CN107509226A - 一种有选择传输的路由寻址方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有选择传输路由寻址方法及装置，属于无线通信技术领域。主要解决的问题是在无线分布式网络中存在路由请求报文被重复转发次数过多的问题，方法包括：确定信道信息；根据获得的信道信息确定每个节点的邻居节点和最优跳距；根据最优跳距确定覆盖范围参数Rs和Rb；根据需要调整Rs和Rb，根据确定的Rs和Rb确定节点之间的连接关系，连接关系包括近距直连、中继直连和非直连；在节点发送或转发路由请求报文的时候，首先检测当前节点和目的节点的连接关系，再确定将路由请求报文发送或者转发给哪些节点。
Description
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，具体的说是一种路由寻址方法，可用于大规模无线分布式网络。
背景技术：
随着无线通信设备的普及，各种无线通信方面的应用受到人们的青睐，但是无线通信设备爆炸式的增长也给传统的通信系统带来了挑战。例如无线设备增多，基站存在盲点导致有的地方信号强，有的地方信号弱，更有完全没有信号的情况。在发生地震等自然灾害的时候，大型基站设备或者电力系统容易受到损坏，从而导致无线通信设备之间通信失败。在战场上，由于没有自己的基站等基础设施或者建设基础设施费用高昂，也阻碍了无线通信设备的使用。
新的无线分布式网络能够能够通过多跳的方式弥补由于基础设施损坏或者不健全而导致的上述问题。所以无线分布式网络越来越受到人们的关注。
无线分布式网络虽然能够弥补传统通信方式的不足，但也有自己固有的弊病，其中非常重要的一点是随着节点的增多，节点之间的寻址就变的非常困难。在经典的应用于无线分布网络的路由协议例如DSR、AODV和TORA，当一个节点需要给无线分布式网络中的其他节点传送信息时，如果没有到达目的节点的路由，则必须向附近的节点以多播的方式发送路由请求报文，非目的节点在收到该路由请求报文后会向其它附近的节点转发该路由请求报文。在最坏的情况下，该路由请求报文会经过该系统内所有两点间建立的通信连接，也就是说，任意两点间如果有连接，则该路由请求报文就会经过这个连接。而无线分布式网络中，每个节点可以和周围很多个节点建立连接关系，因为无线信号的特性。假设在一个无线分布式网络中有一个区域内有n个节点是全连接的，则该区域内有n(n-1)/2条边，那么在最坏的情况下，一个路由请求报文会在这个区域内转发n(n-1)/2次。
在无线分布式网络中，由于节点分布的不均匀性和无线信号覆盖范围比较广的特点，导致很多会存在很多两点间连接数比较多的区域，甚至出现很多全联接的区域。这样就会造成路由请求报文被多次转发的情况，甚至会使无线分布式网络中出现路由环路的情况。
在传统的无线分布式协议中存在的另一个问题就是，源节点在寻找目的节点的时候，会向所有的邻居节点发送路由请求报文，无论距离邻居节点多近，而距离源节点很近的节点的邻居节点和源节点的邻居节点很多邻居节点是重合的，例如源节点的邻居节点是a，b，c，d，e，f，g，源节点的邻居节点的邻居节点是a，b，c，d，e，f，h，按照传统的无线分布式路由方式，源节点会将路由请求报文发送给邻居节点a，b，c，d，e，f，g，而源节点的邻居节点会将接收到的来自源节点的路由请求报文转发给a，b，c，d，e，f，h，这样就会造成重复性地将路由请求报文转发给相同的节点a，b，c，d，e，f，给系统造成不必要的负担。
发明内容：
本发明的目的是为了解决传统分布式路由算法中存在的节点重复收到路由查询数据报的问题，而提出一种路由寻址方法。
在一些实施方式中，其中：
(1)信道信息确定模块，用于当前节点和邻居节点之间的信道信息，所述信道信息为当前节点和邻居节点之间的距离、节点之间的信道增益、节点的发射功率、节点之间的加性高斯白噪声增益和大尺度路径损耗指数；
(2)覆盖范围确定模块，用于根据信道信息和节点之间的距离，确定参数Rs和参数Rb，所述Rs小于Rb；
(3)直连关系确定模块，用于根据当前节点和邻居节点之间的距离和参数Rs与参数Rb的关系，确定两节点之间的连接关系，若当前节点和相邻节点的距离小于等于Rs时则两点之间的连接关系设置为近距直连，若两节点之间的距离大于Rs且小于等于Rb时两点之间的连接关系设置为中继直连，若两节点之间的距离大于Rb时两点之间的连接关系设置为非直连；
