CN110418392A - 基于节点间距离稳定的网络路由选择方法及系统 - Google Patents

基于节点间距离稳定的网络路由选择方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于节点间距离稳定的网络路由选择方法及系统，涉及网络路由选择技术领域。本发明主要是根据路由设备的GPS定位信息，计算两节点之间的距离，并通过多次对两节点之间的距离进行采样，构建节点间单跳稳定值计算模型，计算中间节点与其邻居节点之间的稳定值，并基于此重新设计AODV路由协议流程，选择出稳定性最高的一条路由，实现数据的有效传输。应用本发明，解决了传统AODV路由协议在路径选择过程中，未考虑节点的相对稳定性，易发生链路断裂的问题，降低了网络资源的浪费。

Description

基于节点间距离稳定的网络路由选择方法及系统
技术领域
本发明涉及网络路由选择技术领域，特别是涉及一种基于节点间距离稳定的网络路由选择方法及系统。
背景技术
随着科技的不断进步与发展，手机、平板以及笔记本电脑等便携式设备逐渐普及，无中心的组织网络诞生。MANET(MobileAd hoc network)网络又称为移动Ad hoc网络，Adhoc网络是一种自组织网络，该网络不需要特定的网络中心，由网络中的节点自动组建形成。由于节点的移动性和无中心特性，有线网络路由协议不再适用，AODV、DSR、DSDV等典型协议，根据这些协议的不同特点，为提高路由性能，改进算法不断涌现。
AODV路由协议是一种按需路由，即只有当有数据需要传输时才发起路由建立的过程。AODV的工作方式为：(1)发起路由申请：生成路由申请报文RREQ并向所有邻居节点泛洪，若邻居节点是RREQ报文的目的节点，则反向回复RREP报文至源节点，并开始发送数据。路由中的节点只保存其路径的下一跳和目的IP地址，不保存整条路由信息。若不是该报文的目的节点，则继续泛洪，直到找到目的节点，若RREQ报文超过其生存时间则被丢弃。(2)中间节点：RREQ报文发送过程中如果有中间节点存在到目的节点的路由，中间节点回复直接RREQ报文。(3)中间节点若一定时间内无法检测到其下一跳节点，认为链路断开，回复报错RRER报文到源节点，并重新开始寻路过程。
分析AODV路由协议的寻路过程可知，由于AODV路由协议建立的回复机制是对目的节点收到的第一个RREQ报文进行回复，AODV路由协议发现过程会快速建立一条用时最少的路由，可以快速完成数据传输过程。但是缺点明显，由于节点的移动性和AODV路由协议选择路由的特性，跳数较少，移动的节点容易移动到通信距离之外，而导致中间节点间距过大，造成链路断裂，导致频繁的路由发现过程，增加了网络资源的浪费。
发明内容
本发明的目的是解决传统AODV路由协议在路径选择过程中，未考虑节点的相对稳定性，易发生链路断裂的问题，从而提供一种基于节点间距离稳定的网络路由选择方法及系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于节点间距离稳定的网络路由选择方法，包括：
基于节点间距离构建节点间单跳稳定值计算模型；所述节点间单跳稳定值计算模型是根据节点间的欧式距离和稳定向量函数构建的；
确定数据传输的源节点和目的节点；
判断所述源节点和所述目的节点之间是否存在网络路由，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间存在网络路由，则根据所述源节点和所述目的节点之间的网络路由传输数据；
若所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间不存在网络路由，则确定节点的地理位置信息，并向所述源节点的所有邻居节点发送路由请求报文；所述路由请求报文中设有链路稳定性字段和序列字段；所述链路稳定性字段用于存储单跳稳定值；所述序列字段用于存储序列值；
当中间节点接收到所述路由请求报文时，根据所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息，采用所述节点间单跳稳定值计算模型，计算所述中间节点的单跳稳定值；
判断所述中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值大于所述路由请求报文的单跳稳定值，则用所述中间节点的单跳稳定值替换所述路由请求报文的单跳稳定值，更新所述路由请求报文，并向所述中间节点的所有邻居节点转发更新后的路由请求报文，继续判断下一中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值；
