CN103648144B - 一种无线多跳网络中带多QoS约束的多路径生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线多跳网络中带多QoS约束的多路径生成方法，包括步骤：源节点广播RREQ消息、中间节点处理收到RREQ消息、目的节点处理收到的RREQ消息、目的节点回复RREP消息、中间节点转发收到的RREP消息、源节点处理收到的RREP消息；本多路径生成方法显著减少寻路和建路过程中的控制开销，提高多路径生成方法及多径路由的效率。

Description

一种无线多跳网络中带多QoS约束的多路径生成方法

技术领域

本发明涉及对服务质量(Quality of Service,QoS)有要求的无线多跳网络(如移动Ad Hoc网络和无线传感器网络等)，尤其适用于一种无线多跳网络中带多QoS约束的多路径生成方法

背景技术

多径路由技术是一种为网络中任意一对通信节点同时提供多条可用路径、允许源节点选择不同的路径进行数据传输的技术。在多径路由中，当多条路径中的一条由于某些原因失效时，可以通过其它路径继续进行数据的传送，不至于使网络通信停止，从而具有较好的可靠性和容错性。随着网络技术的发展，网络所需传送的业务类型和数据量都呈现显著增长的趋势，从而对服务质量的要求逐渐提高；而单路径路由由于在传输数据时只依靠单一的路径，因此在负载较重时，将面临网络拥塞等问题，导致网络吞吐量和数据端到端时延等性能下降；如在视频数据传输方面，传输延迟增大会影响视频传输的服务质量；多径路由则能够在上述场合体现出相对于单路径的优势。

目前，随着无线多媒体业务的出现，网络需要传输的数据量越来越大，网络应用和技术的发展对QoS的要求也越来越高，在许多应用场合满足多QoS约束的多径路由技术已成为支持多媒体业务的无线多跳网络(尤其是无线多媒体传感器网络)中具有挑战性的重要研究领域。而在支持多QoS约束的多径路由技术中，多路径生成方法担负着为源节点提供满足多QoS约束的多条可选路径的任务，具有重要的地位和作用。迄今，人们已经提出了多种以支持多媒体业务的无线多跳网络为背景条件的多路径生成方法，根据QoS参数的数量，这些方法可以分为基于单QoS约束的方法和基于多QoS约束的方法两大类。基于单QoS约束的方法只提供单方面的服务质量保障，而基于多QoS约束的方法则在网络传输中考虑了多个QoS约束条件。基于多QoS约束的多径路由方法相对而言更能满足不同业务的在QoS约束方面的需求，因此近年来随着支持多媒体业务的无线多跳网络的逐步推广引起了广泛关注并得到越来越多的研究和应用。

S.Venkatasubramanian等提出的QRMR(QoS based robust multi-path routing)协议(参考文献：S.Venkatasubramanian,N.P.Gopalan.A QoS-based robust multipathrouting protocol for mobile ad hoc networks[J],International Journal ofEngineering and Technology,Vol.1,No.5,2009:391–396)生成多路径的方法具体如下：源节点为查找多条路径先广播路由请求消息RREQ，RREQ中加入了QoS约束条件(如链路质量、信道质量和端到端延时等)和RREQ经过的节点(源节点的邻居节点)信息；中间节点收到该RREQ后，先计算自己的QoS参数的值，并将这些值记录(累加或替换)在RREQ中对应的QoS项中；当该RREQ消息到达目的节点时，该项中就保存了整条链路的路由信息以及累加的QoS值，目的节点从RREQ消息中取出路由记录项以及QoS参数值放入自己生成的回复消息RREP(Route REPly)中，并沿着路由记录项中的路径发送给源节点；源节点收到多个从目的节点发回的路径，并从中选出满足QoS要求的路径，于是就获得了多条带多QoS约束的路径；由于该方法在转播RREQ消息时不做判断且在RREP消息中携带完整的路径信息和整条路径上节点的QoS值，因此导致路径生成的开销偏大。

