CN101711048B - 移动自组织网络与Internet融合过程中的网关选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种移动自组织网络与Internet融合过程中的网关选择方法。其实现步骤是：(a)在进行网关发现和网关选择之前，网络中的节点周期性的统计网络中的信息；(b)网关节点周期性的广播含网关选择时需要的各个域的GW_ADV消息；(c)移动节点在收到网关广播的GW_ADV消息后，根据统计的时延信息计算该节点处的估计时延；(d)根据该节点的估计时延对GW_ADV消息进行更新；(e)计算移动节点到广播该GW_ADV消息的网关的总估计时延，并该网关加入到移动节点的网关列表中；(f)移动节点从它的网关列表中选择一个网关与外部主机进行通信。本发明解决了现有网关选择方法频繁切换、时延过大、负载不均衡以及加权系数难以确定的问题，可用于移动自组织网络与Internet的融合。

Description

移动自组织网络与Internet融合过程中的网关选择方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及网关选择方法，用于异构网络融合中对网络的选择，提高网络融合的性能。

背景技术

移动自组织网络MANET是由一组带有无线收发机的移动节点组成的多跳、临时性的自治系统。它是一种分布式的网络，不需要网络基础设施，网络中每个节点处于平等的地位，不在直接通信范围内的节点可以通过其它节点的存储转发进行通信；节点可以随时加入和离开网路，并可以在网络中自由的移动。MANET组网方式灵活，成本低，具有完全自主的运行方式，能够实现任意节点随时随地的通信，在军事、救灾抢险、大型会议以及工业控制领域具有广泛的应用场景。将移动自组织网络与Internet网络融合，可以提高无线接入Internet的灵活性，扩大网络的覆盖范围，消除通信的盲区；同时自组织网络节点可以访问Internet，获得Internet提供的丰富资源和服务。MANET只有与其他网络互联互通才能发挥更大的作用，移动自组织网络与Internet融合可以实现真正全球网络的无缝化，实现任何人随时随地接入Internet的需求。在未来移动通信中，MANET不再作为一种独立的组网方式，而是与有线网络互联甚至接入互联网，与3G，4G等无线网络融合。

自组织网络与Internet融合的架构如图1所示：其中MN为移动自组织网络节点，CN为Internet主机，GW为网关，它们采用的网络协议栈如图2所示。移动自组织网络中采用AODV，DSR等平面路由协议来实现网内任意节点间的通信，IETF对AODV，DSR等路由协议进行了详细的描述；Internet主机采用的是IP路由协议，它是一种分层路由协议。由于MANET网络与Internet的网络结构和协议框架不同，要实现MANET中移动节点与Internet中的主机进行通信，必须通过网关节点作为桥梁。由图2可知，网关节点采用了双协议栈，能够同时与自组织网络节点以及Internet主机进行通信。

移动自组织网络中的节点必须通过网关才能和外部主机进行通信，移动节点要与外部主机进行通信时，首先必须发现网关，网关发现方法主要有三种：周期性网关发现，反应式网关发现和混合式网关发现；在进行网关发现后，就要进行网关的选择，如果移动节点只发现一个网关，那么就通过该网关与外部主机通信，但是为了提高MANET与Internet融合的性能，在网络中往往设置多个网关节点，当移动节点发现多个网关时，就需要从发现的多个网关中选择一个与Internet主机进行通信。在进行网关选择时，往往希望选择一个较好的接入网关，比如能够提高移动自组织网络节点与Internet主机通信时的分组交付率，降低分组端到端的时延等指标，网关选择的策略对移动自组织网络与Internet融合的性能有着很大的影响，网关选择是自组织网络与Internet融合中的一个关键问题。

为了解决移动自组织网络与Internet融合过程中这一关键问题，IETF在“Global connectivity for IPv6 Mobile Ad Hoc Networks”草案中提出了移动自组织网络与Internet融合过程中网关发现和地址配置等解决方案，但是网关选择时只是依据移动节点到网关的跳数进行网关选择。这种基于跳数网关选择方法的基本思想是：依据移动节点到网关的跳数来选择网关，即当移动节点发现多个网关时，会选择跳数最小的网关与外部节点进行通信。这种网关选择方法简单，能够确保移动节点到所选网关的跳数最小，避免分组在网络中不必要的传输。但是存在以下缺陷：

