CN109413712A - 基于dsr协议的快速路由构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于DSR协议的快速路由构建方法，针对无线自组织网络中的路由发现请求和路由发现反馈两个阶段，引入网内过滤机制，分别在在转发节点上过滤掉不必要的路由发现请求数据包，以及在目标节点上过滤掉不必要的路由发现反馈数据包，以此大幅度降低路由发现过程中网络内的冗余流量，进而达到提升收敛速度的目的，使得源节点和目标节点之间尽快建立起可通信的路由节点链路。本发明可以用于对已有的无线自组织网络协议进行优化，而不影响协议的其他部分，因此可以较容易地部署进已有协议中，进而实现对协议的优化。

Description

基于DSR协议的快速路由构建方法

技术领域

本发明涉及无线网领域，特别是一种基于DSR协议的快速路由构建方法。

背景技术

无线自组织网络目前在国内外应用较为广泛，例如车联网、无线传感器网络和工业控制等领域，其特点是整个网络由若干个无线通信节点组成，这些节点可以自发的构建路由链路，进而完成组网。DSR协议，即动态源路由协议，是其中一个代表性协议。DSR协议采用源路由的方法进行数据包转发，即数据包中携带了完整的路由链路信息，转发节点不需要在本地维护路由表，只需要根据数据包中携带的路由信息，找到对应的下一跳节点并进行转发。因为不需要维护转发表，即使在网络拓扑结构发生变化时，也不需要进行繁琐的路由表更新操作，因此比较适合应用在网络拓扑结构变化较为频繁的无线自组织网络中，尤其是移动网络中。

采用DSR协议的无线自组织网络在进行路由发现时，会首先由源节点向所有的邻居节点广播路由发现请求，并在请求中附带目标节点的相关信息。收到该请求的节点，会检查自己是否就是目标节点：如果是，则发送反馈信息，以表示目标节点收到了路由发现请求；如果不是，则表示还未找到目标节点，进而继续向周围广播路由发现请求。当源节点收到一个路由发现反馈信息时，表示已经找到一条可用的路由链路，进而开始通过这条路由链路进行数据包的发送。当后续有更多的路由发现反馈信息到达时，源节点会不断选取最短的那条路由链路，直到所有的可用链路都找到，完成路由发现。但是，在整个路由发现过程中，转发节点会处理大量的冗余路由发现请求，如图1所示，而目标节点就不得不生成大量的路由发现反馈，进而导致源节点不得不处理大量的无意义的路由反馈信息，这即浪费了带宽，又大大降低了路由发现的收敛速度。

现有技术缺点如下：

(1)收敛速度：传统的洪泛路由发现方法会产生大量的冗余数据，使得源节点、转发节点和目标节点的处理任务负担较重，进而导致整个网络的路由构建收敛缓慢。

(2)带宽利用率：传统的洪泛路由发现由于产生了大量的冗余数据，使得各节点对之间的通信链路带宽被大量占用。即使已经找到可用链路，发送的数据包也可能由于大量的冗余数据占据着可用带宽，而无法尽快传递到目标节点。

(3)增量部署：需要对传统协议(如DSR协议)进行动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于DSR协议的快速路由构建方法，加快路由发现过程，并以此加快网络的路由构建，使得无线自组织网络的服务质量得到优化提升。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于DSR协议的快速路由构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)网络初始化或路由重建时，源节点广播路由发现请求；

2)转发节点接收路由发现请求，执行过滤检查和请求转发；

3)目标节点收到路由发现请求，生成一个路由发现反馈信息，执行过滤检查和反馈信息发送；

4)源节点收到反馈信息，更新已有路由链路信息，并开始数据发送。

步骤2)的实现过程包括：

1)转发节点收到路由发现请求，获取路由发现请求中已有的路由信息；

2)如果当前转发节点已在路由信息中，则表示有环，直接丢弃当前转发节点；

3)检查路由发现请求中是否附带了失效节点信息，若有失效节点信息，则查询该失效节点是否已在本地有记录，如果没有记录，则把该失效节点信息添加到本地记录，并清空本地的最佳前缀路径信息；

4)如果本地保存的最佳前缀路径信息为空，则用路由发现请求中的路由信息来更新本地最佳前缀路径信息，把当前转发节点添加进数据包的路由信息中，并转发该路由发现请求；如果本地保存的最佳前缀路径信息非空，则比较路由发现请求中的路由信息和本地最佳前缀路径的长短：若前者较短，则更新本地最佳前缀路径，把当前转发节点加入到数据包的路由信息中，并转发该路由发现请求；否则，丢弃该路由发现请求。

