CN117614889A - 一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法 - Google Patents

一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，包括：计算原始的TQ值，根据两个相邻节点之间传输的OGM数据包中获得的EQ值和RQ值计算原始TQ值；计算信噪比并归一化处理，信噪比SNR＝RSSI‑节点噪声强度；引入信噪比计算含信噪比TQ值TQ_weighted；根据含信噪比TQ值评估Mesh组网路由协议的链路质量。本发明的有益效果：能够更全面、更准确的评估出Mesh组网路由协议的链路质量，进而能够更优化地选择路径，提高数据包传输的成功率，降低网络延迟，从而提升整体网络的性能。

Description

一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法
技术领域
本发明涉及网络链路技术领域，尤其涉及一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法。
背景技术
Mesh网络即“无线网格网络”，它是一个无线多跳网络，是由ad hoc网络发展而来，是解决“最后一公里”问题的关键技术之一，在向下一代网络演进的过程中，无线是一个不可或缺的技术，无线Mesh可以与其它网络协同通信。无线网状网(WMN)技术是面向基于IP接入的新型无线移动通信技术适合于区域环境覆盖和宽带高速无线接入。无线Mesh网络基于呈网状分布的众多无线接入点间的相互合作和协同，具有宽带高速和高频谱效率的优势，具有动态自组织、自配置、自维护等突出特点。Mesh网络主要包含BATMAN-adv路由协议。
BATMAN-adv(Better Approach To Mobile Ad-hoc Networking advanced)路由协议，是一种距离矢量路由协议，其运作原理基于周期性的广播、接收和转发源节点消息包(OriginatorMessages，OGM)，这些OGM数据包的产生和广播使得节点能够进行路由发现和确定网络的拓扑结构。协议中节点周期性地广播OGM数据包，而其他节点接收并根据协议规则转发这些包，从而实现对网络中节点及其关系的动态感知，每当节点接收到OGM数据包时，它会更新本地路由表中的相关信息，以维护网络拓扑的最新状态。
在BATMAN-adv协议中，OGM数据包中的一个关键度量值是TQ(TransmissionQuality)，用于评估路由协议节点间链路的质量，TQ值的计算基于EQ(Echo Quality)和RQ(Receive Quality)，通过计算TQ值，能够评估BATMAN-adv路由协议链路的性能，帮助选择最佳的传输路径。
然而，TQ是一种相对的、主观性的度量，并不能提供路由协议链路的物理层面信息。在某些情况下，TQ值可能无法准确反映路由协议链路的实际质量情形，特别是在对路由协议链路传输性能要求较高的环境下，协议未考虑周围环境信噪比对路径选择的影响，可能导致选择信噪比较差的传输路径，从而影响实际传输效果。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，通过将信噪比引入到TQ值的计算中，可能够更全面、更准确的评估出Mesh组网路由协议的链路质量，进而能够更优化地选择路径，解决了现有技术中评估Mesh组网路由协议的链路质量未考虑周围环境信噪比导致评估不准确的问题。
本发明的一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法包括如下步骤：
步骤1：计算原始的TQ值，在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，根据源节点和目标节点两个相邻节点之间传输的OGM数据包中获得的EQ值和RQ值，计算源节点和目标节点之间的原始TQ值，TQ＝EQ/RQ；
步骤2：计算信噪比并归一化处理，在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，在节点之间进行周期性的信息交换和信号探测，测量获得每个节点接收到的信号强度RSSI和当前环境噪声强度，计算信噪比SNR，SNR＝RSSI-节点噪声强度，对信噪比进行归一化处理；
步骤3：引入信噪比计算含信噪比TQ值，在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，计算源节点和目标节点之间的含信噪比TQ值TQ_weighted，TQ_weighted＝(1-SNR_weight)×TQ+SNR_weight×Normalized SNR，其中TQ是BATMAN-adv协议中源节点和目标节点之间的原始TQ值，SNR_weight是信噪比权重，Normalized SNR是归一化后的信噪比；