(1)由于移动自组织网络无线环境中干扰冲突的存在，节点密度的不同以及业务的突发性，每条链路的时延有很大的区别，这种网关选择方法中，没有考虑到这些因素，因此在网关选择时可能选择一条跳数最小但时延比较大的路径；

(2)这种方法由于仅依据跳数作为网关选择，当移动节点在网关之间来回移动时，往往造成移动节点在网关之间的频繁切换；

(3)这种方法由于没有考虑网关的负载均衡，当多个移动节点同时选择一个网关进行Internet接入时，该网关就容易发生拥塞，此时该网关就成为通信的瓶颈。

为了解决网关的负载均衡问题，有人提出了基于负载均衡的网关选择方法，这种方法在进行网关选择时，把网关的负载作为网关选择的依据，当移动节点发现多个网关时，会选择一个负载较轻的网关进行与外部主机的通信。网关的负载用注册到网关的移动节点的个数或者网关的队列长度来衡量。这种网关选择方法，考虑了网关的负载，在一定程度上到达了网关的负载均衡，但是为了选择负载较轻的网关，一些信息往往会在网络中转发更多的跳数，这增加了不必要的网络负荷。

基于以上两种网关选择方法，有人提出了基于跳数和负载的网关选择方法，将移动节点到网关的跳数，以及网关节点的负载两个参数作为网关选择的依据，把跳数和网关负载作加权，移动节点在进行网关选择时依据加权值进行网关选择，即选择加权值较小的网关进行Internet接入。这种网关选择方法虽然考虑了移动节点到网关的跳数和网关的负载，比单纯的依据跳数或者负载进行网关选择有一定的优越性，但是也存在着一些问题：当移动节点在网关之间来回移动时，与基于跳数的网关选择方法一样，存在着频繁切换的问题；同时由于跳数和负载是两种不同的参数，它们的量纲不同，加权系数很难确定，网关选择时很难反映实际的网络环境。

发明内容

针对上述已有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种移动自组织网络与Internet融合过程中的网关选择方法，以解决移动节点在网关之间的频繁切换，端到端时延过大，以及加权系数难以确定的问题。

实现本发明目的的技术思路是在进行网关选择时充分考虑到移动节点到网关路径上的负载情况，信道的竞争水平，节点的处理能力以及链路的状态，把这些因素统一转化成对分组的时延分析，最终移动节点会选择估计时延最小的网关进行Internet接入，具体实现步骤包括如下：

(a)在进行网关发现和网关选择之前，由网络中的网关节点和移动节点周期性的统计网络中的时延信息，并由网关节点周期性的进行网关广播报文消息，以进行网关的发现；

(b)移动节点在收到网关广播报文消息后，根据该移动节点统计的信息按照如下公式计算分组在该移动节点处的估计时延：

delay_node_i＝T_{queue_i}+T_NAVi+T_{tramit_i}

＝T_{queue_i}+T_NAVi+C_i/L

其中T_{queue_i}表示分组在第i个移动节点处的排队时延；T_NAVi表示由于信道忙需要等待的时延，T_{tramit_i}表示分组在第i个移动节点的传输时延，T_{tramit_i}＝C_i/L，其中C_i是第i个节点网卡的速率，L是分组的平均长度；

(c)根据估计时延对网关广播报文消息的相关域进行更新；

(d)计算该移动节点到网关的总的估计时延，其公式为：

$\mathrm{delay}=P_1*\mathrm{de}{\mathrm{lay}}_1+P_2*{\mathrm{delay}}_2$

$=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)*{\mathrm{delay}}_1+[1-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)]*{\mathrm{delay}}_2$

式中，P₁为移动节点到到网关整条路径上每条链路均成功的概率其计算公式为： $P_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i),$ p_i为从网关到移动节点路径上第i跳链路的失败率；

delay₁该移动节点到网关的整条路径上的估计时延，其计算公式为：

${\mathrm{delay}}_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{delay}\_{\mathrm{node}}_i$

$=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Σ}}}(T_{\mathrm{queue}\_i}+\stackrel{\‾}{T_{\mathrm{NAVi}}}+T_{\mathrm{tramit}}),$

hop_count为移动节点到网关的跳数；

P₂为移动节点到网关的路径失败的概率，其计算公式为：

$P_2=[1-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)];$

delay₂为移动节点到网关链路失败造成的时延，其计算公式为：delay₂＝T_{fail_dect}+delay_GWi+T_switch，该T_{fail_dect}为路径失败检测时延，它的值与每条链路的失败概率以及位置有关，该delay_GWi为移动节点到网关GWi的估计时延；

