CN105450523A - 基于信噪比优化自组网路由协议的方法及路由计算装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于信噪比优化自组网路由协议的方法，包括：初始化预定参数；其中，所述预定参数包括：命令行配置参数扩展，信噪比数据存储结构；利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销；至少根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销；根据所述链路总开销，利用迪杰斯特拉算法，计算得到全网路由；该方法中信噪比能够准确的反应链路质量，能够准确进行链路切换；且在链路切换的临界位置附近，不会出现链路频繁切换的现象；本发明还公开了一种路由计算装置。

Description

基于信噪比优化自组网路由协议的方法及路由计算装置

技术领域

本发明涉及路由计算领域，特别涉及一种基于信噪比优化自组网路由协议的方法及路由计算装置。

背景技术

传统的自组网路由无线路由协议属于链路状态路由协议，每个节点维护着整个网络的链路状态信息，以丢包率作为链路开销值，最终利用Dijkstra(迪杰斯特拉算法)计算出全网路由。丢包率的计算是利用hello报文交互中丢失报文来计算丢包率。由此将会带来如下几个问题。首先，协议控制流报文大小仅有几十到一百来字节，而转发数据流时，IP包MTU为1500字节。在信噪比较低的情况下，协议控制流能够正常传输，而数据流已经无法满足传输了，会出现数据业务出现严重的丢包。其次，在协议控制流出现丢包时，数据业务已经严重受到影响，此时再进行链路切换，已经滞后了。最后，在链路切换的临界位置附近，丢包率在不断变化，从而导致链路频繁切换。并最终导致在无线视频传输应用领域中，由于丢包问题引起视频出现间隙性灰屏幕或者卡顿时现象，影响视频传输的稳定性。特别是在移动视频数据采集的应用场景尤为明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于信噪比优化自组网路由协议的方法及路由计算装置，能够准确进行链路切换；且在链路切换的临界位置附近，不会出现链路频繁切换的现象。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于信噪比优化自组网路由协议的方法，包括：

初始化预定参数；其中，所述预定参数包括：命令行配置参数扩展，信噪比数据存储结构；

利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销；

至少根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销；

根据所述链路总开销，利用迪杰斯特拉算法，计算得到全网路由。

其中，所述利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销，包括：

利用底层驱动，根据预定周期扫描邻居节点的信号强度和当前节点的噪声强度；

利用所述信号强度与所述噪声强度，计算所述当前节点与所述邻居节点之间的信噪比；

对所述信噪比进行平滑处理，得到链路信噪比；

获取邻居MAC地址；

根据所述邻居MAC地址，从数据库中查找到与所述邻居MAC地址对应的所述链路信噪比；

将所述链路信噪比转换为链路开销。

其中，所述获取邻居MAC地址，包括：

利用自组网路由协议存储的链路状态信息中的IP地址，构造socket报文；

将所述socket报文发送到对应所述IP地址的邻居；

接收邻居回应报文时，获取所述IP地址与邻居MAC地址对应关系，得到所述邻居MAC地址。

其中，将所述链路信噪比转换为链路开销，包括：

将所述链路信噪比以10dBm为单位划分档位区间，并将档位区间从低到高进行排序，每个档位区间内的所有信噪比所对应的链路开销相同；其中，在信噪比高时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要大于相邻且编号小1的档位区间的链路开销，在信噪比值低时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要小于相邻且编号小1的档位区间的链路开销。

