输。

优选地，选择与第一条路径信道不相交的一条或多条路径的操作还可以包括：对具有网络编码机会的路径进行WCETT的修正。

为实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种网络节点装置。

根据本发明实施例的网络节点装置，包括：路由选择模块，用于从本节点至目的节点的多条路径中选择一条或多条信道不相交的路径；发送模块，用于将待发送的数据分成多个部分，在选择的一条或多条信道不相交的路径上分别进行传输。

优选地，上述网络节点装置还包括：修正子模块，用于在选择信道不相交的路径时，对具有网络编码机会的路径进行WCETT的修正。

根据本发明实施例的另一种网络节点装置，包括：接收模块，用于接收其他节点广播的路由请求信息或对应的应答请求信息；处理模块，用于将其本节点的地址、可监听节点信息、期望传输时间加入路由请求信息后进行转发，与本节点存储的路由请求信息比较，确定是否具有网络编码机会。

本发明各实施例的多路径无线路由方法和装置，由于选择信道不相交的多条路径，可以充分利用多信道资源，选择机会多，并有效保证之后选出的多条路径具有良好的性能；本发明各实施例采用了信道不相交的技术手段，可提高吞吐量、降低网络时延，同时本发明还有一些实施例提出以是否可进行网络编码作为判据的一部分，利用网络编码作为判据可有效减少传输次数、提高传输效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据现有技术中MR-LQSR协议的路由发现过程示意图；

图2为根据现有技术中节点不相交的形式示意图；

图3为根据现有技术中链路不相交的形式示意图；

图4为根据本发明实施例的信道不相交的路径示意图；

图5为根据本发明实施例一的多路径无线路由方法流程图；

图6为根据本发明实施例二的多路径无线路由方法流程图；

图7为根据本发明实施例的多路径无线路由方法中选择第一条路径的流程图；

图8为根据本发明实施例的多路径无线路由方法中选择与第一条路径信道不相交的路径的流程图；

图9为根据本发明实施例的多路径无线路由方法中网络编码形式示意图；

图10为根据本发明实施例的多路径无线路由方法解析示意图；

图11为根据本发明实施例一的网络节点装置示意图；

图12为根据本发明实施例二的网络节点装置示意图；

图13为根据本发明实施例三的网络节点装置示意图；

图14为根据本发明实施例四的网络节点装置示意图。

附图标记说明：

路径Pa

路径Pb

路径Pc

一般连接——    路径P1路径P2

路径P2’

监听链路

2---路由选择模块；

4-发送模块；    22-第一条路径选择子    24-信道不相交路径选

                模块；                 择子模块；

26-修正子模块；    6-接收模块；    8-处理模块；

10-存储模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在介绍本发明具体的技术方案之前，为说明方便，对本发明各实施例中的一些概念进行说明：

路径：从源节点到目的节点所经过的节点和信道的序列；

链路：如果两节点可以进行通信，则两节点之间的通路称为链路，链路由通信的两个节点确定；

信道：两个节点之间的链路可以包括多个信道，信道由通信的两个节点和信道的编号确定；

信道不相交(channel-disjoint)：如果两条路径是信道不相交，则这两条路径可以经过相同的节点和链路，但没有经过相同链路中的相同信道。如图4所示，为根据本发明实施例的信道不相交的路径示意图。

方法实施例

实施例一

根据本发明实施例，提供了一种多路径无线路由方法，图5为根据本发明实施例一的多路径无线路由方法流程图，如图5所示，本实施例包括：

步骤S102：根据WCETT判据从源节点至目的节点的多条路径中选择第一条路径；

步骤S104：根据已选择的第一条路径，选择与其信道不相交的一条或多条路径；

步骤S106：根据已选择的路径数目，将数据分成多个部分，并在已选择的多条路径上进行分别传输。

本实施例的多路径无线路由方法，在根据WCETT判据选择第一条路径之后，与现有技术不同，不是选择与第一条路径节点不相交或者链路不相交的后续路径，而是在后续路径选择过程中，选择与第一条路径信道不相交的路径，因此，可以充分利用多信道资源，选择机会更多，并可以有效保证后续选出的多条路径具有良好的性能。