(e)根据移动节点到网关的总的估计时延，将广播该网关广播报文消息的网关加入到移动节点的网关列表中；

(f)移动节点从它的网关列表中选择一个网关与外部主机进行通信。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)降低了端到端时延

本发明由于移动节点在进行网关选择前，根据分组在节点处的排队时延，信道竞争水平，分组的传输时延以及移动节点到网关路径上链路失败概率，对移动节点到网关的时延进行估计，移动节点在进行网关选择时，选择估计时延最小的网关作为Internet接入网关，因而实现了移动节点接入Internet时较低的端到端时延。

(2)解决了现有方案中加权系数难以确定的问题

本发明由于在步骤(b)和步骤(d)中采用将网络中的拥塞程度，信道的竞争水平，节点的处理能力，链路的状态等因素，分别转化为分组在节点网络层的排队时延，信道竞争时延，分组的传输时延和移动节点到网关路径上链路失败时延，这充分考虑了网络环境的变化，无需再进行各个因素之间加权系数的确定，提高了网关选择的性能。

(3)避免了移动节点在网关之间的频繁切换

本发明由于在进行网关选择时还考虑到了网关的切换时延，即若移动节点到广播网关广播报文消息的网关之间的估计时延与切换时延之和大于当前网关的估计时延，则进行网关的切换，否则接入网关不变，这样可以避免移动节点在网关之间的频繁切换。

附图说明

图1是现有移动自组织网络与Internet融合的网络结构图；

图2是现有移动自组织网络节点、网关以及Internet主机的协议框架图；

图3是本发明的网关广播报文消息GW_ADV的格式图；

图4是本发明的主流程图；

图5是本发明的初始网关选择子流程图；

图6是本发明的网关更新选择子流程图；

图7是本发明的基本应用场景图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细描述：

参照图4，本发明的具体实现如下：

步骤1，统计时延信息。

在进行网关发现和网关选择之前，由网关节点和移动节点周期性的统计网络中的时延信息，这些时延信息主要包括：分组在移动节点处的排队时延、信道竞争时延、节点的网卡传送速率和分组的平均长度，以便对移动节点到网关的时延进行估计。

步骤2，网关周期性广播网关广播报文消息。

在进行网关选择之前，网关节点周期性的进行网关广播报文消息GW_ADV，以进行网关的发现，该GW_ADV消息的格式如附图3所示，它包括：prefix域，用来记录广播该GW_ADV消息的网关的网络前缀；hop_count域，用来记录从接收该GW_ADV消息的移动节点到该网关的跳数；网关节点的IP地址域，记录该网关的IP地址；lifetime域，用来记录该GW_ADV消息的寿命；delay_node域，用来记录从移动节点到网关的路径上的时延；delay域，用来记录从网关到移动节点的总的估计时延；路径失败率列表link_list，用来记录从网关到移动节点路径上各条链路的失败率。

步骤3，计算移动节点处的估计时延。

移动节点在收到网关广播报文消息后，根据该移动节点统计的时延信息计算分组在该节点处的估计时延，分组在移动节点处的估计时延主要包括网络层排队时延，信道竞争时延，传输时延，其计算公式为：

delay_node_i＝T_{queue_i}+T_NAVi+T_{tramit_i}

＝T_{queue_i}+T_NSVi+C_i/L

其中T_{queue_i}表示分组在第i个移动节点处的排队时延；T_NAVi表示由于信道忙需要等待的时延，T_{tramit_i}表示分组在第i个移动节点的传输时延，T_{tramit_i}＝C_i/L，其中C_i是第i个节点网卡的速率，L是分组的平均长度。

步骤4，更新网关广播报文消息的相关域。

移动节点根据该节点处的估计时延对网关广播报文消息的相关域进行更新，按如下步骤进行：

4a)在原来跳数hop_count的基础上加1，完成对hop_count域的更新；

4b)将收到该网关广播报文消息的移动节点与转发该网关广播报文消息的上一跳节点之间链路的失败率，加入到该网关广播报文消息的链路失败列表link_list中，完成对该网关广播报文消息的链路失败列表link_list域进行更新；

4c)将原来节点时延delay_node加上分组在该移动节点处的估计时延，完成对节点时延delay_node域进行更新；

4d)对网关广播报文消息中总的估计时延域delay进行更新，总的估计时延域记录了该移动节点到网关的总估计时延，它根据两部分内容进行更新：一是该移动节点到网关路径上各节点的估计时延之和；二是移动节点到网关路径失败时分组的估计时延，其总估计时延域delay的更新公式为：