步骤4：根据含信噪比TQ值评估Mesh组网路由协议的链路质量，根据含信噪比TQ值TQ_weighted更新Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中的路由表选项和所有节点排序，将含信噪比TQ值TQ_weighted更新到OGM数据包并转发给其他节点，含信噪比TQ值TQ_weighted用于评估Mesh组网路由协议的链路质量。
本发明作进一步改进，在所述步骤1中，还包括如下步骤，
步骤101：在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，源节点收到目标节点发送的OGM数据包后，检查该OGM数据包是否符合规范；
步骤102：当源节点检查到该OGM数据包符合规范时，源节点判断发送该OGM数据包的目标节点是否为相邻节点；
步骤103：当源节点判断发送该OGM数据包的目标节点为相邻节点时，源节点判断该OGM数据包是否为第一次收到；
步骤104：当源节点判断该OGM数据包为第一次收到时，根据该OGM数据包中获得的EQ值和RQ值，计算源节点和目标节点之间的原始TQ值，TQ＝EQ/RQ。
本发明作进一步改进，在所述步骤1中，EQ值为从源节点发送给邻居目标节点后转发回本节点的OGM数据包数，而RQ值为源节点接收到邻居目标节点的所有OGM数据包数。
本发明作进一步改进，在所述步骤2中，对信噪比进行归一化处理的归一化公式为
其中，Normalized SNR是归一化后的信噪比，MinSNR是信噪比的最小值，MaxSNR是信噪比的最大值。
本发明作进一步改进，在所述步骤101中，当源节点检查到该OGM数据包不符合规范时，丢弃该OGM数据包，结束本次TQ值计算。
本发明作进一步改进，在所述步骤102中，当源节点判断发送该OGM数据包的目标节点不为相邻节点时，丢弃该OGM数据包，结束本次TQ值计算。
本发明作进一步改进，在所述步骤103中，当源节点判断该OGM数据包不为第一次收到时，丢弃该OGM数据包，结束本次TQ值计算。
本发明作进一步改进，在所述步骤4中，含信噪比TQ值TQ_weighted更新到OGM数据包并转发给其他相邻节点，Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中的所有节点均获得含信噪比TQ值TQ_weighted，含信噪比TQ值TQ_weighted能够反映出当前Mesh组网路由协议的链路质量信息。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，计算原始的TQ值，计算信噪比并归一化处理，引入信噪比计算含信噪比TQ值TQ_weighted，根据含信噪比TQ值评估Mesh组网路由协议的链路质量，通过将信噪比引入到TQ值的计算中，可以提高BATMAN-adv协议对链路状况的敏感性，能够更全面、更准确的评估出Mesh组网路由协议的链路质量，进而能够更优化地选择路径，提高数据包传输的成功率，降低网络延迟，从而提升整体网络的性能，而且在应对复杂的通信环境和对链路质量有严格要求的场景中更具适应性，解决了现有技术中评估Mesh组网路由协议的链路质量未考虑周围环境信噪比导致评估不准确的问题。
附图说明
图1为本发明的一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法的流程图；
图2为本发明的一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
请参见图1-2，本发明的一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法包括如下步骤：
步骤1：计算原始的TQ值，在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，根据源节点和目标节点两个相邻节点之间传输的OGM数据包中获得的EQ值和RQ值，计算源节点和目标节点之间的原始TQ值，TQ＝EQ/RQ；EQ值为从源节点发送给邻居目标节点后转发回本节点的OGM数据包数，而RQ值为源节点接收到邻居目标节点的所有OGM数据包数。
步骤2：计算信噪比并归一化处理，在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，在节点之间进行周期性的信息交换和信号探测，测量获得每个节点接收到的信号强度RSSI和当前环境噪声强度，信号强度RSSI即Received signal strength indication的缩写，计算信噪比SNR，SNR＝RSSI-节点噪声强度，对信噪比进行归一化处理；对信噪比进行归一化处理的归一化公式为
