CN1853376A - Ad hoc 无线通信系统中的最小代价路由查找 - Google Patents

Abstract

按照本发明的一种在无线通信体系中由一个移动终端执行的路由选择方法，包括步骤：(i)接收来自另一移动终端的到达目的移动终端的路由探测信号；(ii)根据该路由探测信号和系统性能参数，计算经由该移动终端到达目的移动终端的路由开销；(iii)根据所计算的路由开销，向该另一移动终端发送回应消息。在该方法中，通过利用路径上的跳数，对路由的开销进行加权，以解决逐跳最优化时带来的问题。

Description

AD HOC无线通信系统中的最小代价路由查找

技术领域

本发明涉及一种无线通信体系中的通信方法，尤其涉及一种在通信过程中的路由选择方法以及执行该方法的移动终端。

技术背景

无所不在的计算能力与随时随地的信息接入，无线网络在默默地为人类提供这些服务的同时，日益成为当今社会生活中一个不可或缺的成员。

目前的无线网络主要存在两种形式，一种是基于固定基础设施的移动无线网络，如蜂窝网络和无线局域网络(WLAN)；另一种是没有固定基础设施的无线网络，如移动ad hoc网络(临时移动网络)。通常，在基于固定基础设施的移动无线网络中，基站或接入点的覆盖范围决定了一个小区的大小，驻留在小区中的移动节点(移动终端)，与距离最近的网桥(基站或接入点)连接，并与该最近的网桥直接进行通信；而在移动ad hoc网络中，移动节点是自组织的，当正在通信的两个移动节点之间的距离超出无线范围时，只要这两个移动节点通过作为路由器的中间移动节点，可以将信息从源移动节点传送到目的移动节点，则这两个移动节点仍能维持彼此间的通信。在基于固定基础设施的移动无线网络中，由于移动节点与基站或接入点是直接连接的，因此，基于固定基础设施的移动无线网络可以被看作是单跳网络(one hop network)；而在移动ad hoc网络中，由于两个需要通信的移动节点之间常常没有直接的链路而需要其他移动节点的多次中继转发，因此移动ad hoc网络也被称为多跳网络(multihop network)。

由于潜在的易于拓展性，移动ad hoc网络的应用范围正逐渐扩大，其中包括：个域网络(PAN)、家域网络(HAN)、军用环境和搜索营救行动等许多领域；由于将移动节点与基站之间直接的单跳链路变为与其他作为中继转发的移动节点之间的多跳链路，理论上，移动ad hoc网络的总发射功率可以降低，从而进一步增加其网络容量，因此采用ad hoc组网，尤其是应用中继转发通信机制，正成为一种引人关注的途径，通过这种途径，可以扩大蜂窝网络的覆盖范围和提高蜂窝网络的系统容量，图1是在蜂窝通信系统中应用ad hoc和多跳概念的一个示例。此外，还可以将移动ad hoc网络应用于高速无线局域网络(WLAN)中，以解决高速WLAN网络容量有限的问题。

由于移动ad hoc网络具有广泛和潜在的应用价值，因此，针对这一领域的研究与开发工作目前正在世界范围内蓬勃展开。但是，众所周知，移动ad hoc网络的益处，是以一些额外的组网复杂性为代价获得的，尤其是采用无线路由算法支持动态拓扑结构。在移动和无线领域，积极的针对无线路由的研究已经持续了至少十年。作为移动和无线技术的增强技术，这一领域正在得到越来越多的关注，而且越来越多的企业和组织，如IETF(Internet工程任务组)的MANET(移动专网工作组：mobile ad hoc networking)工作组、ATM Forum的移动ATM(异步传输模式)，在第三代移动通信系统等无线标准中作出了许多努力，致力于动态拓扑结构的无线路由算法的研究。尽管对adhoc路由协议给予了足够的重视，但是迄今还没有一个协议可以适用于所有的应用。在移动ad hoc网络中，由于节点的移动性，无线路由仍旧是这一领域中具有挑战性的研究课题。