若所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值小于或者等于所述路由请求报文的单跳稳定值，则向所述中间节点的所有邻居节点转发所述路由请求报文，继续判断下一中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值；
当所述路由请求报文到达所述目的节点后，等待设定时间，从到达所述目的节点中所有的所述路由请求报文中选择单跳稳定值最小的一条回复路由应答报文，建立网络路由，并在建立的所述网络路由中传输数据。
可选的，在执行当中间节点接收到所述路由请求报文时，根据所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息，采用所述节点间单跳稳定值计算模型，计算所述中间节点的单跳稳定值步骤之前，所述网络路由选择方法还包括：
计算发送节点与接收节点之间的欧式距离；所述发送节点为发送路由请求报文的节点，所述接收节点为所述中间节点；
判断所述发送节点与所述接收节点之间的欧式距离是否小于当前次距离稳定阈值，得到第三判断结果；
若所述第三判断结果表示所述发送节点与所述接收节点之间的欧式距离大于或者等于所述当前次距离稳定阈值，则所述接收节点不接收所述发送节点发送的路由请求报文；
若所述第三判断结果表示所述发送节点与所述接收节点之间的欧式距离小于所述当前次距离稳定阈值，则根据所述发送节点发送的路由请求报文中的序列值，判断所述接收节点是否接收过所述发送节点发送的路由请求报文，得到第四判断结果；
若所述第四判断结果表示所述接收节点接收过所述发送节点发送的路由请求报文，则所述接收节点不接收所述发送节点发送的路由请求报文；
若所述第四判断结果表示所述接收节点未接收过所述发送节点发送的路由请求报文，则所述接收节点接收所述发送节点发送的路由请求报文。
可选的，所述当前次距离稳定阈值的计算公式为Dmin＝αD'+βdmin；其中，D'为上一次距离稳定阈值，Dmin为当前次距离稳定阈值，dmin为接收节点上次成功传输数据的最小距离；α，β为常数，且满足α+β＝1。
可选的，所述节点间单跳稳定值计算模型的表达式为
其中，表示接收节点X与第i个邻居发送节点之间的单跳稳定值；α，β为常数，且满足α+β＝1；表示接收节点X与第i个邻居发送节点之间的直接稳定性预测值；表示接收节点X的间接稳定性预测值。
可选的，所述直接稳定性预测值是通过对接收节点X与接收节点X的第i个邻居发送节点的第一距离稳定向量集作方差计算出来的；所述直接稳定性预测值的计算公式为：
其中，var表示方差；表示接收节点X与接收节点X的第i个邻居发送节点的第一距离稳定向量集；所述第一距离稳定向量集是接收节点X通过链路层对第i个邻居发送节点的地理位置信息进行n次采样后，采用稳定向量函数计算出的n-1个稳定向量值所构成的集合； 表示接收节点X通过链路层对第i个邻居发送节点的地理位置信息进行第n次采样后计算得到的接收节点X与第i个邻居发送节点之间的欧式距离，表示接收节点X通过链路层对第i个邻居发送节点的地理位置信息进行第n-1次采样后计算得到的接收节点X与第i个邻居发送节点之间的欧式距离；接收节点X共有m个邻居发送节点。
可选的，所述间接稳定性预测值是通过对接收节点X与接收节点X的所有邻居发送节点的第二距离稳定向量集作方差计算出来的；所述直接稳定性预测值的计算公式为：
其中，var表示方差；{SX(Y1),SX(Y2),...,SX(Ym)}表示接收节点X与接收节点X的所有邻居发送节点的第二距离稳定向量集；所述第二距离稳定向量集是接收节点X通过链路层对接收节点X的所有邻居发送节点的地理位置信息进行采样后，采用稳定向量函数计算出的m个稳定向量值所构成的集合； 表示接收节点X通过链路层对第j个邻居发送节点的地理位置信息进行当前次采样后计算得到的接收节点X与第j个邻居发送节点之间的欧式距离，表示接收节点X通过链路层对第j个邻居发送节点的地理位置信息进行上一次采样后计算得到的接收节点X与第j个邻居发送节点之间的欧式距离。
可选的，通过发送的Hello包或数据包获得所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息。
一种基于节点间距离稳定的网络路由选择系统，包括：
