CN108513330A - 一种基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于通信路由或路径选择技术领域，公开了一种基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法，包括：节点周期性获取自身的网络状态信息(MAC层缓存队列分组占用率，链路断开率)，通过与一跳邻居节点进行状态信息包的交互，实现局部网络状态感知；根据先验知识以及效用函数进行路由协议切换准则设计；根据感知到的局部网络状态信息，采用路由协议切换准则选择当前情景下适合的路由协议；采用不同路由协议之间的兼容性设计来保证不同协议之间的正常通信。本发明充分利用现有的表驱动路由协议以及按需路由协议的优势，通过对网络情景的感知，并进行自适应路由协议切换，可提升数据包的投递率并降低路由协议的开销。

Description

一种基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法

技术领域

本发明属于通信路由或路径选择技术领域，尤其涉及一种基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：在无线通信中，分布式网络即是由一组移动节点在无需网络基础设施条件下，通过无线链路动态连接组成的一个自治性网络。在网络中节点均是移动的，网络的拓扑结构是不断变化的。由于网络场景是在动态变化的，这时路由协议设计就显得尤为关键。传统的路由协议，如表驱动路由协议、按需路由协议等都是为某种特定网络环境设计的。表驱动路由协议适合节点移动速度较慢且业务量较多的网络，而按需路由协议适合节点移动速度较快，业务量较少的网络。因此没有哪一种自组网路由协议可以在各种网络场景下均表现良好。为了使路由协议更好地适应网络场景的变化，现有文献对网络的情景要素，如业务量、速度等信息进行感知，通过路由协议参数的调整来提升网络的性能。然而，由于可调整参数单一，这种改进仍然避免不了特定路由协议自身所带来的缺陷。现有自适应路由协议切换算法相关文献进行路由协议切换准则设计，通过网络场景感知，自适应进行路由协议切换。

但是，现有自适应路由协议切换技术仍然存在的问题是：现有技术在自适应路由协议的设计上仍然存在网络情景感知机制不完善、路由协议切换准则不明确、切换过程通信连续性无法保障。这些问题一方面将会导致不能够对网络情景变化及时感知，从而造成切换不准确或者切换延迟等问题，另一方面不同路由协议之间不能够进行通信，导致在切换过程中正在进行传输的数据包丢失。

解决上述技术问题的难度和意义：通过解决以上问题，首先可以根据实际需求获得不同路由协议在不同网络情景下的综合性能对比，其次可以及时的对网络情景变化做出感知，并进行自适应决策，最后即使在切换过程中，同时存在多种不同路由协议也能保证数据包的准确传递。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法。

本发明是这样实现的，一种基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法，所述基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法采用节点在介质访问控制层缓存队列中的分组占用率作为业务量的表征，采用本节点一跳邻居节点构成的链路的断开率作为节点移动速度的表征；网络中每个节点周期性地感知本节点的MAC层分组缓存队列中的分组占用率和到一跳邻居链路的通断状态，获知网络当前的情景。

进一步，所述基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法包括以下步骤：

步骤一，网络情景要素的表征和感知方法，采用节点在MAC层缓存队列中的分组占用率作为业务量的表征，采用本节点一跳邻居节点构成的链路的断开率作为节点移动速度的表征；网络中每个节点周期性地感知本节点网络情景要素，并将获取的网络状态信息周期性广播；具体步骤如下所示：

(1)每一个节点周期性检测自己的网络环境参量，该网络环境参量包括本节点一跳邻居节点构成的链路的断开率LB以及节点在MAC层缓存队列中的分组占用率IFQ，并计算当前节点的网络状态信息。其中LB＝left_num/T，left_num即节点记录T时间内邻居节点离开的个数，IFQ＝q/MAX_SIZE，q为当前时刻本节点MAC层缓存队列中的分组个数，MAX_SIZE为MAC层分组缓存队列最大容量；

(2)根据得到的本节点网络状态信息，节点计算当前网络场景下状态信息包的发送周期h_t，以及节点检测周期h_s；

(3)节点之间相互发送状态信息包，并将包的发送周期初始化为h_t，其中h_t根据具体网络场景而定。该状态信息包的TTL值为1，只有本节点的邻居节点才能收到，该状态信息包包括本节点的状态信息，状态信息序列号，节点的网络负载以及节点的移动性；其中状态信息序列号的目的是为了能够区分状态信息的新旧；