其中，将所述链路信噪比转换为链路开销之后，包括：

通过hello报文，tc报文将参与路由计算的链路开销通告整个网络范围内的所有节点。

其中，根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销，包括：

通过协议启动命令参数来设置链路开销权重值；

根据所述链路开销及丢包率，利用所述链路开销权重值计算得到链路总开销，其中，所述链路开销权重范围为0到65535。

本发明提供一种路由计算装置，包括：

初始化模块，用于初始化预定参数；其中，所述预定参数包括：命令行配置参数扩展，信噪比储数据结构；

链路开销模块，用于利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销；

链路总开销模块，用于至少根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销；

路由计算模块，用于根据所述链路总开销，利用迪杰斯特拉算法，计算得到全网路由。

其中，所述链路开销模块包括：

采集单元，用于利用底层驱动，根据预定周期扫描邻居节点的信号强度和当前节点的噪声强度；

信噪比计算单元，用于利用所述信号强度与所述噪声强度，计算所述当前节点与所述邻居节点之间的信噪比；

平滑处理单元，用于对所述信噪比进行平滑处理，得到链路信噪比；

MAC地址单元，用于获取邻居MAC地址；

链路信噪比单元，用于根据所述邻居MAC地址，从数据库中查找到与所述邻居MAC地址对应的所述链路信噪比；

链路开销单元，用于将所述链路信噪比转换为链路开销。

其中，所述链路开销单元具体用于：将所述链路信噪比以10dBm为单位划分档位区间，并将档位区间从低到高进行排序，每个档位区间内的所有信噪比所对应的链路开销相同；其中，在信噪比高时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要大于相邻且编号小1的档位区间的链路开销，在信噪比值低时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要小于相邻且编号小1的档位区间的链路开销。

其中，所述链路总开销模块包括：

权重单元，用于通过协议启动命令参数来设置链路开销权重值；

链路总开销单元，用于根据所述链路开销及丢包率，利用所述链路开销权重值计算得到链路总开销，其中，所述链路开销权重范围为0到65535。

本发明所提供的基于信噪比优化自组网路由协议的方法及路由计算装置，包括：初始化预定参数；其中，所述预定参数包括：命令行配置参数扩展，信噪比储数据结构；利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销；至少根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销；根据所述链路总开销，利用迪杰斯特拉算法，计算得到全网路由；由于信噪比能够准确的反应链路质量，该方法中将信噪比作为衡量链路好坏的指标来参与路由计算；能够准确进行链路切换；且在链路切换的临界位置附近，不会出现链路频繁切换的现象；提高数据传输的稳定性，尤其是在无线视频传输应用中，可以解决由于丢包问题引起视频出现间隙性灰屏幕或者卡顿时现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的基于信噪比优化自组网路由协议的方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的基于信噪比优化自组网路由协议的方法的示意图；

图3为本发明实施例所提供的路由计算装置的结构框图；

图4为本发明实施例所提供的链路开销模块的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种基于信噪比优化自组网路由协议的方法及路由计算装置，能够准确进行链路切换；且在链路切换的临界位置附近，不会出现链路频繁切换的现象。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的基于信噪比优化自组网路由协议的方法的流程图；该方法可以包括：

S100、初始化预定参数；其中，所述预定参数包括：命令行配置参数扩展，信噪比数据存储结构；

其中，对于预定参数进行初始化，预定参数包括：命令行配置参数扩展，信噪比数据存储结构；还可以包括：IP与MAC关系存储数据结构，hello报文格式修改，TC报文格式修改等初始化。预定参数是根据后续步骤中用到的参数进行设定。

S110、利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销；

其中，通过底层命令获取无线链路信噪比，然后经过平滑处理，再将平滑后信噪比转换为链路开销，最终参与路由计算，得到全网路由，指导数据发送。

S120、至少根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销；

其中，影响链路总开销的因素可以包括根据信噪比得到的链路开销以及丢包率，还可以包括其他衡量衡量链路开销的因素，计算链路总开销是指将丢包率转换的开销与信噪比转换的开销以及其他开销综合起来，构成链路最终开销。这里的丢包率对链路总开销的影响可以忽略不计，对应的链路开销在链路总开销中的比重可调，此过程中，信噪比转换的开销在总开销中所占据比重可以通过协议启动命令来调整；可选的，根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销，包括：

通过协议启动命令参数来设置链路开销权重值；

根据所述链路开销及丢包率，利用所述链路开销权重值计算得到链路总开销，其中，所述链路开销权重范围为0到65535。

其中，在传统自组网路由协议以丢包率作为链路开销的基础上，增加以无线通信链路信噪比做为链路的开销，并且通过调节权值因子，丢包率对链路开销的影响可以忽略，以此开销之和来计算全网路由，并指导数据发送。