实施例二

图6为根据本发明实施例二的多路径无线路由方法流程图。如图6所示，本实施例包括：

步骤S202：以WCETT为判据从源节点至目的节点的多条路径中选择第一条最优路径，记为P1；

步骤S204：以WCETT和是否可进行网络编码为根据，选择与第一条路径P1是信道不相交的一条或多条路径；

步骤S206：根据已选择的路径数目N，将数据分成N个部分，并在已选择的路径上进行分别传输。

本实施例采用了信道不相交的技术手段，可提高吞吐量、降低网络时延，同时本实施例还以是否可进行网络编码作为判据的一部分，利用网络编码作为判据可有效减少传输次数、提高传输效率。

在传统的网络中，作为中继的节点只能对接收到的信号进行复制、放大和转发，这对于网络资源有时候是一种浪费。本实施例中利用网络编码(Network coding)技术可以允许中继节点对接收到的信息进行编码，并将接收到的多个数据包按照某种特定算法重新组合再发送出去，可以有效提高网络的吞吐量和健壮性，以及提高多点传送的数据率，减少传输次数。本实施例可以应用于无线传感器网络、无线格状网(Mesh)等无线自组织网络，以使用网络编码技术显著提高多跳链路的传输性能。

实施例三

图7为根据本发明实施例的多路径无线路由方法中选择第一条路径的流程图。如图7所示，本实施例选择第一条路径的操作包括：

步骤S302：源节点向邻居节点广播路由请求信息“RREQ”，“RREQ”中包括源节点地址、目的节点地址以及源节点的具有高监听率的一跳邻居节点；

步骤S304：收到“RREQ”的源节点的邻节点如果不是目的节点，(由于要综合比较各条路径的判据，即使中间节点缓存有到目的节点的路由，也不返回路由应答信息“RREP”)。首先检查收到的“RREQ”是否是本节点转发的，如果是，则丢弃“RREQ”以防止出现环路；如果不是，则执行步骤S306；

步骤S306：节点暂时存储“RREQ”中的信息，添加信息后继续转发“RREQ”，添加的信息包括本节点的地址、传送所经过信道信息(信道序号和判据)以及本节点可监听的节点信息；

步骤S308：下一跳节点判断收到的RREQ是否是本节点转发的，是则丢弃，否则执行步骤S310；

步骤S310：判断是否为目的节点，是则执行步骤S312，否则执行步骤S306；

在源节点和目的节点之前的中间节点执行上述步骤S306-S310，直至到达目的节点；

步骤S312：目的节点收到“RREQ”后返回应答请求信息“RREP”，源节点收到“RREP”后根据WCETT路由判据，选择WCETT值最小的路径作为路径P1。

实施例四

图8为根据本发明实施例的多路径无线路由方法中选择与第一条路径信道不相交的一条路径的流程图。如图8所示，在选择了第一条路径之后，本实施例选择后续信道不相交的路径包括：

步骤S402：源节点再次发起路由发现过程，寻找一条与P1信道不交叠的路径，记为路径P2。源节点再次广播路由请求信息“RREQ”，此时“RREQ”中增加了路径P1的信息；

步骤S404：源节点的邻居节点收到“RREQ”后，首先检查收到的“RREQ”是否由本节点转发，如果是，则丢弃“RREQ”以防止出现环路；如果否，则执行步骤S406；

步骤S406：暂时存储“RREQ”中的信息，包含其中可以监听到的节点列表和路径P1的信息。更新本节点的监听节点列表，将本节点的高监听率邻居节点等信息添加到“RREQ”继续转发，广播RREQ，广播过程与图7实施例中选择第一条路径的过程类似；