(4)路由请求报文转发模块，用于根据确定的转发该路由请求报文的策略，确定将路由请求报文转发哪些节点或者不转发，所述的目的地址和当前节点的转发策略是指若当前节点是目的节点，则不转发该路由请求报文，若当前节点和目的节点的连接关系为近距直连或者中继直连，则将该路由请求报文转发给目的节点，若当前节点和目的节点的连接关系为非直连，则判断除发送给当前节点该路由请求报文的节点之外是否存在和当前节点的连接关系为中继直连的节点，若有，则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为中继直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点，若没有，则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为近距直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点；
在一些实施方式中，其中：
(1)发送路由请求报文模块，用于在源节点寻找目的节点地址时发送路由请求报文；
(2)路由回应模块，用于节点接收到目的地址为自己的路由请求报文的时候向源节点发送路由回应；
在一些实施方式中，其中：
(1)最优跳距确定模块，用于根据信道信息，确定通信系统中最优的每一跳之间的最优距离简称最优跳距，所述的最优跳距的计算方法从下面的等式中得到：
其中SNR为信噪比，d为最优跳距，k为路径损耗指数(path loss exponent)；
(2)调整模块，用于根据最优跳距d，调整参数Rs和Rb的大小，Rb的调整范围为从d到3d，Rs的调整范围是从d/2到Rb；
在一些实施方式中，其中：邻居节点感知模块，用于根据信道信息，确定当前节点的邻居节点；
在一些实施方式中，其中：
(1)确定信道信息，所述信道信息为两个节点之间的距离、节点之间的信道增益、节点的发射功率、节点之间的加性高斯白噪声增益和大尺度路径损耗指数；
(2)根据信道信息和节点之间的距离，确定参数Rs和参数Rb，所述Rs小于Rb；
(3)根据两节点之间的距离和参数Rs、Rb的关系，确定当前节点和邻居节点之间的连接关系，若两节点之间的距离小于等于Rs时则两点之间的连接关系设置为近距直连，若两节点之间的距离大于Rs且小于等于Rb时两点之间的连接关系设置为中继直连，若两节点的距离大于Rb时两点之间的连接关系设置为非直连；
(4)根据确定的转发该路由请求报文的策略，确定将路由请求报文转发给哪些节点或者不转发，所述的目的地址和当前节点的转发策略是指若当前节点是目的节点，则不转发该路由请求报文，若当前节点和目的节点的连接关系为近距直连或者中继直连，则将该路由请求报文转发给目的节点，若当前节点和目的节点的连接关系为非直连，则判断除发送给当前节点该路由请求报文的节点之外是否存在和当前节点的连接关系为中继直连的节点，若有，则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为中继直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点，若没有，则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为近距直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点；
在一些实施方式中，其中；
(1)节点想向某个节点发送信息，若没有到达该节点的路由，则发送路由请求报文；
(2)每个节点接收到目的节点是自己的路由请求报文后向源节点发送路由回应；
在一些实施方式中，其中：根据信道信息，确定通信系统中最优的每一跳之间的最优距离简称最优跳距，所述的最优跳距的计算方法从下面的等式中得到：
其中SNR为信噪比，d为最优跳距，k为路径损耗指数(path loss exponent)；
在一些实施方式中，其中：根据信道信息、发射功率和节点之间的距离，确定节点的邻居节点；
在一些实施方式中，其中：根据不同的无线分布式网络中转发路由请求报文的比率，在节点随机分布的情况下，假设感知半径为R，网络中相互发现的两点组成的边的个数为N，在整个无线分布式网络中转发路由请求报文的次数n按照如下公式计算得到一个近似值：
n＝(Rb2-Rs2)×N/R2；
在一些实施方式中，其中：根据最优跳距d，通过调整参数Rs和Rb的大小来调整整个无线分布式网络的路由请求报文转发次数，Rb的调整范围为从d到3d，Rs的调整范围是从d/2到Rb。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明会减少路由请求报文在无线分布式网络中重传的次数，使路由寻址过程更加简洁、高效，节约了网络中的带宽资源和电力能源。若原来的节点覆盖半径为R，在节点均匀分布的情况下，使用本发明的方法能减少1-(Rb2-Rs2)/R2比率的路由请求报文的重发次数。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1初始化模块组成图；
