CN106454984B - 一种路由的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种路由的方法及装置，该方法应用于异构无线网络，包括：节点接收问候Hello消息和拓扑控制TC消息；根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由，所述Hello消息携带每个邻居节点唯一的IP地址，所述IP地址上的指定比特用于表示本节点与对应邻居节点在所有信道上的邻接关系。本发明可以在部分信道上传输路由消息降低了全网的路由开销，同时低速率信道能将宝贵的带宽资源用于业务数据传输，提高低速率信道的使用率和网络吞吐量。

Description

一种路由的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种在异构无线网络中的路由的方法及装置。

背景技术

无线Mesh(网状)网是一种新型宽带无线网络结构，继承了Ad Hoc(自组织)网络多跳、自组织的主要特点，由Mesh(网状网)骨干网和Mesh接入网组成。构建Mesh网的目标是提供高容量、高速率、可靠的和自组织的分布式网络。

无线Mesh网络可以看成是传统的WLAN(无线局域网)网络与Ad Hoc网络的结合。它结合了两者的特点，同时又有其自身的特点。其主要的特点如下：

1)无线Mesh网络中Mesh路由器通常是静止或者缓慢移动的，终端节点通常移动性较强，因而无线Mesh网的骨干网络拓扑变化相对缓慢，接入网的拓扑变化较快。

2)无线Mesh网架设简单，部署快速，可以支持节点的自由加入和撤离。

3)无线信道数量丰富。通信节点可以使用多个不同类型的无线接口设备同时收发数据，从而极大地提高了网络吞吐量。

4)无线Mesh网网状的拓扑结构能够扩大网络覆盖范围和应用场景，实现非视距传输。

5)相对于Ad Hoc网络而言，无线Mesh网具有较好的可扩展性。它可以支持数百个乃至上千个节点进行通信，而一般的Ad Hoc网络只支持几十个节点组网。

6)由于无线Mesh网中的节点可以配置多个无线接口设备，当某个接口的链路断开时，节点可以选择其它接口进行数据收发，因此，网络的冗余度增大，可靠性也相应提高。

无线Mesh网在拓扑结构、信道数量等方面与Ad Hoc网络存在较大差异。这些差异使得无线Mesh网对路由协议有着更多更复杂的要求。直接将传统Ad Hoc路由协议用于无线Mesh网的话，网络性能将大大降低，甚至会导致网络无法使用，因此需要对Ad Hoc路由协议进行改进。多信道路由是无线Mesh网路由协议研究的热点之一，如图1所示。采用多信道传输可以充分利用网络资源，从而提高网络的整体性能，如吞吐量、时延。目前无线Mesh网多信道路由协议可以分为单接口多信道路由协议和多接口多信道路由协议。

单接口多信道方式是指网络中每个节点只有一个收发装置。节点通过信道的切换使得收发装置分时工作在不同的频率上，而通信双方必须保证工作在同一频率上。这种方法的优点是提高了频谱利用率并且减少了节点间干扰，其缺点是信道切换的时间比较长，同时信道切换的调度算法也比较复杂。

多接口多信道方式指的是每个节点拥有多个收发设备，每个收发设备分别工作在不同的信道上，可以无干扰地同时收发数据。多接口多信道方式虽然能够获得更高的系统容量，但是在协议的设计方面更加复杂。OLSR(Optimized Link State Routing，最优链路状态路由)协议使用多点中继的思想，通过减少同一区域内相同控制消息重复转发次数，显著减少了网络中广播消息的数量，同时也可以支持多接口综合组网，适用于网络规模较大、节点分布密集、节点间通信频繁的网络。该协议还具有查找路由时延小的优点，是目前被接受度较高的无线Mesh网路由方法。然而，将多接口OLSR协议直接应用于异构无线网络将产生如下问题：

1)对异构网络的适应性差

多接口OLSR协议在各接口上发送的控制消息的大小和发送时间间隔相同，平等看待所有接口，没有考虑不同信道间的带宽差异。

2)IP地址占用较多

在多接口OLSR协议中，每个节点可以有多个接口。OLSR协议为每个接口分配一个IP地址，每个节点将占用多个IP地址。为每个节点分配多个IP地址的做法是对有限的IP地址资源的一种极大浪费，为大规模组网制造了障碍。

