CN105472682A - 基于时延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时延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，时延存储数据结构；利用所述预定参数获取链路传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销；至少根据所述时延开销及丢包率，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；该方法以时延的长短来描述链路质量的好坏，也就是将时延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；本发明还公开了一种路由计算装置。

Description

基于时延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，特别涉及一种基于时延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，丢失报文数与总报文数来计算丢包率。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。这些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时延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时延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，时延存储数据结构；

利用所述预定参数获取链路传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销；

至少根据所述时延开销及丢包率，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传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销，包括：

利用底层驱动，根据预定周期扫描获取链路传输速率；

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传输速率；

将所述链路传输速率转换为延时开销。

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，将所述链路传输速率转换为延时开销，包括：

将所述链路传输速率求倒数，并除以255得到时延链路开销；

将所述时延链路开销除以1024，并乘以255得到延时开销。

其中，将所述时延链路开销除以1024，并乘以255得到延时开销之后，包括：

通过tc报文，将所述延时开销通告整个网络范围内的所有节点。

其中，根据所述时延开销及丢包率，计算得到链路总开销，包括：

通过协议启动命令参数来设置时延开销权重值；

根据所述时延开销及丢包率，利用所述时延开销权重值计算得到链路总开销。

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，时延存储数据结构；

时延开销模块，用于利用所述预定参数获取链路传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销；

链路总开销模块，用于至少根据所述时延开销及丢包率，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，所述时延开销模块包括：

采集单元，用于利用底层驱动，根据预定周期扫描获取链路传输速率；

MAC地址单元，用于获取邻居MAC地址；

链路传输速率单元，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传输速率；

延时开销单元，用于将所述链路传输速率转换为延时开销。

其中，所述延时开销单元包括：

第一计算子单元，用于将所述链路传输速率求倒数，并除以255得到时延链路开销；

第二计算子单元，用于将所述时延链路开销除以1024，并乘以255得到延时开销。

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时延开销权重值；

链路总开销单元，用于根据所述时延开销及丢包率，利用所述时延开销权重值计算得到链路总开销。

本发明所提供的基于时延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，时延存储数据结构；利用所述预定参数获取链路传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销；至少根据所述时延开销及丢包率，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；该方法以时延的长短来描述链路质量的好坏，也就是将时延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；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；从而提高数据传输的稳定性。

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时延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时延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时延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时延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时延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，时延存储数据结构；

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，时延存储数据结构；还可以包括：IP与MAC关系存储数据结构，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传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销；

其中，利用底层驱动获取当前链路的实时传输速率，再将传输速率求倒数后，转换为数据传输的时延开销，最后在经过归一化等处理后得到可以直接参与路由计算的链路开销。

S120、至少根据所述时延开销及丢包率，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时延开销以及丢包率，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开销与时延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，对应的时延开销在链路总开销中的比重可调，此过程中，时延开销在总开销中所占据比重可以通过协议启动命令参数来调整；权重范围可以从0到65535。可选的，根据所述时延开销及丢包率，计算得到链路总开销，包括：

通过协议启动命令参数来设置时延开销权重值；

根据所述时延开销及丢包率，利用所述时延开销权重值计算得到链路总开销。

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，增加数据业务在无线通信链路上时间延时为链路的开销，并且通过调节权值因子，使得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，最终指导数据转发。

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，通过上述步骤得到的新的链路总开销，利用新的链路总开销带入迪杰斯特拉算法(Dijkstra)，计算得到新的参数下的全网路由，来指导数据发送。

该方法中数据传输的时延能够更加准确更加实时地反应当前无线链路质量。基于时延优化的自组网路由协议(olsr-TDelay)正是利用时延这一特性。通过底层命令获取无线链路传输速率，然后利用链路传输速率，转换为数据传输的时间延时，再将时间延时转换为链路的时延开销，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时延优化自组网路由协议的方法，该方法以时延的长短来描述链路质量的好坏，也就是将时延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；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；从而提高数据传输的稳定性。

基于上述技术方案，所述利用所述预定参数获取链路传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销，可以包括：

利用底层驱动，根据预定周期扫描获取链路传输速率；

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；采样传输速率是指通过底层驱动提供的命令，以1s为周期动态扫描获取，并与MAC地址一起保存在起来。即数据传输速率与邻居MAC地址存在一一对应关系。因此可以通过邻居MAC地址获取采集到的链路传输速率。