图2路由过程模块组成图；
图3初始化方法流程图；
图4确定直连关系流程图；
图5节点转发路由请求报文流程图；
图6节点连接关系图；
图7路由请求报文发送过程图；
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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种数据传输装置，该装置用于执行下述图4或图5所述的初始化和路由请求报文转发方法，参见图1，该装置包括：
信道信息确定模块101，用于确定当前节点和邻居节点之间的信道信息，所述信道信息为当前节点和邻居节点之间的距离、节点之间的信道增益、节点的发射功率、节点之间的加性高斯白噪声增益和大尺度路径损耗指数。
邻居节点感知模块102，用于根据信道信息，确定当前节点的邻居节点。
最优跳距确定模块103，用于根据信道信息，确定通信系统中最优的每一跳之间的最优距离简称最优跳距，所述的最优跳距的计算方法从下面的等式中得到：
其中SNR为信噪比，d为最优跳距，k为路径损耗指数(path loss exponent)。
覆盖范围确定模块104，用于根据信道信息和节点之间的距离，确定参数Rs和参数Rb，所述Rs小于Rb。
调整模块105，用于根据最优跳距d，调整参数Rs和Rb的大小，Rb的调整范围为从d到3d，Rs的调整范围是从d/2到Rb
直连关系确定模块106，用于根据当前节点和邻居节点之间的距离和参数Rs与参数Rb的关系，确定两节点之间的连接关系，若当前节点和相邻节点的距离小于等于Rs时则两点之间的连接关系设置为近距直连，若两节点之间的距离大于Rs且小于等于Rb时两点之间的连接关系设置为中继直连，若两节点之间的距离大于Rb时两点之间的连接关系设置为非直连。
参照图2所示：
发送路由请求报文模块201，用于在源节点寻找目的节点地址时发送路由请求报文。
接收路由请求报文模块202，用于接收其它节点发送过来的路由请求报文。
路由请求报文转发模块203，用于根据确定的转发该路由请求报文的策略，确定将路由请求报文转发哪些节点或者不转发，所述的目的地址和当前节点的转发策略是指若当前节点是目的节点，则不转发该路由请求报文，若当前节点和目的节点的连接关系为近距直连或者中继直连，则将该路由请求报文转发给目的节点，若当前节点和目的节点的连接关系为非直连，则判断除发送给当前节点该路由请求报文的节点之外是否存在和当前节点的连接关系为中继直连的节点，若有，则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为中继直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点，若没有，则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为近距直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点。
路由回应模块204，用于节点接收到目的地址为自己的路由请求报文的时候向源节点发送路由回应。
本发明实施例提供了一种路由寻址方法，参见图3，本发明实施例提供的方法流程包括：
301、确定当前节点和邻居节点之间的信道信息，所述信道信息为当前节点和邻居节点之间的距离、节点之间的信道增益、节点的发射功率、节点之间的加性高斯白噪声增益和大尺度路径损耗指数。
302、邻居感知用于根据信道信息，确定当前节点的邻居节点。
303、根据信道信息，确定通信系统中最优的每一跳之间的最优距离简称最优跳距，所述的最优跳距的计算方法从下面的等式中得到：
其中SNR为信噪比，d为最优跳距，k为路径损耗指数(path loss exponent)。
304、根据信道信息和节点之间的距离，确定参数Rs和参数Rb，所述Rs小于Rb。
305、根据最优跳距d，调整参数Rs和Rb的大小，Rb的调整范围为从d到3d，Rs的调整范围是从d/2到Rb。
306、用于根据当前节点和邻居节点之间的距离和参数Rs与参数Rb的关系401，确定两节点之间的连接关系，若当前节点和相邻节点的距离小于等于Rs时则两点之间的连接关系设置为近距直连405，若两节点之间的距离大于Rs且小于等于Rb时两点之间的连接关系设置为中继直连406，若两节点之间的距离大于Rb时两点之间的连接关系设置为非直连404。