3)不支持信道选择

多接口OLSR协议不支持信道选择，不能根据信道质量的差异从多个信道中选出优势信道。事实上，选择使用高速信道可以获得更高的吞吐量。

4)路由控制消息重复发送

多接口OLSR协议会将同一个TC(拓扑控制)消息在多个子网中重复发送，在低带宽信道上重复发送将增加低带宽信道的负载，增加了不必要的路由开销。

5)使用最小跳数作为路由判据

目前的多接口OLSR协议使用最小跳数(hop)作为路由判据。最小跳数没有考虑丢包率、信道带宽对选路的影响，无法选择最优路由，导致网络性能的下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种路由的方法及装置，以为异构无线网络通信提供高能效的路由方法，提高异构无线网络的通信效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种路由的方法，应用于异构无线网络，包括：

节点接收问候Hello消息和拓扑控制TC消息；

根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由，所述Hello消息携带每个邻居节点唯一的IP地址，所述IP地址上的指定比特用于表示本节点与对应邻居节点在所有信道上的邻接关系。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述节点接收Hello消息后还包括：

所述节点根据所述Hello消息，周期性地计算本节点到所有邻居节点之间的所有信道的期望传送时间ETT，所述ETT根据以下公式计算：

其中，p_f表示前向传输成功率，p_r表示后向传输成功率，Size为传输的数据包的大小，B为传输信道的带宽，

前向传输成功率p_f和后向传输成功率p_r根据以下公式计算：

计算p_f时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点发送的探测包的数量；

计算p_r时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点实际收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点发送的探测包的数量，

若所述节点被上游节点选为多点中继节点，则周期性地生成TC消息并发送，所述TC消息携带本节点到目的节点之间所有信道的ETT值中的最小值，作为下游节点的路由判据。

进一步地，上述方法还具有下面特点：

所述TC消息还包括：本节点可到达的目的节点的地址以及到达该目的节点地址所需要经过的下一跳节点的地址。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述节点发送所述TC消息是通过以下方式实现的：

所述节点使用贪心算法选择一个高速率信道集合来发送所述TC消息。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述节点接收Hello消息后还包括：

所述节点根据接收到的Hello消息建立本节点到邻居节点链表；

从一跳邻居节点中选择部分节点作为多点中继节点，所述多点中继节点可使本节点发送的Hello消息到达所有的两跳邻居节点。

进一步地，上述方法还具有下面特点：还包括：

所述节点周期性地发送Hello消息，所述Hello消息中的参数包括本节点收到探测包的数量和本节点发送探测包的数量，所述Hello消息中的每一个邻居节点IP地址包括本节点向该邻居节点发送Hello消息的数量和本节点与该邻居节点在所有信道上的链路信息。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述节点根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由是通过以下方式实现的：

所述节点同时采用先应式路由与反应式路由相结合的路由策略来建立路由。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述节点根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由是通过以下方式实现的：

所述节点基于弱多径覆盖建立路由。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述节点基于弱多径覆盖建立路由，包括：

所述节点接收寻由应答报文，根据所述寻由应答报文记录上游节点、路径信息以及跳数；

侦听寻由请求报文；

根据记录所述路径信息和侦听到的所述寻由请求报文中的路径信息，建立不同于所述寻由请求报文中的路径的备份路由路径；

通过所述寻由请求报文将所述备份路由路径通告所述上游节点。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种路由装置，其中，包括：

接收模块，用于接收问候Hello消息和拓扑控制TC消息；

建立模块，用于根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由，所述Hello消息携带每个邻居节点唯一的IP地址，所述IP地址上的指定比特用于表示本节点与对应邻居节点在所有信道上的邻接关系。

进一步地，上述路由装置还具有下面特点：还包括：

计算模块，用于根据所述Hello消息，周期性地计算本节点到所有邻居节点之间的所有信道的期望传送时间ETT，所述ETT根据以下公式计算：

其中，p_f表示前向传输成功率，p_r表示后向传输成功率，Size为传输的数据包的大小，B为传输信道的带宽，前向传输成功率p_f和后向传输成功率p_r根据以下公式计算：

计算p_f时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点发送的探测包的数量，计算p_r时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点实际收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点发送的探测包的数量，

生成模块，若所述节点被上游节点选为多点中继节点，则周期性地生成TC消息，所述TC消息携带本节点到目的节点之间所有信道的ETT值中的最小值，作为下游节点的路由判据，所述TC消息还包括：本节点可到达的目的节点的地址以及到达该目的节点地址所需要经过的下一跳节点的地址；