移动ad hoc网络中的路由选择问题比传统网络更具有挑战性，其主要原因在于：第一，传统的解决方案(如基于固定基础设施的蜂窝网络中的方案)都是假定网络拓扑结构是相对稳定的，而移动ad hoc网络(具有多跳和能够实现ad hoc功能的基于固定基础设施的系统和没有固定基础设施的系统)的拓扑是不断变化的；第二，传统的路由方案依赖于保存在某些网络节点或特定管理节点中的分布式路由数据库，而对于移动ad hoc网络，节点不可能永久存储路由信息，而且它们存储的信息也并不是一直真实可靠的。因此，在传统的基于固定基础设施的蜂窝网络中，路由计算通常是集中的且易于实现，而在移动ad hoc网络中，由于集中路由计算在动态网络(即便是相当小的网络)中是不可能实现的，所以路由的计算必须是分布的。

在移动ad hoc网络中，常规的分布路由可以通过Bellman-Ford算法实现。在该方法中，一个移动节点，将经由该移动节点到达目的节点的路由开销告之其他节点，其他节点通过将收到的来自该移动节点的回应消息中包含的该路由开销与各其他节点到该移动节点的路由开销进行合并而计算到达目的节点的总的路由开销，源节点将选择到达目的节点的总路由开销最低的路由节点作为中继节点。目前绝大部分的路由协议和算法都是在Bellman-Ford算法的基础上派生的，只是各协议和算法强调的开销重点不同，如：有的算法侧重路由的系统开销(overhead)，有的侧重数据包的延迟(latency)、电池消耗、发射功率、存储容量，还有的侧重系统的稳定性等。

图2显示了上述Bellman-Ford算法的基本思想。图中的圆圈表示移动节点，圆圈之间的连线表示存在的无线链路，而连线上的数字表示从圆圈所代表的移动节点在此无线连接上转发数据包时的跳开销(hop cost)。该跳开销可以是该跳(或节点)的一个或一组性能参数，如：路由的系统开销、转发数据包的延迟、电池消耗、发射功率、存储容量，节点移动性等，且不同的开销被规范为具有相同权重的度量单位。

下面，以从源节点A到目的节点T的路由选择为例，说明上述Bellman-Ford算法的原理。

首先，在描述路由选择方法之前，假设该网络系统满足如下三个条件：

(1)节点A以不同发射功率发射的路由探测信号(probing)可以到达不同射程的节点。

(2)节点A可以具有或不具有直接到达节点T的链路。当开销值超过某一设定值时，该链路可以认为实际不能到达目的节点。

(3)当某一节点X1到某一节点X2之间的链路开销较低时，可以降低发送节点的发射功率以减少系统的干扰。

基于上述三个假定条件，从源节点A到目的节点T的最佳(最低开销)路由选择过程，包括步骤：

(1)节点A以某一发射功率发送路由探测信号，接收到该路由探测信号的节点，若具有到达节点T的路径，则向节点A发送回应消息，若不具备到达节点T的路由列表，则转发该路由探测信号。在图2中，节点B和节点G分别收到来自节点A的该路由探测信号。

(2)节点B或节点G查看各自的路由列表，若其路由列表中具有到达节点T的路径，则将相关的路由列表发送给节点A，若在其路由列表中没有可得的到达节点T的路径，则转发该路由探测信号。在图2中，节点C和节点H分别收到来自节点B和节点G转发的该路由探测信号。

(3)对于节点C，有两条到达节点T的路径，分别是C-D-T(8+8)和C-T(22)。经过比较，节点C将具有最低路由开销的路径C-D-T(16)返回给节点B。当然，节点C也可以将到达节点T的两条路径都返回给节点B。

(4)节点B将把到达节点T的最佳路径B-C-D-T(10+16)返回给节点A。当然，节点B也可以将到达节点T的所有路径B-T(40)、B-C-D-T(26)和B-C-T(32)都返回给节点A。