S130、根据所述链路总开销，利用迪杰斯特拉算法，计算得到全网路由。

其中，路由计算是依据上述步骤得到的链路总开销，利用Dijkstra(迪杰斯特拉算法)计算全网路由，最终指导数据转发。

在无线通信领域，丢包率是衡量链路质量的参数之一。信噪比同样能够准确的反应链路质量。基于信噪比优化的自组网路由协议(olsr-snr)正是利用信噪比的这一特性。通过底层命令获取无线链路信噪比，然后经过平滑处理，再将平滑后信噪比转换为链路开销，最终参与路由计算，得到全网路由，指导数据发送。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的基于信噪比优化自组网路由协议的方法，将信噪比作为衡量链路好坏的指标来参与路由计算；能够准确进行链路切换；且在链路切换的临界位置附近，不会出现链路频繁切换的现象；提高数据传输的稳定性，尤其是在无线视频传输应用中，可以解决由于丢包问题引起视频出现间隙性灰屏幕或者卡顿时现象。

可选的，所述利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销可以包括：

利用底层驱动，根据预定周期扫描邻居节点的信号强度和当前节点的噪声强度；

利用所述信号强度与所述噪声强度，计算所述当前节点与所述邻居节点之间的信噪比；

对所述信噪比进行平滑处理，得到链路信噪比；

其中，预定周期可以是1秒，也可以由用户根据实际情况进行设定；信噪比数据收集是指通过底层驱动提供的命令，以1s为周期动态扫描邻居信号强度和自身节点噪声强度，利用信号强度与噪声强度计算出本节点与相应邻居节点之间的信噪比(信噪比＝信号强度－噪声强度)。

信号比平滑处理是对采集到的信噪比进行去毛刺和平缓处理。如果以每次采样到的信噪比直接转换为开销，并参与路由计算，在环境等因素变化的时候，信噪比的波动会引起链路的频繁切换。

获取邻居MAC地址；

根据所述邻居MAC地址，从数据库中查找到与所述邻居MAC地址对应的所述链路信噪比；

其中，收集邻居MAC地址是为了查找MAC地址所对应邻居的信噪比。因为通过底层命令收集到的信噪比与邻居MAC地址存在一一对应关系，信噪比存储时以MAC地址作为索引。因此，要从数据库中获取信噪比时，需要事先得到邻居MAC地址。可选的，所述获取邻居MAC地址，包括：

利用自组网路由协议存储的链路状态信息中的IP地址，构造socket报文；

将所述socket报文发送到对应所述IP地址的邻居；

接收邻居回应报文时，获取所述IP地址与邻居MAC地址对应关系，得到所述邻居MAC地址。

其中，利用自组网路由协议存储的链路信息中IP地址，构造socket报文，发送到对应IP地址的邻居，邻居回应报文时获取邻居IP地址与MAC地址对应关系。也就是首先通过IP构造socket报文，从回应报文中获取MAC地址，再利用MAC地址查找信噪比。优选的，为了提高网络使用带宽使用率，在收到socket回应报文时，将邻居IP地址和MAC地址对应关系存储起来，在后续处理时，只需要利用链路信号中的IP地址查找MAC地址即可，而无需要每次都发送socket报文，降低了网络流量消耗。最后，通过IP地址获取到MAC地址后，再从已获取的MAC地址与信噪比对应关系数据库中以MAC地址为索引查找与对应邻居的信噪比。

将所述链路信噪比转换为链路开销。

其中，链路信噪比转换为链路开销是将经过一系列处理后所得到的链路信噪比转换为可以参与路由计算的链路开销。具体关系如下：

将所述链路信噪比以10dBm为单位划分档位区间，并将档位区间从低到高进行排序，每个档位区间内的所有信噪比所对应的链路开销相同；其中，在信噪比高时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要大于相邻且编号小1的档位区间的链路开销，在信噪比值低时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要小于相邻且编号小1的档位区间的链路开销。这里的10dBm为单位划分档位区间只是一个具体实施例，用户可以根据实际情况选取其他划分单位。且这里的两倍也是具体实施例中的一个数值，并不对此数值进行具体限定。