$\mathrm{delay}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)*\mathrm{delay}\_\mathrm{node}+[1-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)]*{\mathrm{delay}}_2$

其中hop_count为从移动节点到网关的跳数；p_i为从网关到移动节点路径上第i跳链路的失败率；delay_node为移动节点到网关路径上个节点处的时延之和；delay₂为移动节点到网关路径失败时分组的估计时延；

步骤5，计算移动节点到网关总的估计时延。

移动节点到网关的总的估计时延，考虑两种情况：一是移动节点到网关路径成功时各节点的时延之和，二是移动节点到网关路径失败时分组的时延，移动节点到网关总的估计时延公式为：

$\mathrm{delay}=P_1*\mathrm{de}{\mathrm{lay}}_1+P_2*{\mathrm{delay}}_2$

$=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)*{\mathrm{delay}}_1+[1-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)]*{\mathrm{delay}}_2$

式中，P₁为移动节点到到网关整条路径上每条链路均成功的概率其计算公式为： $P_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i);$

p_i为从网关到移动节点路径上第i跳链路的失败率；

delay₁为该移动节点到网关的整条路径上的估计时延，其计算公式为：

${\mathrm{delay}}_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{delay}\_{\mathrm{node}}_i$

$=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Σ}}}(T_{\mathrm{queue}\_i}+\stackrel{\‾}{T_{\mathrm{NAVi}}}+T_{\mathrm{tramit}});$

P₂为移动节点到网关的路径失败的概率，其计算公式为：

$P_2=[1-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)];$

delay₂为移动节点到网关路径失败时分组的估计时延，本发明中对移动节点到网关时延进行估计时，还考虑了各条链路的情况，当移动节点到达一个网关的路径断开后，就会从网关节点列表中选择估计时延较小的网关GW_i重新进行Internet接入，在这种情况下分组的时延delay₂主要包括：路径失败检测时延；移动节点到GW_i的估计时延；以及从当前网关切换到网关GW_i的切换时延T_switch，delay₂的计算公式为：

delay₂＝T_{fail_dect}+delay_GWi+T_switch

其中T_{fail_dect}为路径失败检测时延，T_{fail_dect}的值与每条链路的失败概率以及位置有关，这里将T_{fail_dect}简化取值为当前网关的估计时延，即T_{fail_dect}＝delay₁；delay_GWi为移动节点到网关GWi的估计时延。

步骤6，将网关加入到移动节点的网关列表中。

每个移动节点都维持一个网关列表，记录该移动节点发现的网关，移动节点的网关列表应该包含：网关节点的IP地址，移动节点到网关总的估计时延和网关节点的寿命；移动节点根据该节点到网关的总的估计时延，将广播该网关广播报文消息的网关加入到移动节点的网关列表中。

步骤7，移动节点进行网关选择。

移动节点从它的网关列表中选择一个网关与外部主机进行通信，包括初始网关选择和网关重新选择，该初始网关选择是在移动节点与外部通信时通过列表中初始选择一个网关进行Internet接入，该网关重新选择，是在通信的过程中，由移动节点根据网络环境选择网关。

初始网关选择过程如附图5所示，具体包括以下步骤：

A1)若移动节点的网关列表中只有一个网关k，移动节点就选择该网关k进行Inernet接入；

A2)若移动节点的网关列表中有多个网关，则从多个网关中选择一个估计时延最小的网关作为接入网关。

网关重新选择过程如附图6所示，这里假定移动节点的当前接入网关为k，移动节点收到了网关g的GW_ADV消息，其网关重新选择过程具体步骤如下：

B1)判断广播该GW_ADV消息的网关g与移动节点的当前接入网关k是否为同一个网关，若是同一个网关，则更新该移动节点的网关列表；否则转到B2)；

B2)判断移动节点的当前接入网关k的网络前缀prefix与广播该GW_ADV消息的网关g的prefix是否相同，若相同，转到步骤B3)；若不同，转到步骤B4)；

B3)将移动节点到广播该GW_ADV消息的网关g的估计时延delay_g与链路层切换时延T_dlink之和，与移动节点到当前接入网关k的估计时延delay_k进行比较，若前者小于后者，则把网关g最为该移动节点的接入网关，否则，移动节点的当前接入网关不变，转到步骤B5)；