节点间单跳稳定值计算模型构建模块，用于基于节点间距离构建节点间单跳稳定值计算模型；所述节点间单跳稳定值计算模型是根据节点间的欧式距离和稳定向量函数构建的；
源节点和目的节点确定模块，用于确定数据传输的源节点和目的节点；
第一判断结果得到模块，用于判断所述源节点和所述目的节点之间是否存在网络路由，得到第一判断结果；
数据传输第一模块，用于当所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间存在网络路由时，根据所述源节点和所述目的节点之间的网络路由传输数据；
路由请求报文发送模块，用于当所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间不存在网络路由时，确定节点的地理位置信息，并向所述源节点的所有邻居节点发送路由请求报文；所述路由请求报文中设有链路稳定性字段和序列字段；所述链路稳定性字段用于存储单跳稳定值；所述序列字段用于存储序列值；
中间节点单跳稳定值计算模块，用于当中间节点接收到所述路由请求报文时，根据所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息，采用所述节点间单跳稳定值计算模型，计算所述中间节点的单跳稳定值；
第二判断结果得到模块，用于判断所述中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值，得到第二判断结果；
路由请求报文转发模块，用于当所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值大于所述路由请求报文的单跳稳定值时，用所述中间节点的单跳稳定值替换所述路由请求报文的单跳稳定值，更新所述路由请求报文，并向所述中间节点的所有邻居节点转发更新后的路由请求报文，继续判断下一中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值，或者当所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值小于或者等于所述路由请求报文的单跳稳定值，则向所述中间节点的所有邻居节点转发所述路由请求报文，继续判断下一中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值；
数据传输第二模块，用于当所述路由请求报文到达所述目的节点后，等待设定时间，从到达所述目的节点中所有的所述路由请求报文中选择单跳稳定值最小的一条回复路由应答报文，建立网络路由，并在建立的所述网络路由中传输数据。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种基于节点间距离稳定的网络路由选择方法及系统，主要修改了AODV路由协议的选择路由路径的机制，引入链路稳定函数，减少因节点移动超出通信范围而造成链路断裂的问题。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例基于节点间距离稳定的网络路由选择方法的流程示意图；
图2为本发明实施例基于节点间距离稳定的网络路由选择系统的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明的目的是提供一种基于节点间距离稳定的网络路由选择方法及系统，本发明主要是根据路由设备的GPS定位信息，计算节点之间的距离，并通过多次对节点间距离进行采样，构建数学模型，计算中间节点之间的稳定值。在路由选择时选择稳定性最高的一条路由，实现数据的有效传输。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
随着科技的进步，便携设备如手机、平板、笔记本等设备基本已配备定位功能，且定位精度不断提高，基于地理位置的路由协议误差逐渐减小。GPS定位误差可达一米以内，为本发明基于地理位置选择路由提供保障。
本实施例定义了以下几个参数。
节点间的欧式距离：根据每次通过Hello包或数据包获得的邻居节点的地理位置和自身的地理位置，然后计算两节点间的欧式距离。
其计算公式为：
其中，(x1，x2)和(x2，y2)分别为两个节点的地理位置坐标。
距离稳定阈值：当两个节点之间的欧式距离大于距离稳定阈值时，将有较高的误码。当某节点移出该节点的某个邻居节点覆盖范围时，认为该节点上次成功传输数据的距离为最小距离，记dmin，并不断维护最小距离。