步骤S408：下一跳节点(源节点、源节点的邻居节点、目的节点之外的中间节点)同样判断收到的RREQ是否为本节点转发的，是则丢弃，否则执行步骤S410；

路径P1所经过的节点间的信道不参与路径P2的选择，除P1经过的节点，其它节点丢弃之前存储的“RREQ”；

步骤S410：判断是否为目的节点，是则执行步骤S412，否则执行步骤S406；

步骤S412：目的节点收到“RREQ”后返回应答请求信息“RREP”；

步骤S414：中间节点收到“RREP”后，将“RREP”与之前存储的“RREQ”进行比较，根据存储的信息，判断是否可以进行网络编码，如果有编码机会，则执行步骤S416；否则执行步骤S418；

步骤S416：将可编码的链路进行标记；

步骤S418：源节点接收到返回的“RREP”后，根据WCETT及是否可进行网络编码选择第二条路径P2。

图8中，广播的顺序是源节点广播“RREQ”，源节点的邻居节点执行S404，S406，如果不是目的节点则继续广播，其他中间节点执行相同的S408，S410，S406，直至到达目的节点。

下面详细介绍在步骤S418中，源节点如何根据各条路径返回的“RREP”，计算各条路径的WCETT值：

1.各条路径加入之前所有已选择路径的WCETT，记为WCETT′，WCETT′＝WCETT+∑WCETT_i；其中∑WCETT_i是之前所有已选择路径的WCETT之和；

每条路径的WCETT＝(1-β)*∑ETT+β*max∑ETT_i；其中β是可调系统参数，∑ETT是各个信道ETT相加之和，max∑ETT_i是编号相同的各条信道ETT之和的最大值；

2.对于有编码机会的路径，进一步按照信道质量对该中间节点所对应路径的WCETT值进行修正：

如，按照修正准则修正具有网络编码机会路径的WCETT值，修正准则：比较信道质量，从可进行网络编码节点的下一跳中选出质量较好的，减去可进行网络编码节点下一跳中质量较好的部分：

WCETT’＝WCETT+∑WCETT_i-βETT_j；WCETT’为修正后该路径的累积权期望传输时间，WCETT为该路径的累积权期望传输时间，∑WCETT_i为该路径之前所有已选择路径的累积权期望传输时间之和，ETT_j为具有网络编码机会节点下一跳中信道质量较好的节点对应的期望传输时间。

假设可进行网络编码节点下一跳的期望传输时间分别是ETT₁和ETT₂，ETT₁＞ETT₂：

(1)ETT₂所在信道是瓶颈信道(即ETT之和最大的信道)，则修正后的判据为WCETT′＝WCETT+∑WCETT_i-ETT₂；WCETT’＝WCETT+∑WCETT_i-βETT₂，其中β＝1；

(2)ETT₂所在信道不是瓶颈信道，则修正后的判据为WCETT′＝WCETT+∑WCETT_i-βETT₂，其中β＜1。

源节点根据修正后各条路径的WCETT’，最后选择WCETT′值最小的一条路径作为第二条路径。

下面结合图4-图8对本发明各实施例的多路径无线路由方法进行总结：

A、各节点向其邻居节点广播探测数据包，计算每条链路的期望传输时间ETT；

B、源节点广播路由请求信息，根据接收到返回的应答请求信息及WCETT判据，选择第一条路径P1，具体可参见图7实施例；

C、源节点再次发起路由发现过程，选择与P1信道不相交的路径P2，具体可参见图8实施例；

D、如果需要，可以继续发起路由发现，过程与C相同，需要保存之前已选择确定的路径信息；

E、根据已选择的路径数N和一定的速率分配准则，将待发送的数据包分成N部分在N条路径上分别传送。

上述图4-图8实施例针对现有技术中多信道路由方式不能有效提高吞吐量，降低时延，并且浪费了潜在的编码机会等缺陷，提出了一种信道不交叠的可结合网络编码的多路径无线路由方法，充分利用了多信道资源，提高了吞吐量，有效的降低了时延，同时提出以是否可进行网络编码作为判据的一部分，利用网络编码减少了传输次数、提高了网络传输效率。