发送模块，用于周期性地发送所述TC消息。

进一步地，上述路由装置还具有下面特点：所述发送模块，是使用贪心算法选择一个高速率信道集合来发送所述TC消息的。

进一步地，上述路由装置还具有下面特点：

所述建立模块，还用于根据接收到的Hello消息建立本节点到邻居节点链表；从一跳邻居节点中选择部分节点作为多点中继节点，所述多点中继节点可使本节点发送的Hello消息到达所有的两跳邻居节点。

进一步地，上述路由装置还具有下面特点：

所述发送模块，还用于周期性地发送Hello消息，所述Hello消息中的参数包括本节点收到探测包的数量和本节点发送探测包的数量，所述Hello消息中的每一个邻居节点IP地址包括本节点向该邻居节点发送Hello消息的数量和本节点与该邻居节点在所有信道上的链路信息。

进一步地，上述路由装置还具有下面特点：

所述建立模块，是同时采用先应式路由与反应式路由相结合的路由策略来建立路由的。

进一步地，上述路由装置还具有下面特点：

所述建立模块，是基于弱多径覆盖建立路由的，包括：接收寻由应答报文，根据所述寻由应答报文记录上游节点、路径信息以及跳数；侦听寻由请求报文；根据记录所述路径信息和侦听到的所述寻由请求报文中的路径信息，建立不同于所述寻由请求报文中的路径的备份路由路径；通过所述寻由请求报文将所述备份路由路径通告所述上游节点。

综上所述，本发明提供一种路由的方法及装置，针对异构无线网络中的信道差异，使路由消息尽可能在高速信道上传输，而低速信道尽可能少传甚至不传输路由数据包。在部分信道上传输路由消息降低了全网的路由开销，同时低速率信道能将他们宝贵的带宽资源用于业务数据传输，提高低速率信道的使用率和网络吞吐量。

附图说明

图1为现有技术的多信道选择的示意图；

图2为本发明实施例的路由的方法的流程图；

图3为本发明实施例的TC消息的数据结构的示意图；

图4为本发明实施例的修改后的Hello消息格式的示意图；

图5为本发明实施例的路由的装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图2为本发明实施例的路由的方法的流程图，如图2所示，本实施例的方法包括：

步骤11、节点接收Hello(问候)消息和TC(Topology Control,拓扑控制)消息；

步骤12、根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由，所述Hello消息携带每个邻居节点唯一的IP地址，所述IP地址上的指定比特用于表示本节点与对应邻居节点在所有信道上的邻接关系。

本发明实施例提供的一种路由的方法，使用基于联合度量编码的路由通告机制，去除了多接口描述信息，降低了路由开销。

本实施例的方法基于多接口的OLSR协议，通过重新设计路由判据、优化TC消息广播信道、降低路由开销、先应式与反应式相结合的路由策略、基于弱多径覆盖的多径路由策略，达到提高网络通信效率的目的，本实施例的方法具体可以包括以下步骤：

步骤101、节点周期性地发送Hello消息，并根据接收到的Hello消息选择自己的MPR节点集合；

节点周期的向外发送Hello消息，Hello消息中包含：自己获得的邻居节点的IP地址、邻居发送和接收的Hello数据包数目、自己发送和接收的Hello数据包数目等。

同时，节点根据自己接收到的Hello信息，建立自己到邻居节点链表，并从一跳邻居节点中选择部分节点，使得自己发送的Hello消息能够到达所有的两跳邻居节点，这个被选择的部分节点集合就称为MPR集合。

步骤102、节点周期性地计算自己到邻居节点的期望传输时间(ETT，ExpectedTransmission Time)；计算出ETT后，放在TC消息中，由本节点以及MPR节点向外传播。

本实施例中，采用的路由判据期望传送时间ETT的计算公式为：

其中，p_f表示前向传输成功率，p_r表示后向传输成功率，Size为传输的数据包的大小，B为传输信道的带宽。

为了使ETT路由判据能够更好地适应网络拓扑动态变化的情况，计算传输成功率公式为：

计算前向传输成功率p_f和后向传输成功率p_r时均可使用该公式。

计算p_f时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点发送的探测包的数量。

计算p_r时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点实际收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点发送的探测包的数量。