(4)节点根据收集到的一跳邻居节点的状态信息计算网络中的负载参量L以及移动性状态参量m分别为：

L＝θ*L(k)+(1-θ)*L(k-1)；

其中L(k)表示在当前第k个周期的网络负载平均值，L(k-1)为上一周期计算的网络负载平均值，θ为L(k)的权重因子，取值范围为0～1，给第k个周期的网络负载平均值给予较大的权重，例如θ＝0.6；为网络中平均链路断开率；

步骤二，基于效用的路由协议定量切换准则，通过仿真获得表驱动以及按需路由协议的性能，之后设计基于效用函数的路由协议切换准则；节间根据在实际网络中感知到的网络情景判断是否满足切换条件，实现路由协议的自适应切换；具体步骤如下所示：

(1)通过改变网络业务量以及节点移动速度构造若干场景，并仿真获得各场景下表驱动以及按需路由协议的性能：投递率、开销；

(2)设计效用函数，综合考虑投递率以及开销，获得不同场景下的最优路由协议；

(3)将仿真场景与节点感知的网络状态参量进行映射，例如在低业务负载下，节点移动速度v处于v₁～v₂，那么网络状态参量可能是以下情况：L₀≤L≤L₁，m₀≤m≤m₁，通过仿真场景与网络状态参量之间进行映射，获得适合按需路由协议的网络场景集合以及适合表驱动路由协议的网络场景集合

(4)节点根据感知到的网络中的负载参量L以及移动性状态参量m，判断是否进行路由协议切换；

(5)若进行路由协议切换，保留原路由协议生成的路由表中的有效部分，并立刻运行决策产生的路由协议；

步骤三，当源节点S需要向目的节点D发送数据，优先查找本节点运行路由协议所生成的路由表，若无路径，在进行次优路由表的查找；仍未找到到达目的节点的路径，S若工作在按需路由协议下，直接按照按需路由模式发出寻路请求。若S工作在表驱动路由协议下，调用按需路由协议的相关函数发送寻路请求。工作在表驱动状态的节点对收到的按需路由协议信息进行处理并转发；具体步骤如下所示：

(1)若本节点运行的是表驱动路由协议，当发现邻居节点运行的路由模式由按需转变成表驱动时，立即向其发送自身的路由表，反之，如果邻居节点运行的路由模式由表驱动转变成按需时，删除与该节点相关的信息；

(2)普通节点S需要向D发送数据包，路由建立以及数据包发送过程：

(2a)当前节点u_i是数据包的目的节点，取出该数据包并发往上层；

(2b)当前节点u_i存在到达目的节点的路径，则从路由表中取出该节点应该去往的下一跳节点N，并将此分组发往下一跳节点N，执行(2a)；若没有到达目的节点的路径，设置超时定时器t_out，将分组放入缓存队列中，执行步骤(2c)；

(2c)若u_i工作在按需路由模式下，首先查找按需路由表，若无路径，查找表驱动路由表，若仍无路径，发送寻路请求，处于表驱动状态下的中间节点调用按需路由相关函数做出处理；u_i若工作在表驱动模式下，首先查找表驱动路由表，若无路径，查找按需路由表，若仍无路径，调用按需路由相关函数发送寻路请求；工作在按需路由模式下的中间节点接收表驱动路由模式下信息包，并调用本节点的表驱动路由进行信息包处理，但是并不进行转发；

(2d)当前节点u_i如果在分组的生存期t_out内找到路由，则执行(2b)，否则此路由过程失败，将分组丢弃。

进一步，所述每一个节点周期性检测自己的网络环境参量，并计算当前节点的网络状态信息具体包括：

(1)当前节点u_i每隔一定周期对网络环境参量进行检测，其中包括MAC层缓存队列中的分组占用率IFQ，本节点一跳邻居节点构成的链路的断开率LB，将感知到的信息进行记录，并将num值加1；

(2)判断num值是否等于5如果等于5，根据先前记录的网络环境参量信息，计算最终的网络状态信息：MAC层缓存队列中的分组占用率均值本节点平均链路断开率执行(3)，否则执行(1)；

