CN101765180A - 一种支持Qos保证的mesh路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支持Qos保证的mesh路由方法，该方法包括：路由的发现过程；路由的探测维护过程；网络节点的周期自检过程；内部扩容的过程。与现有技术相比，本发明为无线Mesh网络提供了一种有效的支持Qos保证路由建立以及路由维护方法，该路由方法可以为用户提供有带宽保证的路由，保证了业务质量。

Description

一种支持Qos保证的mesh路由方法

技术领域

本发明涉及为无线mesh网络提供根据用户的带宽需求建立路由，并且根据无线网络变化更新路由的方法，尤其涉及一种支持Qos保证的mesh路由方法。

背景技术

目前在无线Mesh网络中的路由协议主要有先应式和反应时路由两种，先应式路由如最佳链路状态路由协议OLSR(RFC3626)、基于逆向路径转发的拓扑分发路由协议TBRPF(RFC3684)等；反应式如Aodv(RFC3561)，DSR(RFC4728)等.但是上述协议均不提供用户的Qos保证，而仅仅提供一条可用的通路，至于该路由能够达到什么样的数据传输效果，是完全不可预知的。这样一来视频、语音等对网络要求较高业务将无法在Mesh网络中应用。

为满足高要求的网络业务应用，在路由协议中提供Qos保证是较好的处理策略，目前支持Qos的MESH网络协议多处于研究阶段，存在一些协议草案或者实验性的学术文章描述算法，如CEDAR(核心提取的分布式自组网路由)，Qos-OLSR(多路径Qos源路由协议)等。但是它们均存在一些缺点，如CEDAR中对节点的信息处理能力有较高要求，且Qos的路由方法较为复杂；Qos-OLSR虽然可以为用户提供最小可用带宽和最大时延保证，但是其仍然无法解决先应式路由固有的缺陷。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种高效可靠的支持Qos保证的mesh路由方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种支持Qos保证的mesh路由方法，其特征在于，该方法包括：

(1)路由的发现过程；

(2)路由的探测维护过程；

(3)网络节点的周期自检过程；

(4)内部扩容的过程。

所述的路由的发现过程包括：

(1)终端用户通过移动性管理模块下发路由建立通知，该通知中携带用户的Qos信息：用于的带宽以及用户的优先级；路由模块构造请求报文RREQ，发送给其可视的处于有效状态的邻居，邻居有效性通过二者之间的链路质量以及用户的需求确定；

(2)路由器收到该消息后，首先进行物理层测量，确定本节点的剩余带宽情况，若满足用户的需求，则继续处理，若不满足则丢弃该报文；

(3)若目标用户不归属于本节点，则取带宽测量值与报文中携带路径剩余带宽值中的小者更新到报文中，同时将本节点地址记录在报文的地址列表中；

(4)若目标用户归属于本节点，则成为目的节点，进入路径选择过程，目的节点从搜集到多条路径中选取路径带宽满足的路径作为目标路径，返回路由建立响应报文；

(5)中间节点和源节点收到路由响应报文之后，路由建立成功，进入报文转发状态。

所述的路由的探测维护过程包括：

(1)路由的源节点负责路由的维护，路由创建成功之后，将启动周期探测定时器；

(2)定时器超时后，源节点将本路由的带宽需求，以及源节点目前的资源状况放入探测报文，单播发给路由的下一跳节点；

(3)下一跳收到探测报文后，首先更新路由生命期，检查本点标识的路由带宽是否正确，若发生错误，则立刻进行纠偏；然后进行身份识别，若是只能挂件节点，则进行资源测量，将本节点的剩余带宽情况放入探测包，转发给路由的下一跳节点；

(4)若是目的节点，那么构造探测响应报文沿路由地址列表逐跳返回；

(5)源节点收到探测响应报文后，对路由状态进行评估，若资源充足，则不做响应；若发生资源短缺，则立即进行路由的恢复。

所述的网络节点的周期自检过程包括：

(1)路由节点周期对自身的网络状态进行自检，判断路由相关邻居链路质量是否满足路由带宽需求；

(2)若不满足，则将低优先级的路由置为无效，将其带宽释放提供给高优先级的用户使用；若满足，则不做处理；

(3)对应无效的路由在源节点进行路由测量时将进行路由重建恢复。

所述的内部扩容的过程包括：

(1)在建立路由时，若已知目的地址所在的无线路由器，且到该无线路由器已有创建好的路由，则首先使用内部扩容法进行路由创建；

(2)根据路由源节点地址和目的节点地址索引路由，若找到，则根据路由探测获取的路由信息，判别本次需求是否可以满足，若能满足，则构造内部扩容消息通知路由节点进行扩容；

