CN103260211B - 一种改进的aomdv路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改进的AOMDV路由方法，该方法旨在多路径选择时尽可能的保持路径的独立，确保相互间的干扰最低。该方法是通过对AODV协议的路由寻找过程作修改，建立从源节点到达目的节点的不相交多路径来实现的。源节点维持到目的节点的两条路由：一条主路由，一条备用路由。当主路由断开时启用备用路由，当备用路由也断开时，重新进行路由寻路。其特征包括以下步骤：多路由建立、多路由维护、多路由更新、多路由差错控制和重新建立多路由。

Description

一种改进的AOMDV路由方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种改进的AOMDV路由方法。

背景技术

传统的网络有线的路由方法收敛速度慢，开销太大，不适合无线自组网。而现在无线自组织网（AdHoc）是当前无线通信领域中发展迅速的一种无线通信技术。AdHoc网络没有固定的基础设施，整个无线网络由可以任意移动的无线终端构成，能够迅速组网，对于野外或不适合建立固定基础设施的环境下，AdHoc能够很好完成通信的任务。因此，无线AdHoc技术在民用领域越来越受到关注，具有十分广阔的应用前景。

现在最流行的按需路由协议中，需要通过洪泛技术来进行路由查找，而当节点移动导致原来路由失效后，路由的维护也需要洪泛。洪泛需要占用一定数量的网络带宽，而网络带宽在MANET中是非常宝贵的资源，频繁的全网洪泛使得路由控制开销非常大。

路由技术是AdHoc网络的一个关键技术。由于AdHoc网络拓扑的动态变化，开发一种能够有效地找到节点间路由的路由协议就成为AdHoc网络设计的关键。

从路径数量的角度将路由分为两大类：单路径路由和多路径路由。单路径路由在路由发现阶段只获取一条路径，无法很好地获取整个网络的拓扑信息，从而无法有效地利用网络的有效信息，进而导致网络鲁棒性降低。由于Adhoc网络各个节点都具有路由功能，因而从任何一个源节点到目的节点的路径通常会有多条，即多路径路由，为了减少重新建立路由对业务性能的影响，路由机制也应支持多路径路由。

AODV（AdHocOn-demandDistanceVector）路由协议是IETF组织提出的一个RFC标准，它具有协议简单，性能优异等特点，特别适用于中小规模的AdHoc网络。但是AODV路由协议为单路径路由，相对于单路径路由而言，多路径路由在容错、路由可靠性、QoS路由等方面有很多优势。因此，为了进一步提高移动AdHoc网络的路由质量，多路径路由问题逐渐成为了近年来的一个研究热点。

发明内容

针对链路断开时原AODV路由单路径不能实时传输数据，本发明提出一种改进的AOMDV路由方法。通过源节点和目的节点之间的多路径补偿了移动AdHoc网络的动态特性和不可预测性，在路由中断时能够提供容错能力。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种改进的AOMDV路由方法，该方法为：源节点维持到目的节点包括主路由和备用路由，当主路由断开时启用备用路由，当备用路由也断开时，重新进行路由寻路，具体包括多路由建立、多路由维护、多路由更新、多路由差错控制和重新建立多路由。

所述多路由建立的具体步骤为：源节点广播RREQ，RREQ通过不同节点的多次转发到达目的节点，目的节点维持多条到达源节点的路由，在RREQ分组中增加一个称为首跳firsthop的新组成域，用于表示该RREQ分组经过的第一跳源节点的相邻节点，每个节点为每个RREQ控制分组维护一张首跳的列表firsthop_list，以便通过所接收到的RREQ控制分组来跟踪记录该RREQ控制分组源节点的邻居节点列表，每当中间节点接收到重复的RREQ控制分组时不会立即将其进行丢弃，而是要检查该RREQ控制分组的首跳firsthop域以及此中间节点的该RREQ控制分组的首跳列表firsthop_list，确定该RREQ分组拷贝是否能够提供一条新的到源节点的节点不相交的路径，只转发第一个到达的RREQ控制分组拷贝。

所述多路由维护的具体步骤为：各节点维护的路由表记录到相应目的路由的下一跳节点的信息，各节点通过周期性地交互HELLO报文来确认邻居的存在，如在规定的时间内没有收到邻居节点发来的HELLO报文，则认为该邻居节点已经移动或故障，则将它到该邻居节点的链路设为断路。