H.Zafar等提出的Q-SMS(QoS-aware Shortest Multipath Source)多径QoS路由方案(参考文献：H.Zafar,D.Harle,I.Andonovic,L.Hasan,A.Khattak.QoS-awareMultipath Routing Scheme for Mobile Ad Hoc Networks[J].International Journalof Communication Networks and Information Security(IJCNIS),Vol.4,No.1,2012:1-10)中采用的多路径生成方法为：每个节点都要估算自己的输出链路(outgoing link)的剩余容量(residual capacity)；源节点为查找多条路径广播消息含需求容量(requiredcapacity)和最小可得容量(minimum available capacity)参数的QoS路由请求消息QRREQ(QoS Route REQuest)；中间节点的剩余容量如果小于需求容量，则丢弃该QRREQ消息，否则，按需更新最小可得容量域的值并广播该QRREQ消息；目的节点收到QRREQ消息后用QoS路由回复消息QRREP(QoS Route REPlyt)进行回复，而且对回复次数做了限制。估算剩余容量有可能引入不准确的因素，而且硬性限制目的节点的回复次数有丢失可用的路径的潜在风险。

QRPAM(QoS routing protocol for ad hoc networks based on multipath)(参考文献：S.H.Zheng,L.Y.Li,Y.Li.A QoS Routing Protocol for Mobile Ad HocNetworks Based on Multipath[J].Journal of Networks,Vol.7,No.4,2012:691-698)是一种以DSR(Dynamic Source Routing)协议为基础的、考虑时延和带宽两种QoS约束的多径路由协议，该协议生成多路径的方法如下：源节点为查找多条路径先广播路由请求消息RREQ；在RREQ中除了包含路由记录项以外，还增加了带宽和时延的约束条件；每当中间节点收到RREQ时，先判断当下的带宽和时延是否满足QoS需求；若满足则将自己的地址加入到这个RREQ中并广播给其邻居节点直到该RREQ到达目的节点，若不满足，则丢弃此RREQ。到达目的节点后，目的节点的回复机制与DSR类似，把RREQ中的路由记录项提取出来放入RREP消息中并沿路由记录项中的路径发给源节点，这样源节点就收到了多个由目的节点发来的RREP，因而找到了多条满足QoS的路径；该方法还设置了一个路由寻找时间参数T，当寻找路由的时间超过T值时就停止路由的寻找过程。该方法在RREQ和RREP中存在冗余开销，中间节点对RREQ的处理不够优化，而且，仅考虑时延和带宽两种参数以及设置一个固定的时间参数T，也会使生成的多路径在QoS支持和数量方面受到不利影响。

Yi-Ling Hsieh等人提出的RMRV(Road-based Multipath Routing protocol forurban VANETs)(参考文献：Yi-Ling Hsieh，Kuochen Wang.A Road-based QoS-awareMultipath Routing for Urban Vehicular Ad Hoc Networks[C].2012 IEEE GlobalCommunications Conference(GLOBECOM 2012),Dec.2012:189-194)是一种用于城市车载网络系统的多QoS约束多径路由协议，它的多路径生成方法是：如果源节点有消息发往目的节点而此时没有到目的节点的路径，则源节点发起多路径发现过程，产生路由发现包RD(Route Discovery)并广播出去，在这个RD中加入了路段(Road Section)的信息；节点每收到一个RD就在该RD中加入本节点所处的路段信息并广播RD直到RD到达目的节点；当RD到达目的节点时，目的节点就收到了含有一个路段信息列表的RD，每一个路段信息都是一条完整的路径，对每一条路径目的节点都回复一个RREP，这样，当源节点收到多个RREP时，多路径就形成了。