(3)将num值清0，并记录(2)得到的网络状态信息并返回(1)。

进一步，所述节点根据本节点网络状态信息计算当前网络场景下状态信息包的发送周期h_t，以及节点检测周期h_s，按如下步骤进行：

若h_t＝α*h_t,h_s＝α*h_s；

若h_t＝β*h_t,h_s＝β*h_s；

若不进行调整；

其中为当前周期检测到的本节点平均链路断开率，为上一周期检测到的本节点平均链路断开率，其中0＜α＜1,β＞1。

进一步，设计效用函数，综合考虑投递率以及开销，获得不同场景下的最优路由协议具体包括：

获得的表驱动以及按需路由协议性能曲线中，以按需路由协议性能曲线为基准；在投递率方面，表驱动路由协议相对于按需路由协议的性能变化差值用x表示，当表驱动路由协议投递率性能劣于按需路由协议时，x取负值，否则取正值；在开销方面，表驱动路由协议相对于按需路由协议的性能变化差值用y表示。设计的效用函数：

α+β＝1,0≤α,β≤1；

其中α，β为权重，根据实际需要自行调整，获得在不同场景下，何种路由协议相对更优。

进一步，感知到的网络中的负载参量L以及移动性状态参量m，判断是否进行路由协议切换具体包括：根据获得的L,m组合判断属于两种路由协议的哪一种网络状态变量组合集：

若(L,m)∈S₁，则选择按需路由协议；

若(L,m)∈S₂，则选择表驱动路由协议。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法的无线通信系统。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明适用于表驱动路由协议和按需路由协议间的自适应切换，提出了一种路由协议间的兼容性设计方法，解决了路由协议切换过程中存在的通信不连续问题。本发明充分利用现有的表驱动路由协议以及按需路由协议的优势，通过对网络情景的感知，并进行自适应路由协议切换，可提升数据包的投递率并降低路由协议的开销。

本发明通过效用函数的设计，综合考虑了当前路由协议下数据包的投递率和协议的交互开销，可实现对路由协议性能的定量分析，从而确定路由协议的最佳切换点，消除了现有定性路由协议切换准则的模糊性和不准确性，可使网络达到更好的性能。

本发明采用MAC层缓存队列中的分组占用率作为业务量的状态参量，采用链路断开率作为移动速度的状态参量，通过周期性感知取平均，并根据历史感知结果自适应调整感知间隔，可实现以较小的感知开销实现对网络情景的准确评估，克服了现有方法对网络情景感知不准确的问题。

本发明在对表驱动路由协议和按需路由协议进行兼容性设计时，充分利用表驱动路由协议的路由表信息，减小了按需路由协议的寻路请求开销。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法流程图。

图2是本发明实施例提供的基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法实现流程图。

图3是本发明实施例提供的每个节点检测网络状态信息的子流程图。

图4是本发明实施例提供的根据网络需求进行路由协议切换的子流程图。

图5是本发明实施例提供的中的分组进行路由的子流程图。

图6是本发明实施例提供的初始网络拓扑示意图。

图7是本发明实施例提供的网络场景1示意图。

图8是本发明实施例提供的网络场景2示意图。

图9是本发明实施例提供的网络场景3示意图。

图10是本发明实施例提供的兼容性实现实例示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

自适应路由协议，通过将不同种类的路由协议，如表驱动和按需路由等综合利用，根据网络情景要素的变化进行路由协议的自适应切换，可实现不同网络场景下路由协议的最优选择。

如图1所示，本发明实施例提供的基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法包括以下步骤：

S101：节点周期性获取自身的网络状态信息(MAC层缓存队列分组占用率，链路断开率)，通过与一跳邻居节点进行状态信息包的交互，实现局部网络状态感知；

S102：根据先验知识以及效用函数进行路由协议切换准则设计；

S103：根据感知到的局部网络状态信息，采用路由协议切换准则选择当前情景下适合的路由协议；

S104：采用不同路由协议之间的兼容性设计来保证不同协议之间的正常通信。

下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。

如图2所示，本发明实施例提供的基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法具体包括以下步骤：

步骤1，网络情景要素的表征和感知方法；

步骤1.1，初始化网络。

(1.1a)将状态信息包的发送周期初始化为h_t，其中h_t根据具体网络场景而定。将节点检测周期初始化为h_s，其中h_s根据具体网络场景而定。

(1.1b)将每个节点的路由协议标志位初始化为按需路由协议对应的值。

步骤1.2，每一个节点周期性检测自己的网络环境参量，该网络环境参量包括本节点一跳邻居节点构成的链路的断开率LB以及节点在MAC层缓存队列中的分组占用率IFQ，并计算当前节点的网络状态信息。其中LB＝left_num/T，left_num即节点记录T时间内邻居节点离开的个数。IFQ＝q/MAX_SIZE，q为当前时刻本节点MAC层缓存队列中的分组个数，MAX_SIZE为MAC层分组缓存队列最大容量。