其中，(1)将信噪比以10dBm为单位划分档位区间，每个区间内所信噪比值所对应链路开销相同；(2)在信噪比值高时，高档位开销的两倍要大于相邻且低一档位开销的，在信噪比值低时，高档位开销的两倍要小于相邻且低一档位开销的，前者为是保证链路质量较好时，链路不至于有不必要的切换，后者是为了保证链路质量在没有降到极点前切换链路，以保证视频传输在链路切换时不会卡顿或者灰屏。

上述步骤之后，通过hello报文，tc报文将参与路由计算的链路开销通告整个网络范围内的所有节点。

其中，链路开销扩散到全网是得到可参与路由计算的开销后通过hello报文，tc报文告知整个网络范围内的所有节点。这是由于自组网路由是链路状态协议，每个节点都维护着整个网络的链路状态信息，而链路开销是链路状态信息不可或缺的一部分。

请参考图2，上述实施例中基于信噪比优化的自组网路由协议的核心是在传统自组网路由协议以丢包率作为单一链路开销的基础之上，增加信噪比作为衡量链路开销的一部分，在链路达到稳定后，命令行配置的权值因子的大小，可以调节信噪比在最终链路开销中的比重，权值因子大到一定程度后，丢包率带来的开销可以忽略不计。其次，平滑处理有效的提高信噪比可靠性。利用一次socket报文获取MAC地址，多次使用，有较的降低了网络流量的消耗。最后，信噪比到链路开销的转换关系是极为重要的，如果转换关系定义不合理，将会导致链路频繁切换，切换滞后等影响，严重影响视频传输过程中自组网路由协议的实用性。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的基于信噪比优化自组网路由协议的方法，解决传统自组网路由协议指导数据转发过程中所遇到的问题。它以信噪比作为衡量链路质量的主要性能指标。以信噪比的好坏来描述链路质量的好坏，也就是将信噪比作为衡量链路好坏的指标来参与路由计算。同时，在采集信噪比后增加平滑处理，降低信噪比波动对路由计算的影响。此外，将信噪比划区间后再参与最终路由计算，进一步降低了信噪比波动的影响。缓解链路在临界值附件链路频繁切换的现象。

本发明实施例提供了基于信噪比优化自组网路由协议的方法，能够准确进行链路切换；且在链路切换的临界位置附近，不会出现链路频繁切换的现象。

下面对本发明实施例提供的路由计算装置进行介绍，下文描述的路由计算装置与上文描述的基于信噪比优化自组网路由协议的方法可相互对应参照。

请参考图3，图3为本发明实施例所提供的路由计算装置的结构框图；该路由计算装置可以包括：

初始化模块100，用于初始化预定参数；其中，所述预定参数包括：命令行配置参数扩展，信噪比数据存储结构；

链路开销模块200，用于利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销；

链路总开销模块300，用于至少根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销；

路由计算模块400，用于根据所述链路总开销，利用迪杰斯特拉算法，计算得到全网路由。

可选的，所述链路开销模块200包括：

采集单元210，用于利用底层驱动，根据预定周期扫描邻居节点的信号强度和当前节点的噪声强度；

信噪比计算单元220，用于利用所述信号强度与所述噪声强度，计算所述当前节点与所述邻居节点之间的信噪比；

平滑处理单元230，用于对所述信噪比进行平滑处理，得到链路信噪比；

MAC地址单元240，用于获取邻居MAC地址；

链路信噪比单元250，用于根据所述邻居MAC地址，从数据库中查找到与所述邻居MAC地址对应的所述链路信噪比；

链路开销单元260，用于将所述链路信噪比转换为链路开销。

可选的，所述链路开销单元260具体用于：将所述链路信噪比以10dBm为单位划分档位区间，并将档位区间从低到高进行排序，每个档位区间内的所有信噪比所对应的链路开销相同；其中，在信噪比高时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要大于相邻且编号小1的档位区间的链路开销，在信噪比值低时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要小于相邻且编号小1的档位区间的链路开销。