实施例五

图9为根据本发明实施例的多路径无线路由方法中网络编码形式示意图；图10为根据本发明实施例的多路径无线路由方法解析示意图。下面根据图9-图10对本发明上述各方法实施例进行举例说明。

不失一般性地，首先从上层(这里指的是应用层，本发明各实施例可以沿用计算机网络中的分层模型，路由功能主要在网络层完成，网络层以上的都称为高层，业务可以由应用层得到的)得到多个数据业务包括源节点，目的节点信息，假设源节点为S，目的节点为D。假设整个网络拓扑如图10所示，包括14个节点，每个节点配置多个信道，每个节点与邻居节点之间有两条信道可以进行通信。每条边上的数字代表期望传输时间ETT(图10中表示的为单位时间)，括号中的数字代表信道编号。

下面以选择两条信道不相交的路径为例对本发明的多路径无线路由方法进行说明，假设将要发送的数据包D分为D1和D2两部分，需要选择两条路径分别传送。选择路径的过程包括：

步骤一各个节点通过配置的多个信道，向邻居节点发送固定数目的探测数据包p_i(i＝1，2……N)，根据成功接收和返回p_i的概率d_f和d_r，计算期望传输次数(Number of Expected Transmissions，简称ETX)， $\mathrm{ETX}=\frac{1}{d_f\×d_r};$

然后，根据ETX计算期望传输时间ETT，

S是数据包的大小，B是链路带宽；

步骤二源节点S发送路由请求信息RREQ，其中包括源节点S地址、目的节点D地址以及源节点的具有高监听率的一跳邻居节点(可被本节点监听到的概率大于某个界限值的邻居节点，{a|a∈N(s)，P(s，a)＞threshold})。源节点S发出的RREQ信息发送给节点K、A和H，所经过的信道已在图10中标出。以节点A为例说明中间节点收到RREQ后怎样进行处理，由于节点A不是目的节点，A暂时存储接收到的RREQ并向其中添加信息后转发，添加的信息包括节点A的地址，由S发送来经过的信道信息，具体指是信道1还是信道2，判据信息(S与A之间信道的ETT)以及节点A的具有高监听率的一跳邻居节点。A继续广播RREQ给邻居节点B、C和H，直到广播RREQ到达目的节点D；

步骤三目的节点D收到RREQ后，返回RREP；由于目的节点收到通过不同路径传来的多个RREQ，因此，返回多个RREP；

步骤四源节点S收到由目的节点D返回的多个RREP，计算各条路径的WCETT路由判据。以路径

为例说明如何计算WCETT：

WCETT＝(1-β)*(1+1+1+1+1)

+β*max(∑ETT₁+∑ETT₂+∑ETT₃)

＝(1-β)*5+β*∑ETT₁

＝(1-β)*5+β*3

源节点根据不同路径的WCETT值，最后选择WCETT值最小的路径为路径P1，在本例中选择路径

作为路径P1；

步骤五源节点S再次发起路由发现过程，寻找一条与P1信道不相交的路径P2。源节点S发送RREQ，RREQ中包含源节点S地址、目的节点D地址、路径P1：信息以及源节点的具有高监听率的一跳邻居节点，路径P1所经过的节点之间的信道不参与路径P2的选择，例如节点A、B之间的信道3不参与路由选择。除节点A、B、G、F，其它节点丢弃上一次路径选择过程中存储的RREQ信息。其中，路经P1中的节点不丢弃RREQ是用于判断是否具有网络编码机会，RREQ信息中存储有可监听节点列表，在判断是否可进行网络编码时需要用到。中间节点B(P1中的节点)收到RREQ后，将本节点可监听到的节点(WHO-Can-overhear)E附加到RREQ的可监听节点列表后转发；中间节点C(不属于路径P1中的节点)收到RREQ后，将之前存储的RREQ信息丢弃，存储本次收到的RREQ信息，将本节点可监听到的节点F附加到RREQ的可监听节点列表后转发。广播过程与步骤二中类似，表一至表三为节点G存储的不同信息的说明：