(5)类似节点B，节点G将把到达节点T的最佳路径G-H-I-J-T(27)返回给节点A，或将到达节点T的所有路径G-T(42)、G-H-K(32)和G-H-I-J-T(27)都返回给节点A。

(6)节点A经上述探测过程获得到达节点T的路径。若收到路由探测信号的节点仅向涉及的转发节点返回最低开销的路径，则节点A将得到A-G-H-I-J-T(35)、A-B-C-D-T(46)和A-T(120)三条路径，若收到路由探测信号的节点向涉及的转发节点返回所有可能的路径，则节点A将收到七条路径，如表1所示。

(7)按照最低路由开销的原则，节点A将选择A-G-H-I-J-T(35)作为到达节点T的当前路径，而不管数据在经由该路径传送的过程中每经历一跳的无线链路，所带来的开销和对系统的影响。

上述路由开销的计算，可以由公式(1)表示

$f_{\cos t\_\mathrm{dbf}}=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)---\left(1\right)$

其中：n＝1，2，...，N是路径上每跳的序号，N是该路径上总的跳数，C(n)是对应第n跳的开销，如发射功率、节点延迟等。

表1是基于Bellman-Ford算法，从移动节点A到移动节点T的路径计算和选择的总结。表1中的第一列，列出了从源移动节点A到目的节点T的所有可能路径，第二列到第六列是路由列表中所涉及的节点间的跳开销，第七列是该相应路径的跳数，最后一列是基于Bellman-Ford算法，各路径的所有跳的总的开销计算结果。按照最低路由开销的原则，A-G-H-I-J-T应是最佳的路径，该路径仅占有35个度量单位的开销，而其他路径均高于35个度量单位的开销(具有相同度量单位的开销的路径，被认为具有相同的品质，而不管每个路径中所包含的跳数)。

表1

路由节点列表	第1跳	第2跳	第3跳	第4跳	第5跳	跳数	总开销
								A-T	120					1	120
A-B-T	20	40				2	60
								A-G-T	8	42				2	50
A-B-C-T	20	10	22			3	52
								A-B-C-D-T	20	10	8	8		4	46
A-G-H-K-T	8	6	20	6		4	40
								A-G-H-I-J-T	8	6	5	8	8	5	35

Bellman-Ford及其派生的各种算法，的确为逐跳(hop-by-hop)的最佳路由计算以挑选最低路由开销，提供了一种良好的解决方案。然而，由于该开销是逐跳确定的，并且在各跳中确定开销时仅涉及对应的节点及其对应节点间的无线链路，因此，这里的开销没有考虑到引入新的一跳时对系统性能产生的影响。另外，这些算法隐含了总开销与所有单跳链路开销之间的关系是线性关系的假设，但是这种假设并不总是成立的，例如：对于路径上的所有节点，象节点的发射功率(dB)或数据包延迟这样的开销是线性的，但是对于其他的性能参数，由于以下的一些原因，存在着一些例外的情况：

(1)当路径包含多个移动节点时，整个路径连接的可能性是基于每一跳连接可能性的产物，即：当所有涉及的链路被合并为一个整体路径时，每一跳的连接可能性的关系是相乘的关系。当由于移动性导致拓扑的改变而使得所选的最佳路径中断时，需要付出更多的代价来寻找新的路径。路径上的跳数越多，意味着连接的可能性越低，为维持路径所需要做出的努力就越多。

(2)当路径中引入一个新的节点时，该节点将转发数据，或将相邻节点的列表返回给上一步的节点，这个操作类似于节点树的扩展，此时，用于路径找寻和维护的资源开销将是非线性的增长。

(3)当数据包从源节点转发到目的节点时，该服务所需的资源取决于当前存在的路径的跳数。该资源开销的增长也取决于当前系统的负载和当前存在的路径的跳数。

如上所述，由于无线路由的开销不仅涉及每一跳的无线链路的开销，而且还与链路中包含的跳数有关，因此，使用现有的Bellman-Ford算法，在进行路径最佳选择时，尚存在着不足之处。