如图3所示，本步骤的具体实现如下：

(1.2a)当前节点u_i每隔一定周期对网络环境参量进行检测，其中包括MAC层缓存队列中的分组占用率IFQ，本节点一跳邻居节点构成的链路的断开率LB，将感知到的网络环境参量信息进行记录，并将num值加1；

(1.2b)判断num值是否等于5如果等于5，根据先前记录的网络环境参量信息，计算最终的网络状态参量：MAC层缓存队列中的分组占用率均值本节点平均链路断开率执行步骤(1.2c)，否则执行步骤(1.2a)；

(1.2c)将num值清0，并记录步骤(1.2b)得到的网络状态信息并返回步骤(1.2a)。

步骤1.3，根据步骤(1.2)所得到的网络状态信息，计算当前网络场景下状态信息包的发送周期h_t，以及节点检测周期h_s。

若h_t＝α*h_t,h_s＝α*h_s；

若h_t＝β*h_t,h_s＝β*h_s；

若不进行调整。

其中为当前周期检测到的本节点平均链路断开率，为上一周期检测到的本节点平均链路断开率，其中0＜α＜1,β＞1。

步骤1.4，节点之间相互发送状态信息包，并将包的发送周期初始化为h_t，其中h_t根据具体网络场景而定。该状态信息包的TTL值为1，即只有本节点的邻居节点才能收到，该状态信息包包括本节点的状态信息，即状态信息序列号，节点的网络负载以及节点的移动性。其中状态信息序列号的目的是为了能够区分状态信息的新旧。

步骤1.5，节点根据收集到的一跳邻居节点的状态信息计算网络中的负载参量L以及移动性状态参量m分别为：

L＝θ*L(k)+(1-θ)*L(k-1)；

其中L(k)，表示在当前第k个周期的网络负载平均值，L(k-1)为上一周期计算的网络负载平均值，θ为L(k)的权重因子，取值范围为0～1，本方案中我们给第k个周期的网络负载平均值给予较大的权重，例如θ＝0.6。为网络中平均链路断开率；

步骤2，根据先验知识以及效用函数进行路由协议切换准则设计。

步骤2.1，获取路由协议性能的先验知识。

(2.1a)路由协议的性能与网络中业务量以及网络的拓扑变化有关，因此通过改变网络中发包源节点个数模拟业务量变化，改变移动速度进行拓扑改变。路由协议性能采用分组投递率、网络开销进行描述。

(2.1b)在上述设计的场景中，仿真测试获得表驱动路由协议以及按需路由协议在不同场景之下的性能表现。

步骤2.2，设计效用函数，综合考虑投递率以及开销，获得不同场景下的最优路由协议。

(2.2a)在步骤(2.1)获得的表驱动以及按需路由协议性能曲线中，以按需路由协议性能曲线为基准。在投递率方面，表驱动路由协议相对于按需路由协议的性能变化差值用x表示，当表驱动路由协议投递率性能劣于按需路由协议时，x取负值，否则取正值。同理，在开销方面，表驱动路由协议相对于按需路由协议的性能变化差值用y表示。设计的效用函数如下所示：

α+β＝1,0≤α,β≤1；

其中α，β为权重，可根据实际需要自行调整。根据上述公式，我们就可以获得在不同场景下，何种路由协议相对更优。

步骤2.3，将仿真场景与节点感知的网络状态参量进行映射，例如在低业务负载下，节点移动速度v处于v₁～v₂之间，那么网络状态参量可能是以下情况：L₀≤L≤L₁，m₀≤m≤m₁。通过仿真场景与网络状态参量之间进行映射，可获得适合按需路由协议的网络场景集合以及适合表驱动路由协议的网络场景集合