在每次无线链路断裂时记录上次断裂距离，并更新距离稳定阈值。其距离稳定阈值的更新公式为：Dmin＝αD'+βdmin，α+β＝1。其中，D'为上一次距离稳定阈值，Dmin为当前距离稳定阈值。
距离稳定值：为计算节点之间的距离值，引用基于地理位置的路由协议思想，在节点之间定期发送加入本节点的地理位置信息的Hello包，邻居节点接收并计算欧式距离获得相应的距离稳定值，并将该邻居节点计入邻居表中。
稳定向量函数：通过邻居表监听的广播数据分组并计算的距离稳定值。其中接收(监测)节点为X，发送(被监测)节点为Y。
稳定向量函数为
其中，是当前次接收节点与邻居发送节点的欧式距离，是上一次接收节点与邻居发送节点的欧式距离。若则SX(Y)＜0，此时证明两节点相互远离，反之相互靠近。
直接稳定预测值：假设某接收节点X周围拥有m个邻居发送节点。为保证接收功率采样值呈线性变化，接收(监测)节点X需要通过链路层对每个邻居发送节点的地理位置信息进行连续采样，对邻居发送节点Yi第n次的采样值记为可以计算出n-1个稳定向量值，其中：
通过对接收节点X与其邻居发送节点Yi的距离稳定向量集做方差来计算直接稳定性预测值：
该直接稳定性预测值表明了两相邻居节点的相对运动性，该直接稳定性预测值越小则表明两节点的相对运动性小。
间接稳定性预测值：假定某接收节点X周围拥有m个邻居发送节点，对每个邻居发送节点，分别计算稳定向量值SX(Yj)。
通过对接收节点X与其所有的邻居发送节点的稳定向量集求方差的方式来得到其间接稳定性预测值。
其间接稳定性预测值为：
该间接稳定性预测值表明了该接收节点X的相对移动性。
单跳网络链路稳定值：将直接稳定预测值和间接稳定性预测值以一定比重进行合成，得到整条路由中某两相邻中间节点的单跳网络链路稳定值(接收节点单跳稳定值)。该单跳网络链路稳定值(接收节点单跳稳定值)的计算公式为
充分考虑到两相邻居节点的移动性后，得出上述结果，该单跳稳定值的大小作为单跳链路的稳定值，该值越小，两节点之间的稳定性越好。该单跳稳定值是网络中每两个邻居节点之间都会计算的值，该单跳稳定值说明了两个节点的距离变化的程度，即表明对移动性的程度，相对移动性越弱，则越容易保持连接，而不会断裂，考虑两节点的稳定性后，将该单跳稳定值应用到一条完整路由中，并作为选路标准。
本实施例路由方法主要思想是：在路由请求报文(RREQ)中添加距离稳点值字段，用于记录消息泛洪过程中，泛洪路径的稳定值，该值初始化为零。路由发现泛洪过程中形成多条路由，每条路由的中间节点读取路由请求报文中的距离稳定值，若本节点与上一节点所计算出的距离稳定值本地较大，则本地稳定值替换路由请求报文中的稳定值字段并继续转发；若本地稳定值较小，则保留路由请求报文中的稳定值字段。该过程将每条路由中整条路由单跳网络距离稳定量的最大值选出，目的节点接收后选取多条路径中距离稳定值最小的作为最终路由。其中，路由请求报文是一种特定格式的报文，记录相关信息。该信息泛洪是指，源节点将路由请求报文发送给它所有的邻居节点，邻居节点接收后做出相应动作，修改参数、丢弃或转发。
图1为本发明实施例基于节点间距离稳定的网络路由选择方法的流程示意图，如图1所示，本实施例提供的基于节点间距离稳定的网络路由选择方法部署在无中心MANET网络中，具体实施步骤如下。
步骤101：基于节点间距离构建节点间单跳稳定值计算模型；所述节点间单跳稳定值计算模型是根据节点间的欧式距离和稳定向量函数构建的。
步骤102：确定数据传输的源节点和目的节点。
步骤103：判断所述源节点和所述目的节点之间是否存在网络路由，得到第一判断结果。若所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间存在网络路由，则执行步骤104；若所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间不存在网络路由，则执行步骤105。
步骤104：根据所述源节点和所述目的节点之间的网络路由传输数据。
步骤105：确定节点的地理位置信息，并向所述源节点的所有邻居节点发送路由请求报文；所述路由请求报文中设有链路稳定性字段和序列字段；所述链路稳定性字段用于存储单跳稳定值；所述序列字段用于存储序列值。
步骤106：当中间节点接收到所述路由请求报文时，根据所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息，采用所述节点间单跳稳定值计算模型，计算所述中间节点的单跳稳定值；其中，通过发送的Hello包或数据包获得所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息。