发明内容

本发明提出了一种新的路由选择方法以及执行该方法的移动终端，在该新的路由选择方法中，通过利用路径上的跳数，对路由的开销进行加权，以解决逐跳最优化时带来的问题。

按照本发明的一种在无线通信体系中由一个移动终端执行的路由选择方法，包括步骤：(i)接收来自另一移动终端的到达目的移动终端的路由探测信号；(ii)根据该路由探测信号和系统性能参数，计算经由该移动终端到达目的移动终端的路由开销；(iii)根据所计算的路由开销，向该另一移动终端发送回应消息。

附图简述

图1是在蜂窝通信系统中应用多跳概念的一个示意图；

图2是基于Bellman-Ford算法的路由选择示意图；

图3是按照本发明的路由选择示意图。

发明详述

本发明提出的新的路由方法，仍旧是基于分布式Bellman-Ford路由算法，但是在计算路由开销时，引入了利用跳数进行加权的方法。这种新的路由方法的基本思想是：按照开销性能参数的不同特性，将路由开销划分为逐跳开销(one by one cost)和总跳数开销(hop-in-allcost)，可以由公式(2)表示：

$f_{\cos t\_\mathrm{new}}=f_1\left(N\right)+f_2\left(N\right)\·\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)---\left(2\right)$

其中：n＝1，2，...，N是路径上每跳的序号，N是该路径上总的跳数，C(n)是对应第n跳的开销，该开销可以考虑多个参数，如发射功率、节点延迟等。f₁(N)是系统性能的开销补偿函数，如系统资源开销的补偿。f₂(N)是链路性能的开销调整函数，如链路连接或潜在干扰的调节函数。f₁(N)和f₂(N)都可以通过实验确定或由目前系统参数确定。当f₁(N)＝0且f₂(N)＝1时，该新的路由方法将收敛为分布式Bellman-Ford路由算法。考虑到所有的性能参数，C(n)将表示为如下方式：

C(n)＝w_pf_p(P_l)+w_df_d(Delay)+w_bf_b(Battery)+w_cf_pc(Proc_capability)    (3)+w_mf_m(memory)+w_mbf_mb(mobility)

在上述公式(3)中，w_x表示每种性能参数的权重，f_x是考虑到在路由选择中性能参数和测量值之间映射关系的函数。其中，w_p是发射功率的权重，w_d是传播延迟的权重，w_b是节点电池电量的权重，w_c是节点处理能力的权重，w_m是节点存储能力的权重，w_mb是节点移动性的权重。还可以将其他性能参数加入到该公式中。P_t是第n跳的发射功率，Delay是第n条链路的发送延迟，Battery是作为中继转发的第n个节点的电池电量，Proc_capability是第n个节点的处理能力，memory是第n个节点的存储空间，mobility是第n个节点的移动性(可以利用移动矢量对该节点进行测量)。

上述所有的权重w_x和包括f₁、f₂在内的映射函数，都可以通过实验和网络的状态确定，这里仅列举一个简单的例子，说明本发明的路由方法。在本发明的实施例中，只考虑三个因素：总发射功率、总延迟和系统开销(overhead)，假设所有的映射函数满足以下条件：

$f_p\left(P_t\right)=\frac{P_t}{P_b}---\left(4\right)$

公式中P_b是设置的基本发射功率，P_t是该节点的发射功率。

$f_d\left(\mathrm{Delay}\right)=\frac{\mathrm{Delay}}{{\mathrm{Delay}}_b}---\left(5\right)$

公式中Delay是链路的发送延迟，Delay_b是设置的基本发送延迟。

假设所有的权重满足以下关系：

w_p＝0.6，w_d＝0.4，w_b＝0.0，w_c＝0.0，w_m＝0.0，w_mb＝0.0

若将每个直接的链路表示为X→Y(a，b，c，d，e，f)，a代表节点X与节点Y之间的f_p，b代表节点X与节点Y之间的f_d，c代表节点Y的f_b，d代表节点Y的f_pc，e代表节点Y的f_m，f代表相对于节点X，节点Y的f_mb。若节点Y是目的节点，则f_b、f_pc、f_m均为0。在本发明的实施例中，由于只考虑总发射功率和总延迟，因此每个直接的链路表示为X→Y(a，b)。