步骤2.4，根据感知步骤(1.5)得到的网络中的负载参量L以及移动性状态参量m，按如下规则选择节点的路由协议：

若(L,m)∈S₁，则选择按需路由协议，

若(L,m)∈S₂，则选择表驱动路由协议。

步骤2.5，本节点u_i将路由策略r切换到路由策略h上。参照图3，本步骤的具体实现如下：进行路由协议切换时，保留原协议建立路由表中的有效部分，更新路由表，并立刻运行路由策略h。

步骤3，由于网络中每个节点感知到的网络场景可能存在不一致，会使得网络中可能同时存在两种路由协议，因此需要路由协议间的兼容性设计。

步骤3.1，若本节点运行的是表驱动路由协议，当发现邻居节点运行的路由模式由按需转变成表驱动时，立即向其发送自身的路由表，反之，如果邻居节点运行的路由模式由表驱动转变成按需时，删除与该节点相关的信息。

步骤3.2，普通节点S需要向D发送数据包，通过兼容性设计实现路由建立以及数据包发送过程。

如图5所示，本步骤的具体实现如下：

(3.2a)当前节点u_i是数据包的目的节点，取出该数据包并发往上层；

(3.2b)当前节点u_i存在到达目的节点的路径，则从路由表中取出该节点应该去往的下一跳节点N，并将此分组发往下一跳节点N，执行步骤(3.2a)；若没有到达目的节点的路径，设置超时定时器t_out，将分组放入缓存队列中，执行步骤(3.2c)；

(3.2c)若u_i工作在按需路由模式下，首先查找按需路由表，若无路径，查找表驱动路由表，若仍无路径，发送寻路请求，处于表驱动状态下的中间节点调用按需路由相关函数做出处理；u_i若工作在表驱动模式下，首先查找表驱动路由表，若无路径，查找按需路由表，若仍无路径，调用按需路由相关函数发送寻路请求。另一方面，工作在按需路由模式下的中间节点接收表驱动路由模式下信息包，并调用本节点的表驱动路由进行信息包处理，但是并不进行转发；

(3.2d)当前节点u_i如果在分组的生存期t_out内找到路由，则执行步骤(3.2b)，否则此路由过程失败，将分组丢弃。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述.

1.初始化网络。50个节点随机均匀分布在1000×1000m²的矩形区域内，节点直接的单跳通信距离为250m。节点的移动性采用RWP移动模型，节点在矩形区域内随机选择目的位置，并在[0，MAX_SPEED]中随机均匀选择向目的位置前进的移动速度，当到达目的位置之后，随机暂停一段时间，之后在重复上述过程。节点采用CBR(恒定比特速率)业务模型产生数据流，产生数据包的速率是1package/s，数据包的大小为512byte。初始网络拓扑如图6所示：

2.改变网络中发包源节点的个数模拟业务量的变化，改变MAX_SPEED模拟移动速度的变化。图7，图8分别表示网络场景1与网络场景2。网络场景1为网络中有5个源节点发包，节点均处于静止状态；网络场景2为网络中有20个源节点发包，节点仍处于静止状态。

分析：网络场景1中，只有5个源节点进行发包，节点均处于静止状态，此时每个节点的链路断开数处于极低的状态，接近0，节点的MAC层数据队列缓存占用率处于较低水平，当然个别节点的MAC层队列缓存占用率会相对较高。根据节点感知到的局部状态信息，网络中绝大多数节点采用按需路由协议，个别节点采用表驱动路由协议，网络性能与按需路由协议较为接近。当网络场景1运行一段时间之后，变为网络场景2时，此时业务负载重，节点的移动性仍旧保持在与场景1时相似，但是绝大多数节点的MAC层数据队列缓存占用率均明显增加，处于较高水平，此时更多的节点由按需路由协议转变为表驱动路由协议。因此在路由性能上与表驱动路由协议性能接近。

3.网络场景改变。节点在网络场景2下运行一段时间之后，改变源节点的个数以及节点的移动速度，使网络场景发生改变。在网络场景3中，网络中有5个源节点发包，节点以20m/s的速度进行移动。图9所表示的仅是网络场景3中某一时刻的网络状态，相对于网络场景2，网络拓扑发生变化。

分析：网络场景2下，绝大多数节点运行表驱动路由协议，网络场景3中，节点的移动速度加快，每个节点的链路断开数处于较高水平，此外相对于网络场景2，绝大多数节点的MAC层数据队列缓存占用率有所下降，处于低水平。此时网络中绝大多数节点由表驱动路由协议转变为按需路由协议。