步骤3)的具体实现过程包括：

1)目标节点收到路由发现请求，获取路由发现请求中的路由信息；

2)检查路由发现请求中是否附带了失效节点信息，若有失效节点信息，则查询该失效节点是否已在本地有记录，如果没有记录，则把该失效节点信息添加到本地记录，并清空本地保存的最佳路由路径记录；

3)如果本地最佳路由路径记录为空，则用反馈信息中的路由信息更新本地最佳路由路径记录，并发送该反馈信息；如果本地最佳路由路径记录非空，则比较反馈信息中的路由信息和本地最佳路由路径信息的长度：若前者较短，则更新本地最佳路由路径信息，并发送该反馈信息；否则，丢弃该反馈信息。

一种基于DSR协议的快速路由构建系统，包括：

源节点，用于在网络初始化或路由重建时，广播路由发现请求，并在收到反馈信息后，更新已有路由链路信息，开始数据发送；

转发节点，用于源节点广播的接收路由发现请求，执行过滤检查和请求转发；

目标节点，用于接收转发节点转发的路由发现请求，生成一个路由发现反馈信息，执行过滤检查和反馈信息发送。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

1)本发明通过在转发节点和目标节点上引入过滤机制，大幅度减少了冗余数据的数量，使得无论是初始阶段，还是路由重建阶段，路由构建的速度都得到加快；

2)本发明会过滤掉这些冗余数据后，使得可用带宽增多，进而使得数据可以尽快到达目标节点；

3)本发明只需要在转发节点上增加最佳前缀路径记录和失效节点记录，和在目标节点上增加最佳路由路径记录和失效节点记录，并在路由发现请求和路由发现反馈的逻辑中添加过滤逻辑，就可以完成增量部署。而对完成路由构建后的正常通信部分，本方法不会对传统协议(如DSR协议)进行任何改动。

4)本发明可以加快路由发现过程，并以此加快网络的路由构建，使得无线自组织网络的服务质量得到优化提升。

附图说明

图1为冗余路由发现请求图。

图2为本发明转发节点处理路由发现请求流程图。

图3为本发明目标节点处理路由发现请求和反馈流程图。

图4为本发明实施例网络拓扑结构图。

图5为本发明实施例初始化时的路由发现示意图。

图6为本发明实施例路由重建时的路由发现示意图。

具体实施方式

本发明和DSR协议的路由发现类似，同样是以洪泛广播的形式进行路由发现，也同样是以目标节点反馈的形式告知源节点可用的路由链路信息。不同之处在于，本方法在洪泛广播的时候，会有针对性地去过滤那些没有必要处理的数据包。转发节点转发路由发现请求的时候，会根据本地记录的前缀路径历史信息去判断当前处理的路由发现请求是否是不必要请求。在目标节点收到路由发现请求并准备反馈的时候，会根据本地保存的最佳路径历史信息去判断当前路由发现请求是否有必要进行反馈。

为实现快速的路由构建，本文采用的技术方案是：在路由发现过程中增加过滤机制，包括转发节点冗余路由请求过滤和目标节点冗余反馈信息过滤，包括以下步骤：

1)网络初始化或路由重建时，源节点广播路由发现请求；

2)转发节点接收路由发现请求，执行过滤检查和请求转发；

3)目标节点收到路由发现请求，生成一个路由发现反馈信息，执行过滤检查和反馈信息发送。

4)源节点收到反馈信息，更新已有路由链路信息，并开始数据发送。

主流程中步骤2)具体过程如下，流程图如图2所示：

1)收到路由发现请求，获取请求中已有的路由信息。

2)做环检测，如果本节点已经在路由信息中，则表示有环，直接丢弃。

3)检查请求中是否附带了失效节点信息，若有失效节点信息，则查询该失效节点是否已在本地有记录，如果没有记录，则把该失效节点信息添加到本地记录，并清空本地的最佳前缀路径信息。

4)如果本地保存的最佳前缀路径信息为空，则用请求中的路由信息来更新本地最佳前缀路径信息，并把自己添加进数据包的路由信息中，最终转发该请求。

5)如果本地保存的最佳前缀路径信息非空，则比较请求中的路由信息和本地最佳前缀路径进行长短比较：若前者较短，则更新本地最佳前缀路径，把本节点加入请求中的路由信息中，并转发该请求；否则，丢弃该请求。