步骤107：判断所述中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值大于所述路由请求报文的单跳稳定值，则步骤108；若所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值小于或者等于所述路由请求报文的单跳稳定值，则步骤109。
步骤108：用所述中间节点的单跳稳定值替换所述路由请求报文的单跳稳定值，更新所述路由请求报文，并向所述中间节点的所有邻居节点转发更新后的路由请求报文，返回步骤107。
步骤109：向所述中间节点的所有邻居节点转发所述路由请求报文，返回步骤107。
步骤110：当所述路由请求报文到达所述目的节点后，等待设定时间，从到达所述目的节点中所有的所述路由请求报文中选择单跳稳定值最小的一条回复路由应答报文，建立网络路由，并在建立的所述网络路由中传输数据。
为了避免报文重复发送，在执行步骤106之前，所述网络路由选择方法还包括：
计算发送节点与接收节点之间的欧式距离；所述发送节点为发送路由请求报文的节点，所述接收节点为所述中间节点。
判断所述发送节点与所述接收节点之间的欧式距离是否小于当前次距离稳定阈值，得到第三判断结果。
若所述第三判断结果表示所述发送节点与所述接收节点之间的欧式距离大于或者等于所述当前次距离稳定阈值，则所述接收节点不接收所述发送节点发送的路由请求报文。
若所述第三判断结果表示所述发送节点与所述接收节点之间的欧式距离小于所述当前次距离稳定阈值，则根据所述发送节点发送的路由请求报文中的序列值，判断所述接收节点是否接收过所述发送节点发送的路由请求报文，得到第四判断结果。
若所述第四判断结果表示所述接收节点接收过所述发送节点发送的路由请求报文，则所述接收节点不接收所述发送节点发送的路由请求报文。
若所述第四判断结果表示所述接收节点未接收过所述发送节点发送的路由请求报文，则所述接收节点接收所述发送节点发送的路由请求报文。
在本实施例中，所述当前次距离稳定阈值的计算公式为Dmin＝αD'+βdmin。
其中，D'为上一次距离稳定阈值，Dmin为当前次距离稳定阈值，dmin为接收节点上次成功传输数据的最小距离；α，β为常数，且满足α+β＝1。
在本实施例中，所述节点间单跳稳定值计算模型的表达式为
其中，表示接收节点X与第i个邻居发送节点之间的单跳稳定值；α，β为常数，且满足α+β＝1；表示接收节点X与第i个邻居发送节点之间的直接稳定性预测值；表示接收节点X的间接稳定性预测值。
所述直接稳定性预测值是通过对接收节点X与接收节点X的第i个邻居发送节点的第一距离稳定向量集作方差计算出来的。
所述直接稳定性预测值的计算公式为：
其中，var表示方差；表示接收节点X与接收节点X的第i个邻居发送节点的第一距离稳定向量集；所述第一距离稳定向量集是接收节点X通过链路层对第i个邻居发送节点的地理位置信息进行n次采样后，采用稳定向量函数计算出的n-1个稳定向量值所构成的集合； 表示接收节点X通过链路层对第i个邻居发送节点的地理位置信息进行第n次采样后计算得到的接收节点X与第i个邻居发送节点之间的欧式距离，表示接收节点X通过链路层对第i个邻居发送节点的地理位置信息进行第n-1次采样后计算得到的接收节点X与第i个邻居发送节点之间的欧式距离；接收节点X共有m个邻居发送节点。
所述间接稳定性预测值是通过对接收节点X与接收节点X的所有邻居发送节点的第二距离稳定向量集作方差计算出来的。
所述直接稳定性预测值的计算公式为：
其中，var表示方差；{SX(Y1),SX(Y2),...,SX(Ym)}表示接收节点X与接收节点X的所有邻居发送节点的第二距离稳定向量集；所述第二距离稳定向量集是接收节点X通过链路层对接收节点X的所有邻居发送节点的地理位置信息进行采样后，采用稳定向量函数计算出的m个稳定向量值所构成的集合； 表示接收节点X通过链路层对第j个邻居发送节点的地理位置信息进行当前次采样后计算得到的接收节点X与第j个邻居发送节点之间的欧式距离，表示接收节点X通过链路层对第j个邻居发送节点的地理位置信息进行上一次采样后计算得到的接收节点X与第j个邻居发送节点之间的欧式距离。
图2为本发明实施例基于节点间距离稳定的网络路由选择系统的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的网络路由选择系统，包括：