4.兼容性实现实例。在网络中表驱动路由协议与按需路由协议同时存在时，通信的具体实现如图10所示。图10只选取了网络中部分节点的状态作为示例。

过程描述：

1.运行表驱动路由协议的节点S周期性发送路由包，运行按需路由协议的节点A收到路由包之后，会调用表驱动路由协议的相关函数进行处理，但并不进行转发，此时节点A根据收到的路由包可以获得到达其他表驱动节点的路径信息。

2.节点S通过路由包的交互，可以获得到达其他运行表驱动路由协议的节点的路径。当S需要获得到达目的节点D的路径时，调用按需路由协议的相关函数生成路由请求包，并向周围节点进行广播。

3.当中间的表驱动节点收到路由请求时，进行按需处理并进行转发。

4.目的节点D收到路由请求包，进行路由应答包的回复。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法，其特征在于，所述基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法采用节点在介质访问控制层缓存队列中的分组占用率作为业务量的表征，采用本节点一跳邻居节点构成的链路的断开率作为节点移动速度的表征；网络中每个节点周期性地感知本节点的MAC层分组缓存队列中的分组占用率和到一跳邻居链路的通断状态，获知网络当前的情景。

2.如权利要求1所述的基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法，其特征在于，所述基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法包括以下步骤：

步骤一，网络情景要素的表征和感知方法，采用节点在MAC层缓存队列中的分组占用率作为业务量的表征，采用本节点一跳邻居节点构成的链路的断开率作为节点移动速度的表征；网络中每个节点周期性地感知本节点网络情景要素，并将获取的网络状态信息周期性广播；具体步骤如下所示：

(1)每一个节点周期性检测自己的网络环境参量，该网络环境参量包括本节点一跳邻居节点构成的链路的断开率LB以及节点在MAC层缓存队列中的分组占用率IFQ，并计算当前节点的网络状态信息；其中LB＝left_num/T，left_num即节点记录T时间内邻居节点离开的个数，IFQ＝q/MAX_SIZE，q为当前时刻本节点MAC层缓存队列中的分组个数，MAX_SIZE为MAC层分组缓存队列最大容量；

(2)根据得到的本节点网络状态信息，节点计算当前网络场景下状态信息包的发送周期h_t，以及节点检测周期h_s；

(3)节点之间相互发送状态信息包，并将包的发送周期初始化为h_t，其中h_t根据具体网络场景而定；该状态信息包的TTL值为1，只有本节点的邻居节点才能收到，该状态信息包包括本节点的状态信息，状态信息序列号，节点的网络负载以及节点的移动性；其中状态信息序列号的目的是为了能够区分状态信息的新旧；

(4)节点根据收集到的一跳邻居节点的状态信息计算网络中的负载参量L以及移动性状态参量m分别为：

L＝θ*L(k)+(1-θ)*L(k-1)；

其中L(k)表示在当前第k个周期的网络负载平均值，L(k-1)为上一周期计算的网络负载平均值，θ为L(k)的权重因子，取值范围为0～1，给第k个周期的网络负载平均值给予较大的权重，例如θ＝0.6；为网络中平均链路断开率；

步骤二，基于效用的路由协议定量切换准则，通过仿真获得表驱动以及按需路由协议的性能，之后设计基于效用函数的路由协议切换准则；节间根据在实际网络中感知到的网络情景判断是否满足切换条件，实现路由协议的自适应切换；具体步骤如下所示：

(1)通过改变网络业务量以及节点移动速度构造若干场景，并仿真获得各场景下表驱动以及按需路由协议的性能：投递率、开销；

(2)设计效用函数，综合考虑投递率以及开销，获得不同场景下的最优路由协议；

(3)将仿真场景与节点感知的网络状态参量进行映射，例如在低业务负载下，节点移动速度v处于v₁～v₂，那么网络状态参量可能是以下情况：L₀≤L≤L₁，m₀≤m≤m₁，通过仿真场景与网络状态参量之间进行映射，获得适合按需路由协议的网络场景集合以及适合表驱动路由协议的网络场景集合