为了能够正确计算和使用ETT，需要对OLSR协议的Hello消息和TC消息进行修改，具体如下：

1、Hello消息的修改：

利用Hello消息作为探测包来测量节点间的丢包率。为了能够正确计算出与邻居节点间的ETT，节点在Hello消息中加入“本节点收到探测包的数量”和“本节点发送探测包的数量”这两个参数。

Hello消息中存放的是本节点与所有邻居节点的邻接关系。Hello消息中每一个邻居节点IP地址后存放“本节点向该邻居发送Hello消息的数量”，之后存放的是本节点与该邻居节点在所有信道上的链路信息。

由于节点与邻居节点在不同接口上收到Hello消息的数量不同，因此，Hello消息中“本节点收到探测包的数量”必须按接口分别存放。节点在收到Hello消息后取出相应参数，保存到邻居表中，周期性地计算本节点到所有邻居节点的所有接口的ETT。本实施例设置的计算周期ω为20秒。

2、TC消息的修改：

OLSR协议使用TC消息提供网络拓扑信息。节点周期性广播TC消息。收到TC消息的节点，根据该消息判断网络拓扑是否发生改变，由此触发路由表的更新。TC消息除包含产生该TC消息的源节点地址外，还包括该节点可到达的目的节点地址以及到达该目的节点地址所需要经过的下一跳节点的地址。

为了使网络中其它节点在更新路由表时能够使用ETT，节点在产生TC消息时，将目的节点和本节点之间所有信道的ETT值中的最小值放入TC消息。当收到TC消息后，节点在更新自己的拓扑表的同时，更新到目的节点的ETT。TC消息的数据格式如图3所示。

使用联合度量编码，在Hello消息中使用固定比特的信道标识表示相邻节点间的信道连接关系。每一种信道使用固定2位二进制数的标识来表示，00表示在该信道上不是邻居，01表示是非对称邻居，10表示是对称邻居，11表示是MPR邻居。如果两节点间有K个信道相连，用2K位表示这两个邻居间的所有信道连接关系。按照信道带宽排序，最高两位表示带宽最低的信道，以此类推，最低两位表示带宽最高的信道。

本实施例对网络中的每个节点的多个接口只分配一个IP地址，为了表明本节点和该邻居节点间的链路信息，在Hello消息的每个邻居节点的IP地址后添加4bit的信道标识用于表示这个节点和该邻居节点在所有信道上的邻接关系。图4中，发送该Hello消息的节点与邻居节点2的信道标识为1100，则表明两节点在信道一上不是邻居，在信道二上是MPR邻居。由于两节点在信道一上不是邻居，此时，Hello消息可以不添加两节点在信道一上的链路信息。这样也可以减小Hello消息的大小，降低路由开销。

为节点所有接口分配唯一IP地址的优点是去除了MID(Multiple InterfaceDeclaration，多接口声明)消息，明显减少了路由开销。该方法带来的另一个好处是减少了IP地址的使用，节省了有限的IP地址资源。

步骤103、被选为MPR的节点周期性地产生TC广播消息，并选择一个高速率信道集合向外发送TC消息；

所有节点(MPR和非MPR节点)都需要计算自己一跳邻居节点的所有接口的ETT，而仅有MPR节点需要产生和转发TC消息。每个节点都会在自己的一跳邻居里面选择MPR节点，所以有了MPR产生的TC就能建立全网节点的路由。

优化TC消息的发送策略，缩小路由消息扩散范围。由于网络中每个节点的邻居表中都保存有所有邻居的链路信息，即每个节点都知道本节点与哪些节点在哪条链路上相邻。

本实施例中使用贪心算法优化TC消息的发送策略，使得TC消息尽量在高带宽信道上广播，并且使得总的广播次数最少。

节点在发送TC消息前，将调用ChannelSelect()函数选择TC消息需要发送的信道，其形式化算法描述如下：

该算法中NumberofChannel表示网络中信道的数量，NumberofNeighbor表示本节点所有邻居节点的数量，k表示已标记邻居节点的数量。

在ChannelSelect()函数中，首先将所有信道按照信道带宽从高到低的顺序排序(第1行)；然后从高带宽信道到低带宽信道依次检查所有邻居(3-6行)，如果某一个邻居neighbor[j]与本节点在信道channel[i]上是邻居，则标记该邻居，并将已标记邻居节点的数量k加1，同时记录该信道channel[i](9-17行)。对于那些已经标记过的邻居，说明它们在高带宽信道上和本节点是邻居，因此在低带宽信道上不再检查这些节点(7-8行)。当已标记的邻居数量等于总的邻居数量时说明本节点与所有邻居的信道都已经记录下来，这时函数退出并返回所有记录的信道(18-19行)。该函数的返回值就是TC消息所要广播的信道。该方法可以将TC消息控制在信道带宽较高的子网内，减少低带宽子网中TC消息的广播，从而降低低带宽子网的负载。