所述多路由更新的具体步骤为：源节点广播RREQ，收到该RREQ的中间节点建立到源节点的反向路由，目的节点收到该RREQ后沿反向路由回复RRE，源节点只维护两条路径：一条主路径，一条备用路径，当源节点接收到RREP中的跳数小，则该路径为主路径，从剩下的RREP中找到一条和主路径跳数相差小于2的路径作为备用路径。

所述多路由差错控制的具体步骤为：如果某条链路断开，则删除该路由，并广播“路由出错”报文RERR通知所有受到影响的节点将对应路由从各自的路由表中删除，并停止在这条断开路由上发送数据。

所述重新建立多路由的具体步骤为：如果节点需要发送数据包，当主路径断开，查询备用路径，用备用路径来传输，如果到目的节点的主路由和备份路由都已经不存在时，则该节点将要传输的数据包进行缓存，重新进行寻路，路由建立成功后，将缓存里的数据包发送出去。

本发明的优点在于：

能够以较小的控制消息建立从源节点到目的节点的不相交的多路径。源节点维护两条不相交的路由，选择一条跳数较少的作为主路由，另一条为备用路由，当主路径由于某个节点的失效或者某条链路的断开而失效时，备用路径不受影响，从而可以启用备用路径来传输数据，而不需要重新进行路由发现，不仅浪费了资源，也带来了很大的开销。

附图说明

图1：路由请求分组RREQ发送流程图；

图2：路由请求分组RREQ接收及路由应答分组RREP发送流程图；

图3：路由应答分组RREP接收流程图。

具体实施方式

以下结合附图本发明一种改进的AOMDV路由方法进行具体说明。如图1-3所示，该方法旨在多路径选择时尽可能的保持路径的独立，确保相互间的干扰最低。该方法是通过对AODV协议的路由寻找过程作修改，建立从源节点到达目的节点的不相交多路径来实现的。源节点维持到目的节点的两条路由：一条主路由，一条备用路由。当主路由断开时启用备用路由，当备用路由也断开时，重新进行路由寻路。其特征包括以下步骤：多路由建立、多路由维护、多路由更新、多路由差错控制和重新建立多路由。

多路由建立模块：源节点广播RREQ，RREQ通过不同节点的多次转发到达目的节点，目的节点维持多条到达源节点的路由。在多路径建立时可能会有三种：相交的多路径、链路不相交的多路径和节点不相交的多路径。相交的多路径性能没有多大改善，节点不相交的多路径又很难实现，所以只有选择链路不相交的多路径。实现的方法是：在RREQ分组中增加一个称为首跳（firsthop）的新组成域，用于表示该RREQ分组经过的第一跳（源节点的相邻节点）。每个节点为每个RREQ控制分组维护一张首跳的列表（firsthop_list），以便通过所接收到的RREQ控制分组来跟踪记录该RREQ控制分组源节点的邻居节点列表。与AODV不同的是，每当中间节点接收到重复的RREQ控制分组时不会立即将其进行丢弃，而是要检查该RREQ控制分组的首跳（firsthop）域以及此中间节点的该RREQ控制分组的首跳列表（firsthop_list），确定该RREQ分组拷贝是否能够提供一条新的到源节点的节点不相交的路径，像AODV协议一样，只转发第一个到达的RREQ控制分组拷贝。

多路由维护模块：基于AODV路由方法，各节点维护的路由表记录到相应目的路由的下一跳节点的信息，各节点通过周期性地交互HELLO报文来确认邻居的存在，如在规定的时间内没有收到邻居节点发来的HELLO报文，则认为该邻居节点已经移动或故障，则将它到该邻居节点的链路设为断路；

多路由更新模块：源节点广播RREQ，收到该RREQ的中间节点建立到源节点的反向路由。目的节点收到该RREQ后沿反向路由回复RREP。源节点只维护两条路径：一条主路径，一条备用路径。当源节点接收到RREP中的跳数小，则该路径为主路径，从剩下的RREP中找到一条和主路径跳数相差小于2的路径作为备用路径。这样不会增加太大的负担。

多路由差错控制模块：如果某条链路断开，则删除该路由，并广播“路由出错”报文RERR通知所有受到影响的节点将对应路由从各自的路由表中删除，并停止在这条断开路由上发送数据；