彭革刚等提出了一种基于不同路径选择策略的移动自组网多路径QoS路由协议(参考文献：彭革刚，李新宋鹰，向黎生，沈清，李仁发.面向多路径的自组网QoS路由协议研究[J].计算机应用研究,Vol.30,No.2,2013:544-546)，该协议的多路径生成方法为：在寻路过程中源节点广播一个QoS路由探测消息QRP(QoS route probe)，当该QRP被中间节点收到时，中间节点进行一次QoS准入控制，即判断此时的QoS值是否满足需求，不能通过准入控制的QRP分组将被该中间节点丢弃；当中间节点第二次收到QRP分组时，即使满足QoS需求也直接将其丢弃，这样虽然减少了广播的副本数，但却丢失了一部分满足QoS要求的路径，同时该方法设定了路由寻路时间阈值，当寻路时间超过设定的阈值时停止寻路过程，这也有可能会导致性能满足要求的路径丢失。

从上述背景技术可看出，无线多跳网络中带多QoS约束的多径路由近年来一直受到人们的关注，因此作为其中重要组成部分的多路径生成方法也是人们的关注点之一，在如何可靠地生成多路径方面已有不少研究成果，但我们通过研究发现在多路径生成的操作和通信方面仍然存在冗余和不够优化的地方，在本发明中将提出一种新的带多QoS约束的多路径高效生成方法加以解决。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种显著减少寻路和建路过程中的控制开销，提高多路径生成方法及多径路由的效率的无线多跳网络中带多QoS约束的多路径生成方法。本发明的技术方案如下：一种无线多跳网络中带多QoS约束的多路径生成方法，其包括以下步骤：

101、无线多跳网络中源节点有数据要发往目的节点而又没有满足设定要求指标的路径时，例如要求路径带宽不能小于1兆比特/秒，而已知路径的带宽都小于1兆比特/秒；要求路径端到端时延不能大于5秒，而已知路径的端到端时延都大于5秒；要求路径的丢包率不能大于0.1，而已知路径的丢包率都大于0.1；要求路径的最大时延抖动不能大于0.5秒，而已知路径的最大时延抖动都大于0.5秒；要求路径的跳数不能大于5，而已知路径的跳数都大于5。源节点向邻居节点广播一个路由请求消息RREQ，其中该路由请求消息RREQ的字段中包括类型、标志序列、跳数、RREQ ID、目的节点地址、目的节点序列号、源节点地址、源节点序列号和QoS参数，所述路由请求消息RREQ的字段中不包括路由记录项；

102、当步骤101中的邻居节点收到了源节点发来的路由请求消息RREQ时，邻居节点首先判断是否是第一次收到该消息；如果是，则在邻居节点存储的路由表中建立到源节点的反向路径，同时在路由表中记录下该路由请求消息RREQ的RREQ ID，然后判断所经路径的QoS状况(本邻居节点能够获得并存有本地的QoS参数值，如与它相连的链路的带宽；从哪条链路收到RREQ，则该链路就是RREQ所经路径的一部分，RREQ所经路径的QoS状况可由该链路的QoS值导出)是否满足路由请求消息RREQ中QoS参数的约束条件(如要求路径带宽不能小于1兆比特/秒，数据分组的端到端传输时延不能大于1秒。；如果满足，则该邻居节点更新路由请求消息RREQ的QoS参数字段并把QoS参数值记入邻居节点存储的路由表，然后继续广播此路由请求消息RREQ，直至路由请求消息RREQ传播到目的节点，跳转至步骤103；如果不满足路由请求消息RREQ中QoS参数的约束条件，则直接将此路由请求消息RREQ丢弃，结束；

103、当目的节点收到步骤102中转发的路由请求消息RREQ，目的节点首先判断是否是第一次收到该路由请求消息RREQ；如果是，则在路由表中建立到源节点的反向路径，然后判断所经路径的QoS状况是否满足RREQ消息中QoS参数字段的约束条件；如果满足，则目的节点更新RREQ消息携带的QoS参数并将其记入目的节点存储的路由表，跳转至步骤104；如果不满足QoS约束条件，则直接将此路由请求消息RREQ丢弃，结束；如果目的节点不是第一次收到该RREQ消息，则先判断所经路径的QoS状况是否满足路由请求消息RREQ中QoS参数字段的约束条件；如果满足QoS参数字段的约束条件，则在路由表中建立另一条到RREQ源节点的反向路径，同时记录下路由请求消息RREQ ID和更新后的QoS参数值，跳转至步骤104；如果不满足QoS约束条件，则直接将此RREQ消息丢弃，结束；