节点间单跳稳定值计算模型构建模块100，用于基于节点间距离构建节点间单跳稳定值计算模型；所述节点间单跳稳定值计算模型是根据节点间的欧式距离和稳定向量函数构建的；
源节点和目的节点确定模块200，用于确定数据传输的源节点和目的节点；
第一判断结果得到模块300，用于判断所述源节点和所述目的节点之间是否存在网络路由，得到第一判断结果；
数据传输第一模块400，用于当所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间存在网络路由时，根据所述源节点和所述目的节点之间的网络路由传输数据；
路由请求报文发送模块500，用于当所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间不存在网络路由时，确定节点的地理位置信息，并向所述源节点的所有邻居节点发送路由请求报文；所述路由请求报文中设有链路稳定性字段和序列字段；所述链路稳定性字段用于存储单跳稳定值；所述序列字段用于存储序列值；
中间节点单跳稳定值计算模块600，用于当中间节点接收到所述路由请求报文时，根据所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息，采用所述节点间单跳稳定值计算模型，计算所述中间节点的单跳稳定值；
第二判断结果得到模块700，用于判断所述中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值，得到第二判断结果；
路由请求报文转发模块800，用于当所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值大于所述路由请求报文的单跳稳定值时，用所述中间节点的单跳稳定值替换所述路由请求报文的单跳稳定值，更新所述路由请求报文，并向所述中间节点的所有邻居节点转发更新后的路由请求报文，继续判断下一中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值，或者当所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值小于或者等于所述路由请求报文的单跳稳定值，则向所述中间节点的所有邻居节点转发所述路由请求报文，继续判断下一中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值；
数据传输第二模块900，用于当所述路由请求报文到达所述目的节点后，等待设定时间，从到达所述目的节点中所有的所述路由请求报文中选择单跳稳定值最小的一条回复路由应答报文，建立网络路由，并在建立的所述网络路由中传输数据。
本发明主要使用移动Ad Hoc网络中的节点之间的距离设计函数来计算节点的相对稳定值，距离的获取要使用各节点交换的节点位置信息，在发送的数据包中添加本节点位置信息，接收节点获取并计算节点相对距离。
现有的基于地理位置路由如GPSR、LAR、MM-GPSR等，均使用贪婪路由的方式进行路由发现。贪婪路由：通过目的节点的位置信息，以一定方式寻找当前节点的邻居中距离目的节点最近的节点作为路由的下一跳。该方法一般会选到最接近目的节点而距离源节点较大，甚至处于源节点的通信范围边缘的节点。贪婪路由在节点交换地理位置的基础上建立路由过程中，选择最接近目的节点的邻节点作为路由节点，即使增加了修正参数，保留了一定的自由度，但该方法目的仍然是寻到最接近目的节点的节点。这些方法中节点由于距离目的节点最近，会导致该邻居节点大概率位于当前节点的通信范围边缘。由于Ad Hoc网络中节点的移动性，这些路由策略将频繁导致路由的断裂，影响网络性能。而本发明选取较稳定的节点作为下一跳，从而降低了路由断裂造成的网络开销增大的风险。
本发明通过节点地理位置计算得出节点间距离值，再通过构建的节点间单跳稳定值计算模型计算两节点间稳定值，并基于节点间距离的稳定值函数重新设计AODV路由协议流程，解决了应用传统的AODV路由协议容易发生链路断裂的问题。本发明也可用于传感器网络或车联网环境中，增加网络效率。
本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。对于实施例公开的系统而言，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。