(4)节点根据感知到的网络中的负载参量L以及移动性状态参量m，判断是否进行路由协议切换；

(5)若进行路由协议切换，保留原路由协议生成的路由表中的有效部分，并立刻运行决策产生的路由协议；

步骤三，当源节点S需要向目的节点D发送数据，优先查找本节点运行路由协议所生成的路由表，若无路径，在进行次优路由表的查找；仍未找到到达目的节点的路径，S若工作在按需路由协议下，直接按照按需路由模式发出寻路请求；若S工作在表驱动路由协议下，调用按需路由协议的相关函数发送寻路请求；工作在表驱动状态的节点对收到的按需路由协议信息进行处理并转发；具体步骤如下所示：

(1)若本节点运行的是表驱动路由协议，当发现邻居节点运行的路由模式由按需转变成表驱动时，立即向其发送自身的路由表，反之，如果邻居节点运行的路由模式由表驱动转变成按需时，删除与该节点相关的信息；

(2)普通节点S需要向D发送数据包，路由建立以及数据包发送过程：

(2a)当前节点u_i是数据包的目的节点，取出该数据包并发往上层；

(2b)当前节点u_i存在到达目的节点的路径，则从路由表中取出该节点应该去往的下一跳节点N，并将此分组发往下一跳节点N，执行(2a)；若没有到达目的节点的路径，设置超时定时器t_out，将分组放入缓存队列中，执行步骤(2c)；

(2c)若u_i工作在按需路由模式下，首先查找按需路由表，若无路径，查找表驱动路由表，若仍无路径，发送寻路请求，处于表驱动状态下的中间节点调用按需路由相关函数做出处理；u_i若工作在表驱动模式下，首先查找表驱动路由表，若无路径，查找按需路由表，若仍无路径，调用按需路由相关函数发送寻路请求；工作在按需路由模式下的中间节点接收表驱动路由模式下信息包，并调用本节点的表驱动路由进行信息包处理，但是并不进行转发；

(2d)当前节点u_i如果在分组的生存期t_out内找到路由，则执行(2b)，否则此路由过程失败，将分组丢弃。

3.如权利要求2所述的基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法，其特征在于，所述每一个节点周期性检测自己的网络环境参量，并计算当前节点的网络状态信息具体包括：

(1)当前节点u_i每隔一定周期对网络环境参量进行检测，其中包括MAC层缓存队列中的分组占用率IFQ，本节点一跳邻居节点构成的链路的断开率LB，将感知到的信息进行记录，并将num值加1；

(2)判断num值是否等于5如果等于5，根据先前记录的网络环境参量信息，计算最终的网络状态信息：MAC层缓存队列中的分组占用率均值本节点平均链路断开率执行(3)，否则执行(1)；

(3)将num值清0，并记录(2)得到的网络状态信息并返回(1)。

4.如权利要求2所述的基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法，其特征在于，所述节点根据本节点网络状态信息计算当前网络场景下状态信息包的发送周期h_t，以及节点检测周期h_s，按如下步骤进行：

若h_t＝α*h_t,h_s＝α*h_s；

若h_t＝β*h_t,h_s＝β*h_s；

若不进行调整；

其中为当前周期检测到的本节点平均链路断开率，为上一周期检测到的本节点平均链路断开率，其中0＜α＜1,β＞1。

5.如权利要求2所述的基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法，其特征在于，设计效用函数，综合考虑投递率以及开销，获得不同场景下的最优路由协议具体包括：

获得的表驱动以及按需路由协议性能曲线中，以按需路由协议性能曲线为基准；在投递率方面，表驱动路由协议相对于按需路由协议的性能变化差值用x表示，当表驱动路由协议投递率性能劣于按需路由协议时，x取负值，否则取正值；在开销方面，表驱动路由协议相对于按需路由协议的性能变化差值用y表示；设计的效用函数：

α+β＝1,0≤α,β≤1；

其中α，β为权重，根据实际需要自行调整，获得在不同场景下，何种路由协议相对更优。

6.如权利要求2所述的基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法，其特征在于，感知到的网络中的负载参量L以及移动性状态参量m，判断是否进行路由协议切换具体包括：根据获得的L,m组合判断属于两种路由协议的哪一种网络状态变量组合集：

若(L,m)∈S₁，则选择按需路由协议；

若(L,m)∈S₂，则选择表驱动路由协议。

7.一种应用权利要求1～6任意一项所述基于网络情境感知的路由协议分布式自适应切换方法的无线通信系统。