104、目的节点生成1个路由回复消息RREP，目的节点向收到的路由请求消息RREQ的上一跳中间节点单播此路由回复消息RREP，当该中间节点通往源节点的反向路径有一条时，则中间节点将该中间节点地址按顺序装入RREP消息的中间节点列表中，并按照该反向路径进行发送，跳转至步骤105；当该中间节点通往源节点的反向路径大于或者等于两条时，对于第1条反向路径：中间节点将自己的地址按顺序装入RREP消息的中间节点列表中，然后根据第1条反向路径，向通往源节点的下一跳节点转发该RREP消息；对于第n条反向路径，其中n>1；中间节点将RREP中携带的QoS参数值取出，与路由表中记录的第n条反向路径的QoS参数值进行综合运算，得到最新的累加值，得到最新的QoS参数值，并将该QoS参数值写入RREP消息进行转发，跳转至步骤105；

105、源节点处理收到的RREP消息，记录到路由表项，记录下通往目的节点的路径，生成多路径，结束。

进一步的，步骤104中的路由回复消息RREP包括源节点地址、目的节点地址、目的序列号、QoS参数及中间节点列表，

进一步的，步骤101中的满足设定要求路径的指标包括路径带宽、路径的端到端时延、路径的丢包率、最大时延抖动及路径的跳数。

本发明的优点及有益效果如下：

1.本发明所述带多QoS约束的多路径高效生成方法对重复收到的RREQ消息不作转发，但要记录它们到来的路径以及该路径对应的QoS参数值；这样的优化处理，既去除了继续转发RREQ消息的冗余转发开销，也对所有可用路径进行了记录，不会丢失可用路径信息，保障了多路径高效生成方法的可靠性。

2.在本发明所述的带多QoS约束的多路径高效生成方法中，路径信息无需写入RREQ消息，即RREQ消息不携带路径信息，中间节点在路由表中记录收到的每个RREQ消息经过的上一跳节点及该路径对应的QoS参数值。这样，就在不影响记录RREQ消息所经路径功能的前提下，缩短了RREQ消息的长度，降低了控制开销。

3、在本发明所述的带多QoS约束的多路径高效生成方法中，当RREP消息经过一个中间节点时，该节点才将自己的信息装入RREP消息，因此，RREP消息中的路径信息字段是从0字节逐渐变长的，直至最后才达到装入整条路径信息的最大长度(现有多路径生成方法中RREP消息的路径字段从一开始(目的节点转发)就达到最大长度)。这样，就能够有效减小RREP消息的长度，从而减少控制开销。

附图说明

图1是本发明优选实施例带多QoS约束的高效多路径生成方法包含的3种新机制及它们所处的两个阶段；

图2为中间节点处理RREQ消息的操作流程图；

图3带多QoS约束的高效多路径生成方法使用的RREQ消息的格式；

图4为带多QoS约束的新多路径生成方法使用的RREP消息的格式；

图5为根据本发明提出的带多QoS约束的高效多路径生成方法，中间节点转发收到的RREP消息的操作流程。

具体实施方式

下面结合附图给出一个非限定性的实施例对本发明作进一步的阐述。

1.参见图1-图5所示，附图1为本发明提出的带多QoS约束的高效多路径生成方法包含的3种新机制及它们所处的两个阶段。

本发明提出的带多QoS约束的高效多路径生成方法包含中间节点优化处理重复RREQ消息、路径信息无需写入RREQ消息、RREP消息无需携带完整的路径信息3种新机制；其中，中间节点优化处理RREQ消息和路径信息无需写入RREQ消息两种新机制工作在路由发现过程的反向路径建立阶段，RREP消息无需携带完整路径信息新机制工作在路由发现过程的正向路径建立阶段。