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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于节点间距离稳定的网络路由选择方法，其特征在于，所述网络路由选择方法，包括：
基于节点间距离构建节点间单跳稳定值计算模型；所述节点间单跳稳定值计算模型是根据节点间的欧式距离和稳定向量函数构建的；
确定数据传输的源节点和目的节点；
判断所述源节点和所述目的节点之间是否存在网络路由，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间存在网络路由，则根据所述源节点和所述目的节点之间的网络路由传输数据；
若所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间不存在网络路由，则确定节点的地理位置信息，并向所述源节点的所有邻居节点发送路由请求报文；所述路由请求报文中设有链路稳定性字段和序列字段；所述链路稳定性字段用于存储单跳稳定值；所述序列字段用于存储序列值；
当中间节点接收到所述路由请求报文时，根据所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息，采用所述节点间单跳稳定值计算模型，计算所述中间节点的单跳稳定值；
判断所述中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值大于所述路由请求报文的单跳稳定值，则用所述中间节点的单跳稳定值替换所述路由请求报文的单跳稳定值，更新所述路由请求报文，并向所述中间节点的所有邻居节点转发更新后的路由请求报文，继续判断下一中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值；
若所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值小于或者等于所述路由请求报文的单跳稳定值，则向所述中间节点的所有邻居节点转发所述路由请求报文，继续判断下一中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值；
当所述路由请求报文到达所述目的节点后，等待设定时间，从到达所述目的节点中所有的所述路由请求报文中选择单跳稳定值最小的一条回复路由应答报文，建立网络路由，并在建立的所述网络路由中传输数据。
2.根据权利要求1所述的网络路由选择方法，其特征在于，在执行当中间节点接收到所述路由请求报文时，根据所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息，采用所述节点间单跳稳定值计算模型，计算所述中间节点的单跳稳定值步骤之前，所述网络路由选择方法还包括：
计算发送节点与接收节点之间的欧式距离；所述发送节点为发送路由请求报文的节点，所述接收节点为所述中间节点；
判断所述发送节点与所述接收节点之间的欧式距离是否小于当前次距离稳定阈值，得到第三判断结果；
若所述第三判断结果表示所述发送节点与所述接收节点之间的欧式距离大于或者等于所述当前次距离稳定阈值，则所述接收节点不接收所述发送节点发送的路由请求报文；
若所述第三判断结果表示所述发送节点与所述接收节点之间的欧式距离小于所述当前次距离稳定阈值，则根据所述发送节点发送的路由请求报文中的序列值，判断所述接收节点是否接收过所述发送节点发送的路由请求报文，得到第四判断结果；
若所述第四判断结果表示所述接收节点接收过所述发送节点发送的路由请求报文，则所述接收节点不接收所述发送节点发送的路由请求报文；
若所述第四判断结果表示所述接收节点未接收过所述发送节点发送的路由请求报文，则所述接收节点接收所述发送节点发送的路由请求报文。
3.根据权利要求2所述的网络路由选择方法，其特征在于，所述当前次距离稳定阈值的计算公式为Dmin＝αD'+βdmin；其中，D'为上一次距离稳定阈值，Dmin为当前次距离稳定阈值，dmin为接收节点上次成功传输数据的最小距离；α，β为常数，且满足α+β＝1。
4.根据权利要求2所述的网络路由选择方法，其特征在于，所述节点间单跳稳定值计算模型的表达式为
其中，表示接收节点X与第i个邻居发送节点之间的单跳稳定值；α，β为常数，且满足α+β＝1；表示接收节点X与第i个邻居发送节点之间的直接稳定性预测值；表示接收节点X的间接稳定性预测值。