B4)将移动节点到广播该GW_ADV消息的网关g的估计时延delay_g，链路层切换时延T_dlink，以及网络层切换时延T_AR三者之和，与移动节点到当前接入网关k的估计时延delay_k进行比较，若前者小于后者，则把网关g最为该移动节点的接入网关，否则，移动节点的当前接入网关不变，转到步骤B5)；

B5)移动节点继续接收网关的GW_ADV消息，以便进行下一次的网关选择。

本发明的网关选择可通过图7进一步说明：

图7中自组织网络中的节点通过网关与Internet中的主机进行通信，其中CN为Internet中的主机；AR1，AR2，AR3是三个不同的路由器；GW1，GW2，GW3和GW4是四个不同的网关，其中网关GW1与网关GW2分别通过接入点AP1和接入点AP2与路由器AR1相连，它们通过路由器AR1接入Internet，网关GW3通过路由器AR2与Internet连接，网关GW4通过路由器AR3与Internet连接；Ad hoc1，Ad hoc2，Ad hoc3和Ad hoc4为四个移动自组织网络，该图7中网关GW1，GW2，GW3和GW4覆盖区域分别为Ad hoc1，Ad hoc2，Ad hoc3和Ad hoc4。图7中描述了移动节点A在与Internet主机CN通信时，从位置1移动到位置4的过程中对网关选择的情况：

当移动节点A在位置1时，它初始选择网关GW1作为接入网关；

当移动节点A从位置1移动到位置2的过程中，移动节点A接收到了网关GW2广播的消息，此时如果该移动节点到网关GW2的估计时延与网关切换时延之和，小于该移动节点到接入网关GW1的估计时延，该移动节点就会选择网关GW2作为接入网关，此时，在位置2处移动节点的接入网关为网关GW2，由于网关GW1与网关GW2在同一个路由器AR1下，所以这里网关切换时延只包括链路层切换时延；

当移动节点A从位置2移动到位置3的过程中，移动节点收到了网关GW3的广播消息，此时如果该移动节点到网关GW3的估计时延与网关切换时延之和，小于该移动节点到接入网关GW2的估计时延，该移动节点就会选择网关GW3作为接入网关，此时，在位置3处移动节点的接入网关为网关GW3，由于网关GW2与网关GW3在分别通过路由器AR1与路由器AR2接入Internet，所以这里网关切换时延为链路层切换时延和网络层切换时延之和；

同理，移动节点从位置3移动到位置4时，会在GW3和GW4之间进行选择和切换。

这个应用场景表明当移动节点在与Internet主机通信时，从位置1移动到位置4的过程中，移动节点会根据网络环境自适应的选择网关，在网关之间进行选择切换。

以上所述，只是本发明的一个具体的实施例，以上实施例的说明只是为了帮助理解本发明的方法以及核心思想，本发明的保护范围并不限于此，任何熟悉相关技术的人员，在本发明范围内可轻易想到的替换或者变化，都应包含在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种移动自组织网络与Internet融合过程中的网关选择方法，包括以下步骤：

(a)在进行网关发现和网关选择之前，由网络中的网关节点和移动节点周期性的统计网络中的时延信息，并由网关节点周期性的广播网关广播报文消息，以进行网关的发现；

(b)移动节点在收到网关广播报文消息后，根据该移动节点统计的信息按照如下公式计算分组在该移动节点处的估计时延：

$\mathrm{delay}\_\mathrm{no}{\mathrm{de}}_i=T_{\mathrm{queue}\_i}+\stackrel{\‾}{T_{\mathrm{NAVi}}}+T_{\mathrm{tramit}\_i}$

$=T_{\mathrm{queue}\_i}+\stackrel{\‾}{T_{\mathrm{NAVi}}}+C_i/\stackrel{\‾}{L}$

其中T_{queue_i}表示分组在第i个移动节点处的排队时延；

表示由于信道忙需要等待的时延，T_{tramit_i}表示分组在第i个移动节点的传输时延，

其中C_i是第i个节点网卡的速率，

是分组的平均长度；

(c)根据分组在该移动节点处的估计时延对网关广播报文消息的相关域进行更新；

(d)计算该移动节点到网关的总的估计时延，其公式为：

$\mathrm{delay}=P_1*{\mathrm{delay}}_1+P_2*{\mathrm{delay}}_2$

$=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)*{\mathrm{delay}}_1+[1-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)]*{\mathrm{delay}}_2$