其中，Normalized SNR是归一化后的信噪比，MinSNR是信噪比的最小值，MaxSNR是信噪比的最大值。在本实施例中，计算出信噪比SNR后，为了确保其在合适的范围内，需要进行信噪比的归一化处理，归一化可以将信噪比映射到一个标准的范围，这有助于提高信噪比在不同环境和设备之间的可比性。
步骤3：引入信噪比计算含信噪比TQ值，在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，计算源节点和目标节点之间的含信噪比TQ值TQ_weighted，TQ_weighted＝(1-SNR_weight)×TQ+SNR_weight×Normalized SNR，其中TQ是BATMAN-adv协议中源节点和目标节点之间的原始TQ值，SNR_weight是信噪比权重，Normalized SNR是归一化后的信噪比。在本实施例中，信噪比归一化后，将其引入信噪比权重是为了在TQ值的计算中更加重视信噪比对链路质量的影响，Mesh组网中，无论是RSSI还是当前节点噪声，都是一个动态变化的，因此信噪比权重是一个可调整的参数，也是根据实际网络条件来进行优化的。
步骤4：根据含信噪比TQ值评估Mesh组网路由协议的链路质量，根据含信噪比TQ值TQ_weighted更新Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中的路由表选项和所有节点排序，将含信噪比TQ值TQ_weighted更新到OGM数据包并转发给其他节点，含信噪比TQ值TQ_weighted用于评估Mesh组网路由协议的链路质量；含信噪比TQ值TQ_weighted更新到OGM数据包并转发给其他相邻节点，Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中的所有节点均获得含信噪比TQ值TQ_weighted，含信噪比TQ值TQ_weighted能够反映出当前Mesh组网路由协议的链路质量信息。在本实施例中，最后将获得的含信噪比TQ值TQ_weighted应用到BATMAN-adv路由协议中，通过OGM数据包转发给相邻节点，确保了网络中的所有节点都能够获得最新的链路质量信息，从而做出更智能的路由决策；通过将信噪比引入到TQ值的计算中，可以提高BATMAN-adv协议对链路状况的敏感性，能够更全面、更准确的评估出Mesh组网路由协议的链路质量，进而能够更优化地选择路径，提高数据包传输的成功率，降低网络延迟，从而提升整体网络的性能，而且在应对复杂的通信环境和对链路质量有严格要求的场景中更具适应性。
请参见图2，在所述步骤1中，还包括如下步骤，
步骤101：在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，源节点收到目标节点发送的OGM数据包后，检查该OGM数据包是否符合规范；当源节点检查到该OGM数据包不符合规范时，丢弃该OGM数据包，结束本次TQ值计算。
步骤102：当源节点检查到该OGM数据包符合规范时，源节点判断发送该OGM数据包的目标节点是否为相邻节点；当源节点判断发送该OGM数据包的目标节点不为相邻节点时，丢弃该OGM数据包，结束本次TQ值计算。
步骤103：当源节点判断发送该OGM数据包的目标节点为相邻节点时，源节点判断该OGM数据包是否为第一次收到；当源节点判断该OGM数据包不为第一次收到时，丢弃该OGM数据包，结束本次TQ值计算。
步骤104：当源节点判断该OGM数据包为第一次收到时，根据该OGM数据包中获得的EQ值和RQ值，计算源节点和目标节点之间的原始TQ值，TQ＝EQ/RQ。
由上可知，本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，计算原始的TQ值，计算信噪比并归一化处理，引入信噪比计算含信噪比TQ值TQ_weighted，根据含信噪比TQ值评估Mesh组网路由协议的链路质量，通过将信噪比引入到TQ值的计算中，可以提高BATMAN-adv协议对链路状况的敏感性，能够更全面、更准确的评估出Mesh组网路由协议的链路质量，进而能够更优化地选择路径，提高数据包传输的成功率，降低网络延迟，从而提升整体网络的性能，而且在应对复杂的通信环境和对链路质量有严格要求的场景中更具适应性，解决了现有技术中评估Mesh组网路由协议的链路质量未考虑周围环境信噪比导致评估不准确的问题。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1：计算原始的TQ值，在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，根据源节点和目标节点两个相邻节点之间传输的OGM数据包中获得的EQ值和RQ值，计算源节点和目标节点之间的原始TQ值，TQ＝EQ/RQ；
