CN115348634B - 自组网的路由协议优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自组网的路由协议优化方法，包括：S1，源节点对每个邻居节点发送路由更新包；S2，邻居节点计算自身与源节点之间的预估剩余带宽，并将信噪比信息与预估剩余带宽的加权和作为本地路由度量，取本地路由度量与路由度量的较小值作为自身最终的路由度量，以及将最终的路由度量乘以多跳惩罚系数作为路由度量，更新路由更新包，并将其转发给自身对应的邻居节点；S3，对应的邻居节点采用步骤S2的方式更新并转发路由更新包，直所有节点完成路由更新；S4，根据目的节点的本地路由信息建立源节点与目的节点的路由。本发明减少了路由协议开销，减轻了低带宽情况下链路质量急剧波动恶化问题，解决了链路不对称造成的路由选取错误问题。

Description

自组网的路由协议优化方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种自组网的路由协议优化方法。

背景技术

随着无线自组网在军事、应急救援等场景需求越来越大，

目前，无线自组网通信时的路由协议一般通过以下两种方式确认：一是发送测量信息获取预计带宽，使用该预计带宽作为路由依据；二是通过广播信噪比作为路由依据。

然而由于无线自组网特有的低带宽、时变的信道、非对称、动态拓扑等特性，暴露了上述路由协议方法的缺陷，主要是：

使用预计带宽作为路由依据时，发送测量信息浪费信道带宽，在低带宽的情况下容易堵塞信道，且在变化的拓扑网络中很容易影响整个网络的正常通信。通过广播信噪比作为路由依据时，单个信噪比并不能反应信道的容量。且上述两种技术都没有考虑信道非对称情况，可能会造成路由选取错误问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种自组网的路由协议优化方法，该方法减少了路由协议开销，减轻了低带宽情况下链路质量急剧波动恶化问题，解决了链路不对称造成的路由选取错误问题。

为达上述目的，本发明的实施例提出了一种自组网的路由协议优化方法，包括以下步骤：步骤S1，源节点对每个邻居节点发送路由更新包，所述路由更新包中包括初始化的路由度量和源节点对应的邻居节点的信噪比信息；步骤S2，源节点的邻居节点接收到路由更新包后，源节点的邻居节点计算自身与源节点之间的预估剩余带宽，并将所述路由更新包中的信噪比信息与所述预估剩余带宽的加权和作为本地路由度量，取所述本地路由度量与所述路由更新包中的路由度量的较小值作为自身最终的路由度量并存入本地路由信息，以及将所述最终的路由度量乘以多跳惩罚系数作为路由度量，检测所述自身的邻居节点的信噪比信息，根据所述路由度量和所述自身的邻居节点的信噪比信息更新路由更新包，并将更新后的路由更新包转发给自身对应的邻居节点；步骤S3，对应的邻居节点接收到所述路由更新包，采用步骤S2的方式更新并转发路由更新包；步骤S4，所述自组网中所有中间节点完成路由更新包的更新和转发以及目的节点完成本地路由信息的更新，其中，如果所述中间节点接收到多个路由更新包，则根据所述多个路由更新包中路由度量最大的路由更新包继续更新转发路由更新包；步骤S5，根据所述目的节点的本地路由信息建立所述源节点与所述目的节点的路由。

本发明上述提出的自组网的路由协议优化方法还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，具体根据以下方式计算预估剩余带宽：预估带宽减去已用带宽获取所述预估剩余带宽。

根据本发明的一个实施例，将更新后的路由更新包转发给自身对应的邻居节点时，所述自身对应的邻居节点不包括发送更新前的路由更新包的邻居节点。

根据本发明的一个实施例，所述多跳惩罚系数为0.5。

本发明的有益效果：

本发明根据信噪比和预估剩余带宽的加权和作为路由判决依据，减少只依靠测量预估带宽带来的路由协议开销，减轻低带宽情况下链路质量急剧波动恶化问题，通过将目的节点对应的源节点信噪比和预估剩余带宽参数广播出去，更新路由信息，解决了链路不对称造成的路由选取错误问题。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的自组网的路由协议优化方法的流程图；

图2是根据本发明一个具体实施例的自组网拓扑图。

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。

图1是根据本发明一个实施例的自组网的路由协议优化方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S1，源节点对每个邻居节点发送路由更新包，路由更新包中包括初始化的路由度量和源节点对应的邻居节点的信噪比信息。

具体地，信噪比即信号和噪声的比例，源节点为路由发起节点，目的节点为源节点想要与之建立路由的节点。自组网中的各个节点既可以是路由建立过程的源节点，也可以是目的节点。

步骤S2，源节点的邻居节点接收到路由更新包后，邻居节点计算自身与源节点之间的预估剩余带宽，并将路由更新包中的信噪比信息与预估剩余带宽的加权和作为本地路由度量，取本地路由度量与路由更新包中的路由度量的较小值作为自身最终的路由度量并存入本地路由信息，以及将最终的路由度量乘以多跳惩罚系数作为路由度量，检测自身的邻居节点的信噪比信息，根据路由度量和自身的邻居节点的信噪比信息更新路由更新包，并将更新后的路由更新包转发给自身对应的邻居节点。

具体地，每个信噪比信息对应一个信噪比时间段，每个信噪比时间段对应一个加权系数，将信噪比信息对应的值乘以相应的加权系数后，与预估剩余带宽相加，即可获取本地路由度量。