表一节点G中存储的路径P1的信息

表二节点G收到RREQ后存储的信息

表三节点G收到RREP后存储的信息

步骤六目的节点D收到RREQ后，返回RREP。中间节点收到RREP后，将RREP与之前存储的RREQ进行比较，根据存储的RREQ信息，确定是否可以进行编码，如果有编码机会，把信道标记为可编码；

通过比较发现在节点G处有编码机会，如表二和表三所示，路径P1可监听到节点E，路径P2可监听到节点F，在G点编码后的数据包可在E和F处解码，信道

被标记为可编码。

图9表示的是可以进行网络编码的几种常见拓扑形式，用于解释在什么样的拓扑形式下可以进行网络编码。其中，图9中虚线表示可监听：

(a)B和C处的数据包发到A后进行网络编码，再由A广播给B和C，B和C通过解码得到需要的数据包，减少了一次传输；

(b)B和C处的数据包发到A后进行网络编码，再由A广播给D和E，D和E通过解码得到需要的数据包，减少了一次传输；

(c)B、C、D、E处的数据包发到A后进行网络编码，再由A广播给B、C、D、E，减少了三次传输；

(d)中间节点为A，周围有八个节点，当这八个节点中的每一个都可以监听到除了自己的目的节点之外的其它六个节点时，(例如，B可以监听到D、E、F、G、M、N。)进行网络编码可以减少七次传输。每个周围节点的数据包发到A后进行网络编码，再由A广播给周围的八个节点，每个节点通过解码可以得到需要的数据包。

步骤七源节点S收到由目的节点D返回的多个，根据是否具有编码机会和WCETT判据选择路径P2。假设根据返回的RREP，得到与路径P1信道不相交的两条路径P2和路径P2’，如图10所示：

$P2:S\stackrel{1\left(2\right)}{\→}A\stackrel{2\left(1\right)}{\→}C\stackrel{1\left(3\right)}{\→}G\stackrel{3\left(2\right)}{\→}E\stackrel{1\left(2\right)}{\→}D$

${P2}^{,}:S\stackrel{1\left(3\right)}{\→}H\stackrel{2\left(2\right)}{\→}I\stackrel{3\left(2\right)}{\→}F\stackrel{1\left(2\right)}{\→}D.$

下面通过计算路径P2及路径P2’的WCETT值，选择其中一条路径：

1、计算各条路径的WCETT值，WCETT_P2＝β*8+(1-β)*5，WCETT_P2′＝β*7+(1-β)*6；

2、加入路径P1的WCETT值，记为WCETT′，WCETT_P1＝β*5+(1-β)*3，WCETT′_P2＝WCETT_P2+WCETT_P1＝β*13+(1-β)*8；WCETT′_P2′＝WCETT_P2′+WCETT_P1＝β*12+(1-β)*9；