5.根据权利要求4所述的网络路由选择方法，其特征在于，所述直接稳定性预测值是通过对接收节点X与接收节点X的第i个邻居发送节点的第一距离稳定向量集作方差计算出来的；所述直接稳定性预测值的计算公式为：
其中，var表示方差；表示接收节点X与接收节点X的第i个邻居发送节点的第一距离稳定向量集；所述第一距离稳定向量集是接收节点X通过链路层对第i个邻居发送节点的地理位置信息进行n次采样后，采用稳定向量函数计算出的n-1个稳定向量值所构成的集合； 表示接收节点X通过链路层对第i个邻居发送节点的地理位置信息进行第n次采样后计算得到的接收节点X与第i个邻居发送节点之间的欧式距离，表示接收节点X通过链路层对第i个邻居发送节点的地理位置信息进行第n-1次采样后计算得到的接收节点X与第i个邻居发送节点之间的欧式距离；接收节点X共有m个邻居发送节点。
6.根据权利要求5所述的网络路由选择方法，其特征在于，所述间接稳定性预测值是通过对接收节点X与接收节点X的所有邻居发送节点的第二距离稳定向量集作方差计算出来的；所述直接稳定性预测值的计算公式为：
其中，var表示方差；{SX(Y1),SX(Y2),...,SX(Ym)}表示接收节点X与接收节点X的所有邻居发送节点的第二距离稳定向量集；所述第二距离稳定向量集是接收节点X通过链路层对接收节点X的所有邻居发送节点的地理位置信息进行采样后，采用稳定向量函数计算出的m个稳定向量值所构成的集合； 表示接收节点X通过链路层对第j个邻居发送节点的地理位置信息进行当前次采样后计算得到的接收节点X与第j个邻居发送节点之间的欧式距离，表示接收节点X通过链路层对第j个邻居发送节点的地理位置信息进行上一次采样后计算得到的接收节点X与第j个邻居发送节点之间的欧式距离。
7.根据权利要求1所述的网络路由选择方法，其特征在于，通过发送的Hello包或数据包获得所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息。
8.一种基于节点间距离稳定的网络路由选择系统，其特征在于，所述网络路由选择系统，包括：
节点间单跳稳定值计算模型构建模块，用于基于节点间距离构建节点间单跳稳定值计算模型；所述节点间单跳稳定值计算模型是根据节点间的欧式距离和稳定向量函数构建的；
源节点和目的节点确定模块，用于确定数据传输的源节点和目的节点；
第一判断结果得到模块，用于判断所述源节点和所述目的节点之间是否存在网络路由，得到第一判断结果；
数据传输第一模块，用于当所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间存在网络路由时，根据所述源节点和所述目的节点之间的网络路由传输数据；
路由请求报文发送模块，用于当所述第一判断结果表示所述源节点和所述目的节点之间不存在网络路由时，确定节点的地理位置信息，并向所述源节点的所有邻居节点发送路由请求报文；所述路由请求报文中设有链路稳定性字段和序列字段；所述链路稳定性字段用于存储单跳稳定值；所述序列字段用于存储序列值；
中间节点单跳稳定值计算模块，用于当中间节点接收到所述路由请求报文时，根据所述中间节点的地理位置信息以及所述中间节点的所有邻居节点的地理位置信息，采用所述节点间单跳稳定值计算模型，计算所述中间节点的单跳稳定值；
第二判断结果得到模块，用于判断所述中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值，得到第二判断结果；
路由请求报文转发模块，用于当所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值大于所述路由请求报文的单跳稳定值时，用所述中间节点的单跳稳定值替换所述路由请求报文的单跳稳定值，更新所述路由请求报文，并向所述中间节点的所有邻居节点转发更新后的路由请求报文，继续判断下一中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值，或者当所述第二判断结果表示所述中间节点的单跳稳定值小于或者等于所述路由请求报文的单跳稳定值，则向所述中间节点的所有邻居节点转发所述路由请求报文，继续判断下一中间节点的单跳稳定值是否大于所述路由请求报文的单跳稳定值；
数据传输第二模块，用于当所述路由请求报文到达所述目的节点后，等待设定时间，从到达所述目的节点中所有的所述路由请求报文中选择单跳稳定值最小的一条回复路由应答报文，建立网络路由，并在建立的所述网络路由中传输数据。
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