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传输速率；

其中，收集邻居MAC地址是为了查找到MAC地址所对应邻居的数据传输速率。因为通过底层命令收集到的数据传输速率与邻居MAC地址存在一一对应关系，传输速率存储到数据库时以MAC地址作为索引。因此，要从数据库中获取传输速率时，需要事先得到邻居MAC地址。

获取邻居MAC地址的具体过程可以是：

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状态信息中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地址查找传输速率。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；即一次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。MAC地址查找链路传输速率是指通过IP地址获取到MAC地址后，再从已获取的MAC地址与传输速率对应关系数据库中以MAC地址为索引查找到与相应邻居的链路传输速率。

将所述链路传输速率转换为延时开销。

其中，转换的具体过程可以是：

将所述链路传输速率求倒数，并除以255得到时延链路开销；

将所述时延链路开销除以1024，并乘以255得到延时开销。

其中，传输速率转换为链路时延开销时，首先是将传输速率求倒数，并除以255的时延链路开销。接着在计算总开销的时候，将前面所计算的时延链路开销除以1024，再乘以255等处理后，最终与权值因子相乘，与丢包率一起构成可以参与路由计算的整个链路开销。

通过tc报文，将所述延时开销通告整个网络范围内的所有节点。

其中，得到时延开销后将时延开销扩散到全网，具体通过tc报文通告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。具体的，上述方法请参考图2，图2为本发明实施例所提供的基于时延优化自组网路由协议的方法的示意图。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的基于时延优化自组网路由协议的方法，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，增加时延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，可以调节时延开销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；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。

本发明实施例提供了基于时延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时延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，时延存储数据结构；

时延开销模块200，用于利用所述预定参数获取链路传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销；

链路总开销模块300，用于至少根据所述时延开销及丢包率，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，请参考图3，所述时延开销模块200包括：

采集单元210，用于利用底层驱动，根据预定周期扫描获取链路传输速率；

MAC地址单元220，用于获取邻居MAC地址；

链路传输速率单元230，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传输速率；

延时开销单元240，用于将所述链路传输速率转换为延时开销。

可选的，所述延时开销单元240包括：

第一计算子单元，用于将所述链路传输速率求倒数，并除以255得到时延链路开销；

第二计算子单元，用于将所述时延链路开销除以1024，并乘以255得到延时开销。

可选的，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时延开销权重值；

链路总开销单元，用于根据所述时延开销及丢包率，利用所述时延开销权重值计算得到链路总开销。

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时延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)

1.一种基于时延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，时延存储数据结构；

利用所述预定参数获取链路传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销；

至少根据所述时延开销及丢包率，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传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销，包括：

利用底层驱动，根据预定周期扫描获取链路传输速率；

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传输速率；

将所述链路传输速率转换为延时开销。

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，将所述链路传输速率转换为延时开销，包括：

将所述链路传输速率求倒数，并除以255得到时延链路开销；

将所述时延链路开销除以1024，并乘以255得到延时开销。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述时延链路开销除以1024，并乘以255得到延时开销之后，包括：

通过tc报文，将所述延时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，根据所述时延开销及丢包率，计算得到链路总开销，包括：

通过协议启动命令参数来设置时延开销权重值；

根据所述时延开销及丢包率，利用所述时延开销权重值计算得到链路总开销。

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，时延存储数据结构；

时延开销模块，用于利用所述预定参数获取链路传输速率，并根据所述链路传输速率获取时延开销；

链路总开销模块，用于至少根据所述时延开销及丢包率，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7所述的路由计算装置，其特征在于，所述时延开销模块包括：

采集单元，用于利用底层驱动，根据预定周期扫描获取链路传输速率；

MAC地址单元，用于获取邻居MAC地址；

链路传输速率单元，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传输速率；

延时开销单元，用于将所述链路传输速率转换为延时开销。

9.如权利要求8所述的路由计算装置，其特征在于，所述延时开销单元包括：

第一计算子单元，用于将所述链路传输速率求倒数，并除以255得到时延链路开销；

第二计算子单元，用于将所述时延链路开销除以1024，并乘以255得到延时开销。

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时延开销权重值；

链路总开销单元，用于根据所述时延开销及丢包率，利用所述时延开销权重值计算得到链路总开销。