2.附图2为中间节点处理RREQ消息的操作流程图。

中间节点如果第一次收到RREQ消息，则记录反向路由，并判断是否需要转发；如果收到重复的RREQ消息，中间节点则根据优化处理重复RREQ消息的新机制进行处理：不转发重复的RREQ消息，但要记录满足QoS要求的反向路径的详细信息，以备回复RREP消息时保障路径不丢失。

3.附图3为本发明提出的带多QoS约束的高效多路径生成方法使用的RREQ消息的格式。

本发明提出的带多QoS约束的高效多路径生成方法使用的RREQ消息的字段包括类型、标志序列、跳数、RREQ ID、目的节点地址、目的节点序列号、源节点地址、源节点序列号和QoS参数；其中，类型表明是RREQ消息，标志序列表明是否可由中间节点回复、中间节点回复时是否通知目的节点、目的节点序列号是否已知，跳数表示RREQ消息经过的链路数，RREQID用于为RREQ消息编号以唯一确定一个RREQ消息，序列号用于更新路径和避免路由环路，QoS参数用于传递QoS约束的参数值。本发明提出的带多QoS约束的高效多路径生成方法去掉了现有相关多路径生成方法中RREQ消息的路由记录项，从而缩短了RREQ消息的长度，在寻路过程中减少了不必要的控制开销。

4.附图4为本发明提出的带多QoS约束的新多路径生成方法使用的RREP消息的格式。

本发明提出的带多QoS约束的高效多路径生成方法使用的RREP消息的字段包括类型、跳数、RREQ ID、目的节点地址、目的节点序列号、源节点地址、生存时间、QoS参数和可变长的中间节点列表；其中，类型表明是RREP消息，跳数表示RREP消息经过的链路数，目的节点序列号用于更新路径和避免路由环路，生存时间用于表示路由表项的有效期，QoS参数字段用于传递QoS约束的参数值，可变长(长度从0开始增加，每经过1个中间节点增加1次)的中间节点列表用于装载中间节点信息。本发明提出的带多QoS约束的高效多路径生成方法用可变长的中间节点列表代替了现有相关方法使用的定长(一直保持最大长度以装载所有中间节点信息)的中间节点列表，从而明显缩短了RREP消息的长度，在正向路径建立过程中减少了不必要的控制开销。

5.附图5为根据本发明提出的带多QoS约束的高效多路径生成方法，中间节点转发收到的RREP消息的操作流程。

对于收到的RREP消息，中间节点均要进行转发；而且，对于同时存在的不同的反向路径，只要满足QoS要求，中间节点均要向它们转发RREP消息。

本发明所述方法属于按需的多路径生成方法，用于源节点有数据要发送到目的节点而无可用路径时发起的路由发现过程中。路由发现过程能够为源节点生成多条带多QoS约束的可用路径，它包括反向路径建立和正向路径建立两个具有先后顺序的阶段。本发明所述方法包含的中间节点优化处理RREQ消息和路径信息无需写入RREQ消息两种新机制工作在反向路径建立阶段，RREP消息无需携带完整路径信息新机制工作在正向路径建立阶段。

本发明所述新多路径生成方法的操作步骤具体如下：

阶段一：反向路径建立

步骤1.源节点广播RREQ消息

当源节点有数据要发往目的节点而又没有满足要求的路径时，源节点启动路由查找机制，进入路由发现过程，具体操作为：源节点向邻居节点广播一个路由请求消息RREQ，RREQ的字段包括类型、标志序列、跳数、RREQ ID、目的节点地址、目的节点序列号、源节点地址、源节点序列号和QoS参数；其中，类型表明是RREQ消息，标志序列表明是否可由中间节点回复、中间节点回复时是否通知目的节点、目的节点序列号是否已知，跳数表示RREQ消息经过的链路数，RREQ ID用于为RREQ消息编号以唯一确定一个RREQ消息，序列号字段用于更新路径和避免路由环路，QoS参数字段用于传递QoS约束的参数值。本发明的“路径信息无需写入RREQ消息”新机制去掉了现有相关多路径生成方法中RREQ消息的路由记录项，从而缩短了RREQ消息的长度，在寻路过程中减少了不必要的控制开销。