3、如果有编码机会，对WCETT′进行修正。具体修正方法如下：

(1)比较信道质量，从可编码节点的下一跳中选出质量较好的。即比较

与

(2)修正WCETT′，减去可编码节点下一跳中质量较好的部分，即减去

部分，修正后的

WCETT′_P2＝β*13+(1-β)*8-β*1＝β*12+(1-β)*8；

(3)由于修正后WCETT′_P2＝β*13+(1-β)*8-β*1＝β*12+(1-β)*8，

因此，比WCETT′_P2′＝WCETT_P2′+WCETT_P1＝β*12+(1-β)*9小。

4、选择WCETT′较小的路径P2作为第二条路径；

步骤八将待发送的数据包分为D1和D2两部分，分别在路径P1和P2上发送。

综上所述，本发明上述各方法实施例考虑了资源利用率和路径整体性能，选择channel-disjoint的多条路径，充分利用了多信道资源，有效保证了之后选出的多条路径具有良好的性能；在路由选择中加入了网络编码，以是否可以进行网络编码作为判决依据之一，有效的利用了潜在的编码机会，可更好的提高网络传输效率。本发明上述各实施例使用基于多信道的多径路由，通过多次路由选择过程，找到几条信道不相交的路径，充分利用了多信道条件，有效提高了吞吐量。相比于现有技术中的节点不相交(node-disjoint)多路径和链路不相交(link-disjoint)多路径，可供选择的信道更多，有效保证了之后选出的多条路径具有良好的性能。

装置实施例

根据本发明实施例，提供了一种网络节点装置。图11为根据本发明实施例一的网络节点装置示意图。如图11所示，本实施例包括：路由选择模块2，用于从本节点至目的节点的多条路径中选择一条或多条信道不相交的路径；发送模块4，用于将待发送的数据分成多个部分，在选择的一条或多条信道不相交的路径上分别进行传输。

本实施例是对方法实施例的装置具体化，路由选择模块2选择信道不相交的路径的过程可参见上述方法实施例的详细说明，不再赘述。

图12为根据本发明实施例二的网络节点装置示意图。图12是对图11中路由选择模块2的进一步细化，如图12所示，本实施例中路由选择模块2包括：

第一条路径选择子模块22，用于根据WCETT判据从本节点至目的节点的多条路径中选择第一条路径；具体可参见图7方法实施例及相关说明；

信道不相交路径选择子模块24，用于选择与第一条路径信道不相交的一条或多条路径；具体可参见图8方法实施例及相关说明；

修正子模块26，用于在选择信道不相交的路径时，对具有网络编码机会的路径进行WCETT的修正；体可参见图8-图10方法实施例及相关说明。

上述图11-图12装置实施例侧重于多跳网络中的源节点及其内部的改进，在实际路由选择过程中，中间节点也需要配合源节点进行相应的操作，如图13-图14实施例侧重于中间节点。

图13为根据本发明实施例三的网络节点装置示意图。如图13所示，本实施例包括：接收模块6，用于接收其他节点广播的路由请求信息或对应的应答请求信息；处理模块8，用于将其本节点的地址、可监听节点信息、期望传输时间加入路由请求信息后进行转发；与本节点存储的路由请求信息比较，确定是否具有网络编码机会。

本实施例中处理模块8主要是对接收的信息进行相应的处理，如接收到源节点发送的路由请求信息，在选择第一条路径P1时的处理(参见图7实施例)，及选择后续与路径P1信道不相交路径时的处理(参见图8-图10实施例)。

图14为根据本发明实施例四的网络节点装置示意图。如图14所示，本实施例与图13实施例相比，还包括：存储模块10，用于存储其他节点广播的最新路由请求信息或对应的应答请求信息，在接收的路由请求信息中包含一条路径信息时，判断是否为该路径中的节点，并在不是所述路径中的节点时，对已存储的路由请求信息进行更新。

由于上述各实施例进行了多次路径选择，因此，上述各实施例的复杂度相对较高，但是由于每次路径选择的过程基本相同，只是某些部分不同(如，第二次路径选择时加入路径P1的信息)，并且随着网络路由器硬件的中央处理器运算能力的不断提高及价格的不断下降，因此，上述各实施例的在实际操作中是可行的、并易于实现。

综上所述，本发明上述各方法及装置实施例充分利用了多信道资源，有效提高了吞吐量，可保证之后选出的多条路径具有良好的性能；在路由选择中加入了网络编码，以是否可以进行网络编码作为判决依据之一，可更好的提高网络传输效率。本发明上述各实施例相比于现有技术中的节点不相交(node-disjoint)多路径和链路不相交(link-disjoint)多路径，可供选择的信道更多，有效保证了之后选出的多条路径具有良好的性能。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种多路径无线路由方法，其特征在于，包括：