(3)路由中间节点收到扩容消息之后，进行资源测量验证，若确实满足，则进行资源预留，继续转发该消息，若不满足，则不做处理；

(4)路由目的节点收到扩容消息之后，若验证满足需求，则进行资源分配，同时构造扩容响应消息，沿路由返回；

(5)中间节点收到响应消息，将预留的资源分配给目标路由，若在指定时间内收不到响应消息，则将该预留资源进行释放；

(6)源节点收到响应消息后，确认扩容成功，将资源分配至路由，进入报文转发流程。

与现有技术相比，本发明为无线Mesh网络提供了一种有效的支持Qos保证路由建立以及路由维护方法，该路由方法可以为用户提供有带宽保证的路由，保证了业务质量。

附图说明

图1是本发明一种支持Qos保证的mesh路由方法的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，图中的用户1附着于无线路由器A，对用户2发起业务要求1M带宽，用户2附着与无线路由器B。用户1要求建立2条路径，那么在路由创建成功之后，存在如图所示的满足要求经由无线路由器C、无线路由器D的路径。

在无线网络中，带宽为稀缺资源，如何在路由的建立过程中，有效的规划资源，满足用户的业务带宽需求，是目前新型路由协议亟需解决的问题；为了提供Qos保证，路由协议必须解决：路由建立时用户Qos信息的携带，路由发现过程中，节点可以通过物理层提供准确的可用资源测量，目的节点在选择路径时最大化排除同已有路径的交互，路由维护时要及时发现无线环境的变化，提供有效的补救措施，路由撤销时全路径节点要一致进行资源回收。

核心思想：

(1)在用户需求路由时，通过移动性管理模块将用户的Qos需求信息(带宽及优先级)通知路由，将路由的Qos信息置入路由请求报文RREQ中，定向泛洪至邻居节点，发起路由发现过程；邻居节点收到信息之后，进行物理层测量，获取本节点的剩余带宽信息，并判断是否满足用户的需求，如果满足需求，则进一步判断节点属性，如果是中间节点(目标用户不归属本节点)那么更新RREQ中的带宽信息以及路径列表信息，继续定向泛洪该报文；如果是目的节点(目标用户归属于本节点)那么进入路径选择处理。

(2)在路由创建完成之后的路径维护过程中使用周期性的路径探测过程，探测消息周期性由路由源节点发出，收集该路径的资源信息。当链路质量发生变化时，路由上的各节点可以根据该消息及时更改资源情况。同时路由节点自身具有周期检查资源状况的能力，在节点处理能力下降时，根据用户的优先级做对应处理。

(3)在建立已知目的路由或者时首先进行根据源节点掌握的资源信息进行“内部扩容”，如果失败在执行常规路由发现策略。

基本流程：

1、路由发现过程

1)终端用户通过移动性管理模块下发路由建立通知，该通知中携带用户的Qos信息：用于的带宽以及用户的优先级；路由模块构造请求报文RREQ，发送给其可视的处于有效状态的邻居。邻居有效性通过二者之间的链路质量以及用户的需求确定；

2)路由器收到该消息之后，首先进行物理层测量，确定本节点的剩余带宽情况，如果满足用户的需求，那么继续处理，如果不满足就丢弃该报文；

3)如果目标用户不归属于本节点，那么取带宽测量值与报文中携带路径剩余带宽值中的小者更新到报文中，同时将本节点地址记录在报文的地址列表中；

4)如果目标用户归属于本节点，那么成为目的节点，进入路径选择过程。目的节点从搜集到多条路径中选取路径带宽满足的路径作为目标路径，返回路由建立响应报文；

5)中间节点和源节点收到路由响应报文之后，路由建立成功，进入报文转发状态。

2、路由的探测维护过程

1)路由的源节点负责路由的维护，路由创建成功之后，将启动周期探测定时器；

2)定时器超时后，源节点将本路由的带宽需求，以及源节点目前的资源状况放入探测报文，单播发给路由的下一跳节点；

3)下一跳收到探测报文后，首先更新路由生命期，检查本点标识的路由带宽是否正确，如果发生错误，那么立刻进行纠偏；然后进行身份识别，如果是只能挂件节点，那么进行资源测量，将本节点的剩余带宽情况放入探测包，转发给路由的下一跳节点；

4)如果是目的节点，那么构造探测响应报文沿路径列表逐跳返回；

5)源节点收到探测响应报文之后，对路由状态进行评估，如果资源充足，不做响应；如果发生资源短缺，立即进行路由的恢复。

3、网络节点的周期自检

1)路由节点周期对自身的网络状态进行自检，判断路由相关邻居链路质量是否路由带宽需求；

2)如果不满足，那么将低优先级的路由置为无效，将其带宽释放提供给高优先级的用户使用。如果满足则不做处理；

3)对应无效的路由在源节点进行路由测量时将进行路由重建恢复。

4、内部扩容法

1)在建立路由时，如果已知目的地址所在的无线路由器，且到该无线路由器已有创建好的路由。那么首先使用内部扩容法进行路由创建；

2)根据路由源节点地址和目的节点地址索引路由，如果找到，那么根据路由探测获取的路由信息，判别本次需求是否可以满足，如果满足，那么构造内部扩容消息通知路由节点进行扩容；