为了清楚地说明本发明的路由选择方法，可以将f₁(N)和f₂(N)简单地假定为：

f₁(N)＝2^N-1                    (6)

f₂(N)＝1                        (7)

因此，公式(2)简化为：

$f_{\cos t\_\mathrm{new}}=f_1\left(N\right)+f_2\left(N\right)\·\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)=2^{N-1}+\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)---\left(8\right)$

f₁(N)可以解释为引入新的一跳带来的系统资源开销，显然其值随着总跳数的增加而增加。C(N)可以解释为克服两个节点间路径损耗的发射功率开销，f₂(N)＝1表示假定没有对各跳进行逐跳的加权。

在下文中，以附图3为例，描述按照本发明的方法，从节点A到节点T的路由选择过程。

假定图3中各节点具有相同的处理能力，且各节点所处的信道环境相同(如各节点均处于自由空间)，则可以将图中的各节点表示为如下的形式：

A→G(5，30)

∑C(n)＝0.6*5+0.4*30＝15

G→H(11，10)

∑C(n)＝0.6*11+0.4*10＝10.6

H→K(91，30)

∑C(n)＝0.6*91+0.4*30＝66.6

K→T(26，20)

∑C(n)＝0.6*26+0.4*20＝23.6

H→I(20，20)

∑C(n)＝0.6*20+0.4*20＝20

I→J(14，30)

∑C(n)＝0.6*14+0.4*30＝20.4

J→T(13，10)

∑C(n)＝0.6*13+0.4*10＝11.8

G→T(270，50)

∑C(n)＝0.6*270+0.4*50＝182

A→T(393，70)

∑C(n)＝0.6*393+0.4*70＝263.8

B→T(249，50)

∑C(n)＝0.6*249+0.4*50＝169.4

B→C(27，20)

∑C(n)＝0.6*27+0.4*20＝24.2

C→E(5，20)

∑C(n)＝0.6*5+0.4*20＝11

C→D(13，20)

∑C(n)＝0.6*13+0.4*20＝15.8

C→T(41，40)

∑C(n)＝0.6*41+0.4*40＝40.6

D→F(11，20)

∑C(n)＝0.6*11+0.4*20＝14.6

E→F(44，40)

∑C(n)＝0.6*44+0.4*40＝42.4

A→B(14，30)

∑C(n)＝0.6*14+0.4*30＝20.4

D→T(58，40)

∑C(n)＝0.6*58+0.4*40＝50.8

在上述假定的条件下，从源节点A到目的节点T的最佳路径选择过程，包括以下步骤：

(1)节点A以某一发射功率发送路由探测信号，接收到该路由探测信号的节点，若具有到达节点T的路径，则向节点A发送回应消息，若不具备到达节点T的路由列表，则转发该路由探测信号。在图3中，节点B和节点G分别收到来自节点A的该路由探测信号。

(2)节点B或节点G查看各自的路由列表，若其路由列表中具有到达节点T的路径，则将相关的路由列表发送给节点A，若在其路由列表中没有可得的到达节点T的路径，则转发该路由探测信号。在图3中，节点C和节点H分别收到来自节点B和节点G转发的该路由探测信号。