本实施例的方法根据信道的带宽来选择高带宽信道并结合MPR(多点中继)洪泛的方法传播、扩散路由控制消息，属于先应式路由方法。该方法能够有效地降低无线网络路由开销并提高低带宽信道的利用率，从而提高网络吞吐量与能效性能。

步骤104、中间节点根据收到TC消息时更新拓扑信息，同时MPR节点需要转发TC消息；

TC消息是通过MPR集合洪泛到全网的，即只有MPR节点才负责转发接收到的TC消息，非MPR节点只是根据接收到的TC消息更新自己的拓扑表，并不转发该TC消息。TC消息中携带了发送到相应的邻居节点的期望传输时间ETT，中间节点需要根据节点的IP地址相应的存储该路由判据。同时，MPR节点在转发TC消息时，也使用信道选择算法选择高速率信道集合发送TC消息。

步骤105、所有节点根据自己获取的拓扑信息计算到所有可能目的节点的路由；

本实施例采用先应式路由，节点根据自己收集到的拓扑信息计算到可能的目的节点的路由。每个节点根据自己收到的Hello消息可以计算两条范围内的路由，同时，根据TC携带的拓扑信息表，节点可以计算到两跳之外节点的路由。由此节点建立起了到所有节点的路由表，当新的Hello或者TC消息到达时节点需要根据拓扑的变化情况决定是否重新计算路由表。

本实施例基于弱多径覆盖建立路由：弱多径覆盖方法可以在路由发现过程中以低的开销建立健壮的多路由备份。一旦节点移动、节点失效等原因导致了路由失效，发现路由失效的节点便可迅速切换至备份路由继续通信。使用弱多径覆盖方法可以在很大程度上避免路由失效后的路由重建过程，提高了网络路由的顽存性和可用性。并且，该方法允许发现路由失效的节点本地切换路由，而不必要求源节点参与路由切换，这进一步提高了使用多路由策略的灵活性以及路由恢复的效率。

同时采用先应式路由与反应式路由相结合的路由策略。在路由信息因为通过间隔大而导致无路由或者路由不正确时，通过局部的反应式路由探询，按需地建立路由。“弱多径覆盖”属于先应式路由，若多径覆盖会建立多条路由备份，当某一条路由失效时，节点能够快速的切换到备份的路由上，而不需要重新选路。

本实施例的弱多径覆盖与现有的成熟Ad Hoc路由协议DSR(Dynamic SourceRouting，动态源路由)相结合，在协议原型基础上做改进。

其中，DSR算法属于反应式路由算法(Reactive Routing)，利用了源点选路技术，同时带有监听能力，能够将有用的路由信息及时放入本地的缓存表项中。DSR算法的寻由过程可以分为两个阶段，首先是寻由请求阶段，寻由请求报文RREQ(Routing Request，路由请求)以广播的形式在网络中传播，中间节点转发RREQ报文，并记录节点信息；目的节点收到RREP(Routing Reply，路由应答)报文后，进入应答阶段。目的节点向源节点以单播的形式发送寻由应答报文RREP。

实现弱多径覆盖方法，需要在原始DSR协议基础上做以下修改：

1)在DSR中加入了RREP的侦听机制。在弱多径覆盖中，节点不仅要接收发送给自己的RREP，同时还要处理侦听到的目的地址不是自己的RREP。正是通过分析和处理侦听到的RREP的路径信息，弱多径覆盖方法才建立起多条不同的路由路径。

2)处理接收到的RREQ和侦听得到的RREP，并通过路径分离和路径并合的方法成生新的路由。节点在接收到RREQ时记录上游节点、路径以及跳数等信息。当节点侦听到RREP时，其根据记录的RREQ的路径信息和侦听得到的RREP中的路径信息建立不同于RREP中路径的备份路由路径，并通过RREP将备份路由路径通告其上游节点。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)使用基于联合度量编码的路由通告机制，去除了多接口描述信息，降低了路由开销；