基于上述任意技术方案，所述链路总开销模块300包括：

权重单元，用于通过协议启动命令参数来设置链路开销权重值；

链路总开销单元，用于根据所述链路开销及丢包率，利用所述链路开销权重值计算得到链路总开销，其中，所述链路开销权重范围为0到65535。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的基于信噪比优化自组网路由协议的方法及路由计算装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于信噪比优化自组网路由协议的方法，其特征在于，包括：

初始化预定参数；其中，所述预定参数包括：命令行配置参数扩展，信噪比数据存储结构；

利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销；

至少根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销；

根据所述链路总开销，利用迪杰斯特拉算法，计算得到全网路由。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销，包括：

利用底层驱动，根据预定周期扫描邻居节点的信号强度和当前节点的噪声强度；

利用所述信号强度与所述噪声强度，计算所述当前节点与所述邻居节点之间的信噪比；

对所述信噪比进行平滑处理，得到链路信噪比；

获取邻居MAC地址；

根据所述邻居MAC地址，从数据库中查找到与所述邻居MAC地址对应的所述链路信噪比；

将所述链路信噪比转换为链路开销。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取邻居MAC地址，包括：

利用自组网路由协议存储的链路状态信息中的IP地址，构造socket报文；

将所述socket报文发送到对应所述IP地址的邻居；

接收邻居回应报文时，获取所述IP地址与邻居MAC地址对应关系，得到所述邻居MAC地址。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述链路信噪比转换为链路开销，包括：

将所述链路信噪比以10dBm为单位划分档位区间，并将档位区间从低到高进行排序，每个档位区间内的所有信噪比所对应的链路开销相同；其中，在信噪比高时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要大于相邻且编号小1的档位区间的链路开销，在信噪比值低时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要小于相邻且编号小1的档位区间的链路开销。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述链路信噪比转换为链路开销之后，包括：

通过hello报文，tc报文将参与路由计算的链路开销通告整个网络范围内的所有节点。

6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销，包括：

通过协议启动命令参数来设置链路开销权重值；

根据所述链路开销及丢包率，利用所述链路开销权重值计算得到链路总开销，其中，所述链路开销权重范围为0到65535。

7.一种路由计算装置，其特征在于，包括：

初始化模块，用于初始化预定参数；其中，所述预定参数包括：命令行配置参数扩展，信噪比数据存储结构；

链路开销模块，用于利用所述预定参数获取链路信噪比，并根据所述链路信噪比获取链路开销；

链路总开销模块，用于至少根据所述链路开销及丢包率，计算得到链路总开销；

路由计算模块，用于根据所述链路总开销，利用迪杰斯特拉算法，计算得到全网路由。

8.如权利要求1所述的路由计算装置，其特征在于，所述链路开销模块包括：

采集单元，用于利用底层驱动，根据预定周期扫描邻居节点的信号强度和当前节点的噪声强度；

信噪比计算单元，用于利用所述信号强度与所述噪声强度，计算所述当前节点与所述邻居节点之间的信噪比；

平滑处理单元，用于对所述信噪比进行平滑处理，得到链路信噪比；

MAC地址单元，用于获取邻居MAC地址；

链路信噪比单元，用于根据所述邻居MAC地址，从数据库中查找到与所述邻居MAC地址对应的所述链路信噪比；

链路开销单元，用于将所述链路信噪比转换为链路开销。

9.如权利要求8所述的路由计算装置，其特征在于，所述链路开销单元具体用于：将所述链路信噪比以10dBm为单位划分档位区间，并将档位区间从低到高进行排序，每个档位区间内的所有信噪比所对应的链路开销相同；其中，在信噪比高时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要大于相邻且编号小1的档位区间的链路开销，在信噪比值低时，编号大的档位区间的链路开销的两倍要小于相邻且编号小1的档位区间的链路开销。

10.如权利要求7至9任一项所述的路由计算装置，其特征在于，所述链路总开销模块包括：

权重单元，用于通过协议启动命令参数来设置链路开销权重值；

链路总开销单元，用于根据所述链路开销及丢包率，利用所述链路开销权重值计算得到链路总开销，其中，所述链路开销权重范围为0到65535。