3)路由中间节点收到扩容消息之后，进行资源测量验证，如果确实满足，那么进行资源预留，继续转发该消息。如果不满足，不做处理；

4)路由目的节点收到扩容消息之后，如果验证满足需求，那么进行资源分配，同时构造扩容响应消息，沿路由返回；

5)中间节点收到响应消息，将预留的资源分配给目标路由，如果在指定时间内收不到响应消息，该预留资源进行释放；

6)源节点收到响应消息之后，确认扩容成功，将资源分配至路由，进入报文转发流程。

Qos：Quality of Service服务质量，QoS是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术；

RREQ：Route Request路由请求报文；

AODV：Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing无线自组网按需平面距离矢量路由协议；

DSR：Dynamic Source Routing动态源路由协议；

OLSR：Optimized Link State Routing Protocol最佳链路状态路由协议；

TBRPF：Topology Broadcast Basedon Reverse Path Forwarding基于逆向路径转发的拓扑分发路由协议。

Claims (5)

1.一种支持Qos保证的mesh路由方法，其特征在于，该方法包括：

(1)路由的发现过程；

(2)路由的探测维护过程；

(3)网络节点的周期自检过程；

(4)内部扩容的过程。

2.根据权利要求1所述的一种支持Qos保证的mesh路由方法，其特征在于，所述的路由的发现过程包括：

(1)终端用户通过移动性管理模块下发路由建立通知，该通知中携带用户的Qos信息：用于的带宽以及用户的优先级；路由模块构造请求报文RREQ，发送给其可视的处于有效状态的邻居，邻居有效性通过二者之间的链路质量以及用户的需求确定；

(2)路由器收到该消息后，首先进行物理层测量，确定本节点的剩余带宽情况，若满足用户的需求，则继续处理，若不满足则丢弃该报文；

(3)若目标用户不归属于本节点，则取带宽测量值与报文中携带路径剩余带宽值中的小者更新到报文中，同时将本节点地址记录在报文的地址列表中；

(4)若目标用户归属于本节点，则成为目的节点，进入路径选择过程，目的节点从搜集到多条路径中选取路径带宽满足的路径作为目标路径，返回路由建立响应报文；

(5)中间节点和源节点收到路由响应报文之后，路由建立成功，进入报文转发状态。

3.根据权利要求1所述的一种支持Qos保证的mesh路由方法，其特征在于，所述的路由的探测维护过程包括：

(1)路由的源节点负责路由的维护，路由创建成功之后，将启动周期探测定时器；

(2)定时器超时后，源节点将本路由的带宽需求，以及源节点目前的资源状况放入探测报文，单播发给路由的下一跳节点；

(3)下一跳收到探测报文后，首先更新路由生命期，检查本点标识的路由带宽是否正确，若发生错误，则立刻进行纠偏；然后进行身份识别，若是只能挂件节点，则进行资源测量，将本节点的剩余带宽情况放入探测包，转发给路由的下一跳节点；

(4)若是目的节点，那么构造探测响应报文沿路由地址列表逐跳返回；

(5)源节点收到探测响应报文后，对路由状态进行评估，若资源充足，则不做响应；若发生资源短缺，则立即进行路由的恢复。

4.根据权利要求1所述的一种支持Qos保证的mesh路由方法，其特征在于，所述的网络节点的周期自检过程包括：

(1)路由节点周期对自身的网络状态进行自检，判断路由相关邻居链路质量是否满足路由带宽需求；

(2)若不满足，则将低优先级的路由置为无效，将其带宽释放提供给高优先级的用户使用；若满足，则不做处理；

(3)对应无效的路由在源节点进行路由测量时将进行路由重建恢复。

5.根据权利要求1所述的一种支持Qos保证的mesh路由方法，其特征在于，所述的内部扩容的过程包括：

(1)在建立路由时，若已知目的地址所在的无线路由器，且到该无线路由器已有创建好的路由，则首先使用内部扩容法进行路由创建；

(2)根据路由源节点地址和目的节点地址索引路由，若找到，则根据路由探测获取的路由信息，判别本次需求是否可以满足，若能满足，则构造内部扩容消息通知路由节点进行扩容；

(3)路由中间节点收到扩容消息之后，进行资源测量验证，若确实满足，则进行资源预留，继续转发该消息，若不满足，则不做处理；

(4)路由目的节点收到扩容消息之后，若验证满足需求，则进行资源分配，同时构造扩容响应消息，沿路由返回；

(5)中间节点收到响应消息，将预留的资源分配给目标路由，若在指定时间内收不到响应消息，则将该预留资源进行释放；

(6)源节点收到响应消息后，确认扩容成功，将资源分配至路由，进入报文转发流程。

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