式中，P₁为移动节点到网关整条路径上每条链路均成功的概率，其计算公式为： $P_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i);$

p_i为从网关到移动节点路径上第i跳链路的失败率；

delay₁为该移动节点到网关的整条路径上的估计时延，其计算公式为：

${\mathrm{delay}}_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{delay}\_\mathrm{no}{\mathrm{de}}_i$

$=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Σ}}}(T_{\mathrm{queue}\_i}+\stackrel{\‾}{T_{\mathrm{NAVi}}}+T_{\mathrm{tramit}}),$

hop_count为移动节点到网关的跳数；

P₂为移动节点到网关的路径失败的概率，其计算公式为：

$P_2=[1-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)];$

delay₂为移动节点到网关路径失败时分组的估计时延，其计算公式为：delay₂＝T_{fail_dect}+delay_GWi+T_switch，该T_{fail_dect}为路径失败检测时延，它的值与每条链路的失败概率以及位置有关，该delay_GWi为移动节点到网关GWi的估计时延，该T_switch为从当前网关切换到网关GWi的切换时延，该GWi为当移动节点到达一个网关的路径断开后，就会从网关节点列表中选择移动节点到网关的总的估计时延较小的网关GW_i重新进行Internet接入；

(e)根据移动节点到网关的总的估计时延，将广播该网关广播报文消息的网关加入到移动节点的网关列表中；

(f)移动节点从它的网关列表中选择一个网关与外部主机进行通信。

2.根据权利要求1所述的网关选择方法，其特征在于步骤(a)中所述由网关节点周期性的广播网关广播报文消息，包含网关节点的IP地址域、跳数域、网关广播报文消息的序列号域、节点时延域、总估计时延域和路径失败率列表域。

3.根据权利要求1所述的网关选择方法，其特征在于步骤(c)所述的根据估计时延对网关广播报文消息的相关域进行更新，按如下步骤进行：

3a)在原来跳数的基础上加1，完成对跳数域的更新；

3b)将收到该网关广播报文消息的移动节点与转发该网关广播报文消息的上一跳节点之间链路的失败率，加入到该网关广播报文消息的链路失败列表中，完成对该网关广播报文消息的路径失败率列表域进行更新；

3c)将原来节点时延域加上分组在该移动节点处的估计时延，完成对节点时延域进行更新；

3d)按照公式 $\mathrm{delay}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)*\mathrm{delay}\_\mathrm{node}+[1-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{hop}\_\mathrm{count}}{\mathrm{\Π}}}(1-p_i)]*{\mathrm{delay}}_2$ 对总估计时延域进行更新，式中delay表示总估计时延，delay_node为收到该网关广播报文的移动节点到网关路径上各节点的估计时延之和。

4.根据权利要求1所述的网关选择方法，其特征在于步骤(f)所述的移动节点从它的网关列表中选择一个网关与外部主机进行通信，包括初始网关选择和网关重新选择，该初始网关选择是在移动节点与外部通信时通过列表中初始选择一个网关进行Internet接入，该网关重新选择，是在通信的过程中，由移动节点根据网络环境选择网关。

5.根据权利要求4所述的关选择方法，其特征在于初始网关选择包括以下步骤：

5a)若移动节点的网关列表中只有一个网关，移动节点就选择该网关进行Internet接入；

5b)若移动节点的网关列表中有多个网关，则从多个网关中选择一个移动节点到网关的总的估计时延最小的网关作为接入网关。

6.根据权利要求4所述的网关选择方法，其特征在于网关重新选择包括以下步骤：

6a)判断移动节点的当前接入网关与广播网关广播报文消息的网关和是否为同一个网关，若是，则只需更新该移动节点的网关列表；否则转到6b)；

6b)将广播该网关广播报文消息的网关的移动节点到网关的总的估计时延与当前接入网关的移动节点到网关的总的估计时延进行比较，如果前者与切换时延之和大于当前网关的移动节点到网关的总的估计时延，则接入网关不变；否则，转到6c)；

6c)进行接入网关切换，选择广播该网关广播报文消息的网关作为接入网关；

6d)网关选择之后，移动节点继续接收各个网关的网关广播报文消息，以便进行下一次的网关选择。

7.根据权利要求6所述网关选择方法，其特征在于步骤6b)所述的切换时延，包括两种情况：若两个网关的网络前缀相同时，该切换时延只包括链路层的切换时延；否则，网关之间的切换时延包括链路层切换时延和网络层切换时延之和。

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