重新建立多路由模块：如果节点需要发送数据包，当主路径断开，查询备用路径，用备用路径来传输，如果到目的节点的主路由和备份路由都已经不存在时，则该节点将要传输的数据包进行缓存，重新进行寻路，路由建立成功后，将缓存里的数据包发送出去。

本发明改进的方法不支持中间节点应答，只有目的节点回复RREP。目的节点对经过其不同相邻节点而到达的RREQ控制分组做出应答，并且与这些RREQ控制分组所经过的首跳路径有关。RREP分组要经过不同的相邻节点来保障该RREP分组的首跳的链路是不相交的。RREP控制分组经过其首跳路径的传递后，就沿着之前已经建立好的反向路径往源节点传递。

源节点接收到的第一个RREP控制分组后建立的正向路径为主路径，后续建立的为备用路径。在路由选择时还是要以主路由优先，按照主路径发送数据。因为随机选择一条路由进行数据传输所需带宽开销更高，这是由于主路由一般是最优路由，备用路由一般是次佳路由，要消耗更多的带宽，所以在数据发送过程中，以主路径为主。如果主路径中断，马上启用备用路径，当所有路由全部中断后才触发路由寻找进程。

有研究表明，采用备用路由的多路径比单路径路由性能要优越，但是采用多条备用路由比采用一条备用路由带来的性能改善尽管存在，但是非常小，还会引起资源消耗的增加。因此考虑发生两条路由中断才触发路由寻找进程，即维护一条主路径和一条备用路径。

主路由通常是源到目的之间的一条较短的路由，备用路由的长度不要和主路由相差太大。考虑备用路径的性能，对备用路径的跳数加以限定，备用路径的跳数和主路径的跳数之差不大于2，这样的备用路径的性能和主路径的性能比较接近。

综上，改进的多路径路由为具有一条备用路径的节点不相交多路径，备用路由的跳数与主路由的跳数之差不大于2。优先采用主路径传输数据，当主路径中断时，启动备用路径进行传输，所有路由都中断的情况下，再发起路由重建过程。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种改进的AOMDV路由方法，其特征在于，该方法为：源节点维持到目的节点包括主路由和备用路由，当主路由断开时启用备用路由，当备用路由也断开时，重新进行路由寻路，具体包括多路由建立、多路由维护、多路由更新、多路由差错控制和重新建立多路由；

所述多路由建立的具体步骤为：源节点广播RREQ，RREQ通过不同节点的多次转发到达目的节点，目的节点维持多条到达源节点的路由，在RREQ分组中增加一个称为首跳firsthop的新组成域，用于表示该RREQ分组经过的第一跳源节点的相邻节点，每个节点为每个RREQ控制分组维护一张首跳的列表firsthop_list，以便通过所接收到的RREQ控制分组来跟踪记录该RREQ控制分组源节点的邻居节点列表，每当中间节点接收到重复的RREQ控制分组时不会立即将其进行丢弃，而是要检查该RREQ控制分组的首跳firsthop域以及此中间节点的该RREQ控制分组的首跳列表firsthop_list，确定该RREQ分组拷贝是否能够提供一条新的到源节点的节点不相交的路径，只转发第一个到达的RREQ控制分组拷贝；

所述多路由维护的具体步骤为：各节点维护的路由表记录到相应目的路由的下一跳节点的信息，各节点通过周期性地交互HELLO报文来确认邻居的存在，如在规定的时间内没有收到邻居节点发来的HELLO报文，则认为该邻居节点已经移动或故障，则将它到该邻居节点的链路设为断路；

所述多路由更新的具体步骤为：源节点广播RREQ，收到该RREQ的中间节点建立到源节点的反向路由，目的节点收到该RREQ后沿反向路由回复RREP，源节点只维护两条路径：一条主路径，一条备用路径，当源节点接收到RREP中的跳数小，则该路径为主路径，从剩下的RREP中找到一条和主路径跳数相差小于2的路径作为备用路径；

所述多路由差错控制的具体步骤为：如果某条链路断开，则删除该路由，并广播“路由出错”报文RERR通知所有受到影响的节点将对应路由从各自的路由表中删除，并停止在这条断开路由上发送数据；

所述重新建立多路由的具体步骤为：如果节点需要发送数据包，当主路径断开，查询备用路径，用备用路径来传输，如果到目的节点的主路由和备份路由都已经不存在时，则该节点将要传输的数据包进行缓存，重新进行寻路，路由建立成功后，将缓存里的数据包发送出去。