步骤2.中间节点处理收到RREQ消息

本发明中，每个节点都维护有一个记录已知路由的路由表。如果一个中间节点收到了邻居节点发来的RREQ消息，它首先判断是否是第一次收到该消息；如果是，则在路由表中建立到RREQ源节点的反向路径(此操作保证无论是否满足QoS约束条件都至少有1条通往源节点的反向路径)，同时在路由表中记录下RREQ ID，然后判断所经路径的QoS状况是否满足RREQ消息中QoS参数字段的约束条件；如果满足，则该中间节点更新RREQ消息的QoS参数字段并把QoS参数值记入路由表，然后继续广播此RREQ消息；如果不满足QoS约束条件，则直接将此RREQ消息丢弃。

如果中间节点不是第一次收到该RREQ消息，根据本发明的“中间节点优化处理重复RREQ消息”新机制，中间节点先判断所经路径的QoS状况是否满足RREQ消息中QoS参数字段的约束条件；如果满足，则在路由表中按顺序建立另一条到RREQ源节点的反向路径，同时在路由表中记录下RREQ ID和更新后的QoS参数值，然后删除RREQ消息，不再继续广播它；如果不满足QoS约束条件，则直接将此RREQ消息丢弃。这样，在中间节点的路由表中会产生到RREQ源节点的多个反向路径表项，即形成了多条反向路由，而且在此过程中只转发了一次RREQ消息，减少了转发RREQ消息的次数，降低了控制开销。

步骤3.目的节点处理收到的RREQ消息

如果目的节点收到RREQ消息，它首先判断是否是第一次收到该消息；如果是，则在路由表中建立到RREQ源节点的反向路径(此操作保证无论是否满足QoS约束条件都至少有1条通往源节点的反向路径)，同时在路由表中记录下RREQ ID，然后判断所经路径的QoS状况是否满足RREQ消息中QoS参数字段的约束条件；如果满足，则目的节点更新RREQ消息携带的QoS参数并将其记入路由表，然后进入正向路径建立阶段；如果不满足QoS约束条件，则直接将此RREQ消息丢弃。

如果目的节点不是第一次收到该RREQ消息，则先判断所经路径的QoS状况是否满足RREQ消息中QoS参数字段的约束条件；如果满足，则在路由表中建立另一条到RREQ源节点的反向路径，同时记录下RREQ ID和更新后的QoS参数值，然后进入正向路径建立阶段；如果不满足QoS约束条件，则直接将此RREQ消息丢弃。

阶段二：正向路径建立

步骤1.目的节点回复RREP消息

在路径状况满足QoS约束的情况下，为答复1个收到的RREQ消息，目的节点生成1个RREP消息，该消息包括源节点地址、目的节点地址、目的序列号、QoS参数、中间节点列表(此时为空，不占开销)等字段；然后，目的节点向RREQ消息的上一跳节点单播此RREP消息。根据本发明的“RREP消息无需携带完整路径信息”新机制，RREP消息中的中间节点列表字段的长度在目的节点时为0字节，随着RREP的转发，它从0字节逐渐变大，直至最后才达到装入整条路径信息的最大长度。为避免丢失可用路径，来自于不同路径的RREQ消息，目的节点需要逐一用RREP消息进行回复。