(2)优化后的TC消息只在带宽高的信道上传播，降低了低带宽网络的负载，提高其通信效率；

(3)先应式、反应式混合路由的方法，增大路由通告间隔并在路由错误或者无路由时反应式地建立路由，可以降低路由开销、提高网络应对拓扑变化时的灵敏度；

(4)基于弱多径路由恢复策略，提高路由在恶劣环境下的抗毁性，提高了路由收敛的速度，防止了局部链路故障导致的全网路由振荡，同时减少了网络路由维护开销。

图5为本发明实施例的路由的装置的示意图，本实施例的路由的装置包括：

接收模块，用于接收Hello消息和TC消息；

建立模块，用于根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由，所述Hello消息携带每个邻居节点唯一的IP地址，所述IP地址上的指定比特用于表示本节点与对应邻居节点在所有信道上的邻接关系。

在一优选实施例中，所述路由装置还可以包括：

计算模块，用于根据所述Hello消息，周期性地计算本节点到所有邻居节点之间的所有信道的期望传送时间ETT，所述ETT根据以下公式计算：

其中，p_f表示前向传输成功率，p_r表示后向传输成功率，Size为传输的数据包的大小，B为传输信道的带宽，前向传输成功率p_f和后向传输成功率p_r根据以下公式计算：

计算p_f时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点发送的探测包的数量，计算p_r时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点实际收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点发送的探测包的数量，

生成模块，若所述节点被上游节点选为多点中继节点，则周期性地生成TC消息，所述TC消息携带本节点到目的节点之间所有信道的ETT值中的最小值，作为下游节点的路由判据，所述TC消息还包括：本节点可到达的目的节点的地址以及到达该目的节点地址所需要经过的下一跳节点的地址；

发送模块，用于周期性地发送所述TC消息。

在一优选实施例中，所述发送模块，是使用贪心算法选择一个高速率信道集合来发送所述TC消息的。

在一优选实施例中，所述建立模块，还用于根据接收到的Hello消息建立本节点到邻居节点链表；从一跳邻居节点中选择部分节点作为多点中继节点，所述多点中继节点可使本节点发送的Hello消息到达所有的两跳邻居节点。

在一优选实施例中，所述发送模块，还用于周期性地发送Hello消息，所述Hello消息中的参数包括本节点收到探测包的数量和本节点发送探测包的数量，所述Hello消息中的每一个邻居节点IP地址包括本节点向该邻居节点发送Hello消息的数量和本节点与该邻居节点在所有信道上的链路信息。

在一优选实施例中，所述建立模块，是同时采用先应式路由与反应式路由相结合的路由策略来建立路由的。

在一优选实施例中，所述建立模块，是基于弱多径覆盖建立路由的，包括：接收寻由应答报文，根据所述寻由应答报文记录上游节点、路径信息以及跳数；侦听寻由请求报文；根据记录所述路径信息和侦听到的所述寻由请求报文中的路径信息，建立不同于所述寻由请求报文中的路径的备份路由路径；通过所述寻由请求报文将所述备份路由路径通告所述上游节点。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种路由的方法，应用于异构无线网络，包括：

节点接收问候Hello消息和拓扑控制TC消息；

所述节点接收Hello消息后还包括：

所述节点根据所述Hello消息，周期性地计算本节点到所有邻居节点之间的所有信道的期望传送时间ETT；

若所述节点被上游节点选为多点中继节点，则周期性地生成TC消息并发送，所述TC消息携带本节点到目的节点之间所有信道的ETT值中的最小值，作为下游节点的路由判据；

根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由，所述Hello消息携带每个邻居节点唯一的IP地址，所述IP地址上的指定比特用于表示本节点与对应邻居节点在所有信道上的邻接关系。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述ETT根据以下公式计算：

其中，p_f表示前向传输成功率，p_r表示后向传输成功率，Size为传输的数据包的大小，B为传输信道的带宽，

前向传输成功率p_f和后向传输成功率p_r根据以下公式计算：

计算p_f时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点发送的探测包的数量；

计算p_r时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点实际收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点发送的探测包的数量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述TC消息还包括：本节点可到达的目的节点的地址以及到达该目的节点地址所需要经过的下一跳节点的地址。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述节点发送所述TC消息是通过以下方式实现的：