主流程中步骤3)具体过程如下，流程图如图3所示：

1)收到路由发现请求，获取请求中的路由信息。

2)检查请求中是否附带了失效节点信息。若有失效节点信息，则查询该失效节点是否已在本地有记录，如果没有记录，则把该失效节点信息添加到本地记录，并清空本地保存的最佳路由路径记录。

3)逆转请求中的路由信息以生成反馈信息。

4)如果本地最佳路由路径记录为空，则用反馈信息中的路由信息更新它，并发送该反馈信息。

5)如果本地最佳路由路径记录非空，则比较反馈信息中的路由信息和本地最佳路由路径信息做长度对比：若前者较短，则更新本地最佳路由路径信息，并发送该反馈信息；否则，丢弃该反馈信息。

实施步骤如下:

1)步骤1:python语言编写网络模拟器，以线程模拟单个节点，并编写交互界面，实时展现当前的网络路由路径信息，并可以鼠标双击节点实现删除节点的目的，模拟实际情况中节点退出网络的情况。

2)步骤2，准备节点数据文件，包括节点的编号、坐标和通信范围。

3)步骤3，运行模拟器，输入节点数据文件路径，模拟器读取文件并绘制网络图形，以10个节点为例，如图4。

4)步骤4，等待节点自组织构建路由，源节点开始广播路由发现请求，并在收到反馈后开始数据发送，如图5。

5)步骤5，双击某个节点，模拟节点失效。

6)步骤6，失效节点的前驱节点发现节点失效后，通告源节点。源节点开始重建路由，重新进入步骤4，如图6。

采用不同的节点数量组网，并分别比较本发明方法和DSR协议方法在路由发现时的时间开销，以最后一个反馈信息到达源节点作为路由发现的结束时间，对比结果如表1。

表1本发明和DSR协议的路由发现时间开销对比

重建路由的时间开销如表2所示。

表2本发明和DSR协议的重建路由时间开销对比

Claims (4)

1.一种基于DSR协议的快速路由构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)网络初始化或路由重建时，源节点广播路由发现请求；

2)转发节点接收路由发现请求，执行过滤检查和请求转发；

3)目标节点收到路由发现请求，生成一个路由发现反馈信息，执行过滤检查和反馈信息发送；

4)源节点收到反馈信息，更新已有路由链路信息，并开始数据发送。

2.根据权利要求1所述的基于DSR协议的快速路由构建方法，其特征在于，步骤2)的实现过程包括：

1)转发节点收到路由发现请求，获取路由发现请求中已有的路由信息；

2)如果当前转发节点已在路由信息中，则表示有环，直接丢弃当前转发节点；

3)检查路由发现请求中是否附带了失效节点信息，若有失效节点信息，则查询该失效节点是否已在本地有记录，如果没有记录，则把该失效节点信息添加到本地记录，并清空本地的最佳前缀路径信息；

4)如果本地保存的最佳前缀路径信息为空，则用路由发现请求中的路由信息来更新本地最佳前缀路径信息，把当前转发节点添加进数据包的路由信息中，并转发该路由发现请求；如果本地保存的最佳前缀路径信息非空，则比较路由发现请求中的路由信息和本地最佳前缀路径的长短：若前者较短，则更新本地最佳前缀路径，把当前转发节点加入到数据包的路由信息中，并转发该路由发现请求；否则，丢弃该路由发现请求。

3.根据权利要求1所述的基于DSR协议的快速路由构建方法，其特征在于，步骤3)的具体实现过程包括：

1)目标节点收到路由发现请求，获取路由发现请求中的路由信息；

2)检查路由发现请求中是否附带了失效节点信息，若有失效节点信息，则查询该失效节点是否已在本地有记录，如果没有记录，则把该失效节点信息添加到本地记录，并清空本地保存的最佳路由路径记录；

3)如果本地最佳路由路径记录为空，则用反馈信息中的路由信息更新本地最佳路由路径记录，并发送该反馈信息；如果本地最佳路由路径记录非空，则比较反馈信息中的路由信息和本地最佳路由路径信息的长度：若前者较短，则更新本地最佳路由路径信息，并发送该反馈信息；否则，丢弃该反馈信息。

4.一种基于DSR协议的快速路由构建系统，其特征在于，包括：

源节点，用于在网络初始化或路由重建时，广播路由发现请求，并在收到反馈信息后，更新已有路由链路信息，开始数据发送；

转发节点，用于源节点广播的接收路由发现请求，执行过滤检查和请求转发；

目标节点，用于接收转发节点转发的路由发现请求，生成一个路由发现反馈信息，执行过滤检查和反馈信息发送。