步骤2.中间节点转发收到的RREP消息

如果中间节点收到了1个RREP消息，它首先在路由表中建立通往目的节点的正向路由；然后，查看自己的路由表中通往源节点的反向路径有几条。如果只有1条反向路径，则将自己的地址按顺序装入RREP消息的中间节点列表中，然后根据反向路径，向通往源节点的下一跳节点转发该RREP消息。

在中间节点的路由表中，如果记录有2条以上通往源节点的反向路径，则按以下方法处理：

(1)对于第1条反向路径：中间节点将自己的地址按顺序装入RREP消息的中间节点列表中，然后根据第1条反向路径，向通往源节点的下一跳节点转发该RREP消息。

(2)对于第n条(n>1)反向路径：中间节点将RREP中携带的QoS参数值取出，与路由表中记录的第n条反向路径的QoS参数值进行综合运算(如：极值性质的参数(如最小带宽)通过比较后得出最新的极值；累加性质的参数则先将二者相加，再减去第1条反向路径的参数值，从而得到最新的累加值)，得到最新的QoS参数值；然后，将其写入RREP消息，并沿第n条反向路径向通往源节点的下一跳节点转发。

如果中间节点从不同的路径收到了多个RREP消息，则按照上述方法逐一进行处理。

步骤3.源节点处理收到的RREP消息

如果源节点收到了1个RREP消息，它首先在路由表中按顺序增加1条路由表项，并在该路由表项中记录下通往目的节点的路由；然后，将RREP消息中携带的QoS参数提出，也记录到该路由表项中。这样，源节点就能够获得支持多QoS约束的多条通往目的节点的路径，从而实现了多路径的生成。相应地，路由发现过程结束。

本发明适用于带有以下特征的无线多跳网络(如移动ad hoc网络、无线传感器网络、无线mesh网络、时延容忍网络/机会网络等)：(1)对业务的服务质量(QoS)有一方面或多方面要求；(2)需要获得多条满足QoS要求的路径，从其中选择1条或多条路径进行数据传输。以无线多媒体传感器网络为例，无线多媒体网络由于传输的数据量较大、数据种类偏多、对服务质量要求较高，因此可以用带多QoS约束的多路径生成方法来保障数据的正常传输。一个具体实施的方式为：在节点数不小于3的无线多跳网络(如无线多媒体传感器网络)中，节点处于静止或运动状态，当一个节点(源节点)需要向另一个节点(目的节点)通过1条或多条满足多QoS要求(如要求路径带宽不能小于1兆比特/秒，数据分组的端到端传输时延不能大于1秒,例如要求路径带宽不能小于1兆比特/秒，而已知路径的带宽都小于1兆比特/秒；要求路径端到端时延不能大于5秒，而已知路径的端到端时延都大于5秒；要求路径的丢包率不能大于0.1，而已知路径的丢包率都大于0.1；要求路径的最大时延抖动不能大于0.5秒，而已知路径的最大时延抖动都大于0.5秒；要求路径的跳数不能大于5，而已知路径的跳数都大于5。)的路径发送数据时，首先需要要找到从源节点到目的节点的、满足多QoS要求的多条路由，此时可以用本发明提出的带多约束QoS的高效多路径生成方法来找到多条这样的可用路径，然后从中选用1条或多条路径进行数据传输，未被选用的路径可作为备用路径以提高数据传输的可靠性和成功率。通过采用本发明设计的中间节点优化处理重复RREQ消息、路径信息无需写入RREQ消息、RREP消息无需携带完整的路径信息3种新机制，能够在生成多条满足多QoS约束的路径的同时，减少RREQ消息的转发次数，缩短RREQ消息和RREP消息的长度，从而降低控制开销，节约网络带宽，提高多路径生成方法及多径路由的效率。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明方法权利要求所限定的范围。

Claims (3)