进一步地，根据本发明的一个实施例，具体可以根据以下方式计算预估剩余带宽：预估带宽减去已用带宽获取预估剩余带宽。其中，可以通过发送测量数据或者使用业务数据测量获取预估带宽。

在本发明的一个具体实施例中，多跳惩罚系数可以为0.5。

在本发明的一个实施例中，将更新后的路由更新包转发给自身对应的邻居节点时，自身对应的邻居节点不包括发送更新前的路由更新包的邻居节点，以避免形成环路。举例而言，如图2所示，节点E到节点A建立路由时，节点E向节点C和D发送路由更新包1，节点C根据路由更新包1完成路由更新包的更新后，将更新后的路由更新包2转发给其邻居节点B即可，无需转发给发送更新前的路由更新包1的邻居节点E，避免形成环路。

步骤S3，对应的邻居节点接收到路由更新包，采用步骤S2的方式更新并转发路由更新包。

步骤S4，自组网中所有中间节点完成路由更新包的更新和转发以及目的节点完成本地路由信息的更新，其中，如果中间节点接收到多个路由更新包，则根据多个路由更新包中路由度量最大的路由更新包继续更新转发路由更新包。

步骤S5，根据目的节点的本地路由信息建立源节点与目的节点的路由。

为使本领域技术人员更清楚地理解本发明，下面结合具体的示例描述本发明上述提出的自组网的路由协议优化方法。

如图2所示的自组网拓扑图为例，ABCDE为网络节点，节点之间通过一个无线接口建立自组网，节点A到节点E的路由建立过程步骤：

节点E作为数据路由的源节点，节点E发起路由建立过程，向邻居节点 C发送路由更新包1，包含节点E在无线接口检测到的C节点的信噪比信息和初始化的路由度量；同时节点E向邻居节点D发送路由更新包1，该向邻居节点D发送的路由更新包1包含节点E在无线接口检测到的D节点的信噪比信息和初始化的路由度量。

节点C接收到节点E的路由更新包1，提取其中的信噪比信息，将该信噪比信息与节点C本地通过算法计算的节点C和节点E的预估剩余带宽做一个加权和，将该结果与路由更新包1中的路由度量取较小值作为自身最终的路由度量(即节点C到节点E的路由衡量标准)并存入本地路由信息；节点C再将上述自身最终的路由度量乘以多跳惩罚系数0.5，与节点C检测到的邻居节点B的信噪比两个参数更新到路由更新包2中转发给节点B。可以理解的是，此处节点C在转发更新后的路由更新包(即路由更新包2)给邻居节点时，此邻居节点必须不在更新前的路由更新包(即路由更新包1)中，即此邻居节点必须不包括节点E，避免形成环路。

同样的，E到D到B的路由更新包的更新与转发过程和上述E到C到 B原理相同。

节点B接收到两个来自E节点的路由更新包，选取路由度量最大的路由更新包继续更新与转发，由此也就选择了质量最好的一条路由。

节点A接收到节点B转发的路由更新包之后做上述步骤一样的处理，从而获取自身最终的路由度量，由于节点A为目的节点，无需进行路由更新包的转发，获取到节点A自身最终的路由度量即可。由此，即可得到节点E到节点A的路由度量，并建立了节点E到节点A的路由。

综上所述，根据本发明实施例的自组网的路由协议优化方法，根据信噪比和预估剩余带宽的加权和作为路由判决依据，减少只依靠测量预估带宽带来的路由协议开销，减轻低带宽情况下链路质量急剧波动恶化问题，通过将目的节点对应的源节点信噪比和预估剩余带宽参数广播出去，更新路由信息，解决了链路不对称造成的路由选取错误问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置) ，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是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，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既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。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种自组网的路由协议优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，源节点对每个邻居节点发送路由更新包，所述路由更新包中包括初始化的路由度量和源节点对应的邻居节点的信噪比信息；

步骤S2，源节点的邻居节点接收到路由更新包后，邻居节点计算自身与源节点之间的预估剩余带宽，并将所述路由更新包中的信噪比信息与所述预估剩余带宽的加权和作为本地路由度量，取所述本地路由度量与所述路由更新包中的路由度量的较小值作为自身最终的路由度量并存入本地路由信息，以及将所述最终的路由度量乘以多跳惩罚系数作为路由度量，检测所述自身的邻居节点的信噪比信息，根据所述路由度量和所述自身的邻居节点的信噪比信息更新路由更新包，并将更新后的路由更新包转发给自身对应的邻居节点，其中，将更新后的路由更新包转发给自身对应的邻居节点时，所述自身对应的邻居节点不包括发送更新前的路由更新包的邻居节点；

步骤S3，对应的邻居节点接收到所述路由更新包，采用步骤S2的方式更新并转发路由更新包；

步骤S4，所述自组网中所有中间节点完成路由更新包的更新和转发以及目的节点完成本地路由信息的更新，其中，如果所述中间节点接收到多个路由更新包，则根据所述多个路由更新包中路由度量最大的路由更新包继续更新转发路由更新包；

步骤S5，根据所述目的节点的本地路由信息建立所述源节点与所述目的节点的路由。

2.根据权利要求1所述的自组网的路由协议优化方法，其特征在于，具体根据以下方式计算预估剩余带宽：

预估带宽减去已用带宽获取所述预估剩余带宽。

3.根据权利要求1所述的自组网的路由协议优化方法，其特征在于，所述多跳惩罚系数为0.5。