步骤2：计算信噪比并归一化处理，在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，在节点之间进行周期性的信息交换和信号探测，测量获得每个节点接收到的信号强度RSSI和当前环境噪声强度，计算信噪比SNR，SNR＝RSSI-节点噪声强度，对信噪比进行归一化处理；
步骤3：引入信噪比计算含信噪比TQ值，在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，计算源节点和目标节点之间的含信噪比TQ值TQ_weighted，TQ_weighted＝(1-SNR_weight)×TQ+SNR_weight×Normalized SNR，其中TQ是BATMAN-adv协议中源节点和目标节点之间的原始TQ值，SNR_weight是信噪比权重，Normalized SNR是归一化后的信噪比；
步骤4：根据含信噪比TQ值评估Mesh组网路由协议的链路质量，根据含信噪比TQ值TQ_weighted更新Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中的路由表选项和所有节点排序，将含信噪比TQ值TQ_weighted更新到OGM数据包并转发给其他节点，含信噪比TQ值TQ_weighted用于评估Mesh组网路由协议的链路质量。
2.如权利要求1所述的用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，其特征在于，在所述步骤1中，还包括如下步骤，
步骤101：在Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中，源节点收到目标节点发送的OGM数据包后，检查该OGM数据包是否符合规范；
步骤102：当源节点检查到该OGM数据包符合规范时，源节点判断发送该OGM数据包的目标节点是否为相邻节点；
步骤103：当源节点判断发送该OGM数据包的目标节点为相邻节点时，源节点判断该OGM数据包是否为第一次收到；
步骤104：当源节点判断该OGM数据包为第一次收到时，根据该OGM数据包中获得的EQ值和RQ值，计算源节点和目标节点之间的原始TQ值，TQ＝EQ/RQ。
3.如权利要求2所述的用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，其特征在于：在所述步骤1中，EQ值为从源节点发送给邻居目标节点后转发回本节点的OGM数据包数，而RQ值为源节点接收到邻居目标节点的所有OGM数据包数。
4.如权利要求3所述的用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，其特征在于：在所述步骤2中，对信噪比进行归一化处理的归一化公式为
其中，Normalized SNR是归一化后的信噪比，MinSNR是信噪比的最小值，MaxSNR是信噪比的最大值。
5.如权利要求4所述的用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，其特征在于：在所述步骤101中，当源节点检查到该OGM数据包不符合规范时，丢弃该OGM数据包，结束本次TQ值计算。
6.如权利要求5所述的用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，其特征在于：在所述步骤102中，当源节点判断发送该OGM数据包的目标节点不为相邻节点时，丢弃该OGM数据包，结束本次TQ值计算。
7.如权利要求6所述的用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，其特征在于：在所述步骤103中，当源节点判断该OGM数据包不为第一次收到时，丢弃该OGM数据包，结束本次TQ值计算。
8.如权利要求7所述的用于Mesh组网路由协议的链路质量评估方法，其特征在于：在所述步骤4中，含信噪比TQ值TQ_weighted更新到OGM数据包并转发给其他相邻节点，Mesh组网的BATMAN-adv路由协议链路中的所有节点均获得含信噪比TQ值TQ_weighted，含信噪比TQ值TQ_weighted能够反映出当前Mesh组网路由协议的链路质量信息。
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