1.一种无线多跳网络中带多QoS约束的多路径生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

101、无线多跳网络中源节点有数据要发往目的节点而又没有满足设定要求指标的路径时，源节点向邻居节点广播一个路由请求消息RREQ，其中该路由请求消息RREQ的字段中包括类型、标志序列、跳数、RREQ ID、目的节点地址、目的节点序列号、源节点地址、源节点序列号和QoS参数，所述路由请求消息RREQ的字段中不包括路由记录项；

102、当步骤101中的邻居节点收到了源节点发来的路由请求消息RREQ时，邻居节点首先判断是否是第一次收到该消息；如果是，则在邻居节点存储的路由表中建立到源节点的反向路径，同时在路由表中记录下该路由请求消息RREQ的RREQ ID，然后判断所经路径的QoS状况是否满足路由请求消息RREQ中QoS参数的约束条件；如果满足，则该邻居节点更新路由请求消息RREQ的QoS参数字段并把QoS参数值记入邻居节点存储的路由表，然后继续广播此路由请求消息RREQ，直至路由请求消息RREQ传播到目的节点，跳转至步骤103；如果不满足路由请求消息RREQ中QoS参数的约束条件，则直接将此路由请求消息RREQ丢弃，结束；如果邻居节点不是第一次收到该RREQ消息，邻居节点先判断所经路径的QoS状况是否满足RREQ消息中QoS参数字段的约束条件；如果满足，则在路由表中按顺序建立另一条到RREQ源节点的反向路径，同时在路由表中记录下RREQ ID和更新后的QoS参数值，然后删除RREQ消息，不再继续广播它；如果不满足QoS约束条件，则直接将此RREQ消息丢弃，结束；

103、当目的节点收到步骤102中转发的路由请求消息RREQ，目的节点首先判断是否是第一次收到该路由请求消息RREQ；如果是，则在路由表中建立到源节点的反向路径，然后判断所经路径的QoS状况是否满足RREQ消息中QoS参数字段的约束条件；如果满足，则目的节点更新RREQ消息携带的QoS参数并将其记入目的节点存储的路由表，跳转至步骤104；如果不满足QoS约束条件，则直接将此路由请求消息RREQ丢弃，结束；如果目的节点不是第一次收到该RREQ消息，则先判断所经路径的QoS状况是否满足路由请求消息RREQ中QoS参数字段的约束条件；如果满足QoS参数字段的约束条件，则在路由表中建立另一条到RREQ源节点的反向路径，同时记录下路由请求消息RREQ ID和更新后的QoS参数值，跳转至步骤104；如果不满足QoS约束条件，则直接将此RREQ消息丢弃，结束；

104、目的节点生成1个路由回复消息RREP，目的节点向收到的路由请求消息RREQ的上一跳中间节点单播此路由回复消息RREP，当该中间节点通往源节点的反向路径有一条时，则中间节点将该中间节点地址按顺序装入RREP消息的中间节点列表中，并按照该反向路径进行发送，跳转至步骤105；当该中间节点通往源节点的反向路径大于或者等于两条时，对于第1条反向路径：中间节点将自己的地址按顺序装入RREP消息的中间节点列表中，然后根据第1条反向路径，向通往源节点的下一跳节点转发该RREP消息；对于第n条反向路径，其中n>1；中间节点将RREP中携带的QoS参数值取出，与路由表中记录的第n条反向路径的QoS参数值进行综合运算，得到最新的累加值，得到最新的QoS参数值，并将该QoS参数值写入RREP消息进行转发，跳转至步骤105；

105、源节点处理收到的RREP消息，记录到路由表项，记录下通往目的节点的路径，生成多路径，结束。

2.根据权利要求1所述的无线多跳网络中带多QoS约束的多路径生成方法，其特征在于：步骤104中的路由回复消息RREP包括源节点地址、目的节点地址、目的序列号、QoS参数及中间节点列表。

3.根据权利要求1所述的无线多跳网络中带多QoS约束的多路径生成方法，其特征在于：步骤101中的满足设定要求指标的路径的所述指标包括路径带宽、路径的端到端时延、路径的丢包率、最大时延抖动及路径的跳数。