所述节点使用贪心算法选择一个高速率信道集合来发送所述TC消息。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述节点接收Hello消息后还包括：

所述节点根据接收到的Hello消息建立本节点到邻居节点链表；

从一跳邻居节点中选择部分节点作为多点中继节点，所述多点中继节点可使本节点发送的Hello消息到达所有的两跳邻居节点。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括：

所述节点周期性地发送Hello消息，所述Hello消息中的参数包括本节点收到探测包的数量和本节点发送探测包的数量，所述Hello消息中的每一个邻居节点IP地址包括本节点向该邻居节点发送Hello消息的数量和本节点与该邻居节点在所有信道上的链路信息。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述节点根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由是通过以下方式实现的：

所述节点同时采用先应式路由与反应式路由相结合的路由策略来建立路由。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述节点根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由是通过以下方式实现的：

所述节点基于弱多径覆盖建立路由。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述节点基于弱多径覆盖建立路由，包括：

所述节点接收寻由应答报文，根据所述寻由应答报文记录上游节点、路径信息以及跳数；

侦听寻由请求报文；

根据记录所述路径信息和侦听到的所述寻由请求报文中的路径信息，建立不同于所述寻由请求报文中的路径的备份路由路径；

通过所述寻由请求报文将所述备份路由路径通告所述上游节点。

10.一种路由装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收问候Hello消息和拓扑控制TC消息；

计算模块，用于根据所述Hello消息，周期性地计算本节点到所有邻居节点之间的所有信道的期望传送时间ETT；

生成模块，若所述节点被上游节点选为多点中继节点，则周期性地生成TC消息，所述TC消息携带本节点到目的节点之间所有信道的ETT值中的最小值，作为下游节点的路由判据，所述TC消息还包括：本节点可到达的目的节点的地址以及到达该目的节点地址所需要经过的下一跳节点的地址；

发送模块，用于周期性地发送所述TC消息；

建立模块，用于根据所述Hello消息和所述TC消息建立路由，所述Hello消息携带每个邻居节点唯一的IP地址，所述IP地址上的指定比特用于表示本节点与对应邻居节点在所有信道上的邻接关系。

11.如权利要求10所述的路由装置，其特征在于：还包括：

所述ETT根据以下公式计算：

其中，p_f表示前向传输成功率，p_r表示后向传输成功率，Size为传输的数据包的大小，B为传输信道的带宽，前向传输成功率p_f和后向传输成功率p_r根据以下公式计算：

计算p_f时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点发送的探测包的数量，计算p_r时，recv_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻本节点实际收到的探测包的数量，sent_count(t-ω,t)表示从t-ω时刻到t时刻邻居节点发送的探测包的数量。

12.如权利要求11所述的路由装置，其特征在于：

所述发送模块，是使用贪心算法选择一个高速率信道集合来发送所述TC消息的。

13.如权利要求10所述的路由装置，其特征在于：

所述建立模块，还用于根据接收到的Hello消息建立本节点到邻居节点链表；从一跳邻居节点中选择部分节点作为多点中继节点，所述多点中继节点可使本节点发送的Hello消息到达所有的两跳邻居节点。

14.如权利要求11所述的路由装置，其特征在于：

所述发送模块，还用于周期性地发送Hello消息，所述Hello消息中的参数包括本节点收到探测包的数量和本节点发送探测包的数量，所述Hello消息中的每一个邻居节点IP地址包括本节点向该邻居节点发送Hello消息的数量和本节点与该邻居节点在所有信道上的链路信息。

15.如权利要求10-14任一项所述的路由装置，其特征在于：

所述建立模块，是同时采用先应式路由与反应式路由相结合的路由策略来建立路由的。

16.如权利要求10-14任一项所述的路由装置，其特征在于：

所述建立模块，是基于弱多径覆盖建立路由的，包括：接收寻由应答报文，根据所述寻由应答报文记录上游节点、路径信息以及跳数；侦听寻由请求报文；根据记录所述路径信息和侦听到的所述寻由请求报文中的路径信息，建立不同于所述寻由请求报文中的路径的备份路由路径；通过所述寻由请求报文将所述备份路由路径通告所述上游节点。

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