根据累积权期望传输时间路由判据，即WCETT判据从源节点至目的节点的多条路径中选择第一条路径；

根据所述第一条路径，选择与所述第一条路径信道不相交的一条或多条路径；

将待发送的数据分成多个部分，并在已选择的多条路径上进行传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择与所述第一条路径信道不相交的一条或多条路径的操作还包括：

在选择与所述第一条路径信道不相交的路径时，对具有网络编码机会的路径进行WCETT的修正。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据WCETT判据从源节点至目的节点的多条路径中选择第一条路径的操作包括：

源节点广播路由请求信息；

中间节点接收所述请求信息，将其经过的链路信息及期望传输时间加入所述路由请求信息后进行转发；

目的节点接收包含路径中所有链路信息的路由请求信息，向所述源节点返回应答请求信息；

源节点根据接收的应答请求信息，以及WCETT判据，选择WCETT值最小的路径作为第一条路径。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一条路径，选择与所述第一条路径信道不相交的一条或多条路径的操作包括：

源节点广播路由请求信息，所述路由请求信息中包含所述第一条路径的信息；

中间节点接收所述请求信息，将本节点的可监听节点信息加入所述路由请求信息后进行转发，其中，所述第一路径经过的节点间的信道不参与所述与所述第一条路径信道不相交的一条或多条路径的选择；

目的节点接收包含路径中所有链路信息的路由请求信息，向所述源节点返回应答请求信息；

源节点根据接收的应答请求信息，以及WCETT判据，计算各条路径的WCETT值，选择WCETT值小的路径作为与第一条路径信道不相交的路径。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，中间节点接收所述路由请求信息时，进一步包括：

判断所述路由请求信息是否由本节点转发；

在所述路由请求信息是由本节点转发时，丢弃所述路由请求信息。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，目的节点返回应答请求信息的操作之后还包括：

中间节点接收所述应答请求信息，与本节点存储的路由请求信息比较，确定所述中间节点的网络编码机会。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在中间节点具有网络编码机会时，计算该中间节点所对应路径的WCETT值还包括：

按照信道质量对该中间节点所对应路径的WCETT值进行修正，具体包括：

WCETT’＝WCETT+∑WCETT_i-βETT_j；

其中，WCETT’为修正后该路径的累积权期望传输时间，WCETT为该路径的累积权期望传输时间，∑WCETT_i为该路径之前所有已选择路径的累积权期望传输时间之和，ETT_j为具有网络编码机会节点下一跳中信道质量好的节点对应的期望传输时间。

8.一种网络节点装置，其特征在于，包括：

路由选择模块，用于从本节点至目的节点的多条路径中选择一条或多条信道不相交的路径；

发送模块，用于将待发送的数据分成多个部分，在选择的一条或多条信道不相交的路径上分别进行传输。

9.根据权利要求8所述的节点装置，其特征在于，所述路由选择模块包括：

第一条路径选择子模块，用于根据WCETT判据从本节点至目的节点的多条路径中选择第一条路径；

信道不相交路径选择子模块，用于选择与所述第一条路径信道不相交的一条或多条路径。

10.根据权利要求8或9所述的节点装置，其特征在于，还包括：

修正子模块，用于在选择信道不相交的路径时，对具有网络编码机会的路径进行WCETT的修正。

11.一种网络节点装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收其他节点广播的路由请求信息或对应的应答请求信息；

处理模块，用于将其本节点的地址、可监听节点信息、期望传输时间加入所述路由请求信息后进行转发；与本节点存储的路由请求信息比较，确定是否具有网络编码机会。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

存储模块，用于存储其他节点广播的最新路由请求信息或对应的应答请求信息，在接收的路由请求信息中包含一条路径信息时，判断是否为该路径中的节点，并在不是所述路径中的节点时，对已存储的路由请求信息进行更新。

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