参照图5，根据确定的转发该路由请求报文的策略，确定将路由请求报文转发哪些节点或者不转发，所述的目的地址和当前节点的转发策略是指，当当前节点接收到路由请求报文501之后，当前节点检查路由请求报文的目的地址502，判断当前节点是否是目的节点503，若是则不转发该路由请求报文并向源节点发送路由回应504，若当前节点和目的节点的连接关系为近距直连或者中继直连505，506，则将该路由请求报文转发给目的节点507，若当前节点和目的节点的连接关系为非直连508，首先判断除发送给当前节点该路由请求报文的节点之外是否存在和当前节点的连接关系为中继直连的节点510，若存在则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为中继直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点511，若不存在和当前节点的连接关系为中继直连的节点，则将路由请求报文发送给和当前节点的连接关系为近距直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给过当前节点的节点512，若以上的关系都不满足，则当前节点丢弃该路由请求报文509。
参照图6，601当前节点确定当前节点和邻居节点之间的信道信息，所述信道信息为当前节点和邻居节点之间的距离、节点之间的信道增益、节点的发射功率、节点之间的加性高斯白噪声增益和大尺度路径损耗指数。确定邻居节点605、606和607。
当前节点根据信道信息，确定通信系统中最优的每一跳之间的最优距离简称最优跳距602，所述的最优跳距的计算方法从下面的等式中得到：
其中SNR为信噪比，d为最优跳距，k为路径损耗指数(path loss exponent)。
根据最优跳距d，调整参数Rs[604]和Rb[603]的大小，Rb的调整范围为从d到3d，Rs的调整范围是从d/2到Rb。
根据确定的Rs和Rb，确定当前节点和邻居节点的连接关系，确定方法如下：若当前节点和相邻节点如605的距离小于等于Rs时则两点之间的连接关系设置为近距直连，若当前节点和邻居节点如606之间的距离大于Rs且小于等于Rb时两点之间的连接关系设置为中继直连，若当前节点和邻居节点如607之间的距离大于Rb时两点之间的连接关系设置为非直连。
在本发明的另一个实施例中，节点在发送和接到到路由请求报文之后的动作实施例如下：
参照图7，源节点701在寻找目的节点702的过程中，会首先判断与源节点近距直连或者中继直连的节点中有没有目的节点702，若有，则直接发送，若没有，则将带有目的节点地址和源节点地址的路由请求报文发送给和源节点的连接关系为中继直连的节点703，与源节点的连接关系为中继直连的节点703接收到路由请求报文之后，首先查看自己是否是目的节点，节点703发现自己不是目的节点，则首先查看目的节点和自己的关系是否是中继直连或者近距直连，按照本例，目的节点和节点703的关系是非直连，则节点703判断除发送给当前节点703该路由请求报文的节点701之外是否存在和当前节点的连接关系为中继直连的节点，按照本例，没有，则和节点703将该路由请求报文发送给和当前节点的连接关系为近距直连的节点705，按照本例，节点705接收到该路由请求报文之后，检查到节点702即为目的节点，则节点705将该路由请求报文转发给目的节点702。
需要说明的是：上述实施例提供的路由寻址方法在寻址时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将路由寻址的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的路由寻址方法及路由寻址装置实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种有选择传输的路由寻址方法及装置，其特征在于，所述装置包括：
信道信息确定模块，用于确定当前节点和邻居节点之间的信道信息，所述信道信息为当前节点和邻居节点之间的距离、节点之间的信道增益、节点的发射功率、节点之间的加性高斯白噪声增益和大尺度路径损耗指数；
覆盖范围确定模块，用于根据信道信息和节点之间的距离，确定参数Rs和参数Rb，所述Rs小于Rb；
直连关系确定模块，用于根据当前节点和邻居节点之间的距离和参数Rs与参数Rb的关系，确定两节点之间的连接关系，若当前节点和相邻节点的距离小于等于Rs时则两点之间的连接关系设置为近距直连，若两节点之间的距离大于Rs且小于等于Rb时两点之间的连接关系设置为中继直连，若两节点之间的距离大于Rb时两点之间的连接关系设置为非直连；
路由请求报文转发模块，用于根据确定的转发该路由请求报文的策略，确定将路由请求报文转发哪些节点或者不转发，所述的目的地址和当前节点的转发策略是指若当前节点是目的节点，则不转发该路由请求报文，若当前节点和目的节点的连接关系为近距直连或者中继直连，则将该路由请求报文转发给目的节点，若当前节点和目的节点的连接关系为非直连，则判断除发送给当前节点该路由请求报文的节点之外是否存在和当前节点的连接关系为中继直连的节点，若有，则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为中继直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点，若没有，则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为近距直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括：
发送路由请求报文模块，用于在源节点寻找目的节点地址时发送路由请求报文；
路由回应模块，用于节点接收到目的地址为自己的路由请求报文的时候向源节点发送路由回应。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括：
最优跳距确定模块，用于根据信道信息，确定通信系统中最优的每一跳之间的最优距离简称最优跳距，所述的最优跳距的计算方法从下面的等式中得到：
其中SNR为信噪比，d为最优跳距，k为路径损耗指数(path loss exponent)；
调整模块，用于根据最优跳距d，调整参数Rs和Rb的大小，Rb的调整范围为从d到3d，Rs的调整范围是从d/2到Rb。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括：邻居节点感知模块，用于根据信道信息，确定当前节点的邻居节点。
5.一种路由寻址方法，其特征在于，所述方法包括：
确定信道信息，所述信道信息为两个节点之间的距离、节点之间的信道增益、节点的发射功率、节点之间的加性高斯白噪声增益和大尺度路径损耗指数；
根据信道信息和节点之间的距离，确定参数Rs和参数Rb，所述Rs小于Rb；
根据两节点之间的距离和参数Rs、Rb的关系，确定当前节点和邻居节点之间的连接关系，若两节点之间的距离小于等于Rs时则两点之间的连接关系设置为近距直连，若两节点之间的距离大于Rs且小于等于Rb时两点之间的连接关系设置为中继直连，若两节点的距离大于Rb时两点之间的连接关系设置为非直连；
根据确定的转发该路由请求报文的策略，确定将路由请求报文转发给哪些节点或者不转发，所述的目的地址和当前节点的转发策略是指若当前节点是目的节点，则不转发该路由请求报文，若当前节点和目的节点的连接关系为近距直连或者中继直连，则将该路由请求报文转发给目的节点，若当前节点和目的节点的连接关系为非直连，则判断除发送给当前节点该路由请求报文的节点之外是否存在和当前节点的连接关系为中继直连的节点，若有，则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为中继直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点，若没有，则将该路由请求报文转发给和当前节点的连接关系为近距直连的节点，并且当前节点不再向已经将该路由请求报文发送给当前节点的节点。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：
节点想向某个节点发送信息，若没有到达该节点的路由，则发送路由请求报文；
每个节点接收到目的节点是自己的路由请求报文后向源节点发送路由回应。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：根据信道信息，确定通信系统中最优的每一跳之间的最优距离简称最优跳距，所述的最优跳距的计算方法从下面的等式中得到：
其中SNR为信噪比，d为最优跳距，k为路径损耗指数(path loss exponent)。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：根据信道信息、发射功率和节点之间的距离，确定节点的邻居节点。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：根据不同的无线分布式网络中转发路由请求报文的比率，在节点随机分布的情况下，假设感知半径为R，网络中相互发现的两点组成的边的个数为N，在整个无线分布式网络中转发路由请求报文的次数n按照如下公式计算得到一个近似值：
n＝(Rb2-Rs2)×N/R2
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：根据最优跳距d，通过调整参数Rs和 Rb的大小来调整整个无线分布式网络的路由请求报文转发次数，Rb的调整范围为从d到3d，Rs的调整范围是从d/2到Rb。
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171222 |