(3)对于节点C，有两条到达节点T的路径，分别是C-D-T和C-T。当对这两条路径进行比较时，不仅要计入到达节点C的链路开销(A-B-C)，而且还要并入路由探测信号转发路径的情况(开销和跳数)。若只将最低路由开销的路径返回给路由探测信号转发节点(节点B)，则将在节点C处进行路由开销的计算；而若所有可能的路径都要返回给路由探测信号转发节点(节点B)，从而传送给源节点(节点A)，则将在节点A处进行路由开销的计算。当在节点C处进行路由开销的计算时，节点C所收到的路由探测信号中应包含探测转发路由信息(各跳的开销和跳数)，而若在节点A处进行路由开销的计算，则可以选择是否在路由探测信号中应包含探测转发路由信息。无论是在节点C处计算路由开销，还是在节点A处计算路由开销，都必需遵循公式(2)，即：计算得到的开销是整条路径的开销，该整条的路径应包括两个部分：从源节点A到当前节点C的路径和从当前节点C到目的节点T的路径。

(i)对于路径A-B-C-D-T

N＝4， $\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)=20.4+24.2+15.8+50.8=111.2$

f_{cost_new}＝2^4-1+111.2＝119.2

(ii)对于A-B-C-T

N＝3， $\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)=20.4+24.2+40.6=85.2$

f_{cost_new}＝2^3-1+85.2＝89.2

按照最低路由开销的原则，节点C将向节点B返回路径A-B-C-T，作为经由节点C的最低开销路径。当然，节点C也可以将到达节点T的两条路径C-T和C-D-T的链路开销和跳数都返回给节点B，从而经由节点B，在节点A处分别计算得到路径A-B-C-T(89.2)和A-B-C-D-T(119.2)的路由开销。

(4)类似节点C，节点B将按照公式(8)，计算所有可能到达节点T的路径的开销。实际上，经由节点C的路径开销的计算结果是可以得到的，该结果包含在节点C给节点B的回应消息中。因此，节点B只需计算路径A-B-T的有关开销即可：

对于路径A-B-T，

N＝2， $\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)=20.4+169.4=189.8$

f_{cost_new}＝2^2-1+189.8＝191.8

与路径A-B-C-T的开销相比，经由节点B到达目的节点T的路径是经由节点C的路径，即：路径A-B-C-T将作为经由节点B的最低开销路径，返回给源节点A。

若各个可能路径的开销的计算在源节点A处进行，则节点B也可以将经由节点B的各个路径(A-B-T、A-B-C-T、A-B-C-D-T)的链路开销和跳数，都返回给节点A，以在节点A处分别计算可能得到的各路径的路由开销。

(5)类似节点B，节点G也将按照公式(8)计算所有可能达到节点T的路径的开销。节点G向节点H转发路由探测信号。若节点H具有到达目的节点T的路由列表，则由节点H执行的开销计算应包含两个部分：从源节点A到达当前节点H(A-G-H)的探测转发路由信息(开销和跳数)，以及从当前节点H到达目的节点T的潜在路径(H-K-T和H-I-J-T)的信息(开销和跳数)。

(i)对于路径A-G-H-I-J-T

N＝5， $\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)=15+10.6+20+20.4+11.8=77.8$

f_{cost_new}＝2^5-1+77.8＝93.8

(ii)对于路径A-G-H-K-T

N＝4， $\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)=15+10.6+66.6+23.6=115.8$

f_{cost_new}＝2^4-1+115.8＝123.8

虽然路径A-G-H-I-J-T比路径A-G-H-K-T的跳数多，但是路径A-G-H-I-J-T的逐跳的开销之和低于路径A-G-H-K-T的逐跳的开销总数，因此，按照最低路由开销的原则，路径A-G-H-I-J-T将作为经由节点G的最低开销路径返回给节点A。

若各个可能路径的开销的计算不是在各转发节点处进行，而是在源节点A处进行，类似节点B，节点G将经由节点G的各个可能路径(A-G-T、A-G-H-I-J-T、A-G-H-K-T)的链路开销和跳数，都返回给节点A，以在节点A处分别计算可能得到的各路径的路由开销。

(6)节点B和节点G分别将各自的最低开销的路径返回给节点A。节点A将所有返回的具有最低开销的路径进行比较，以选择具有最低开销的路径作为到达节点T的最佳路径。在本发明的该实施例中，路径A-B-C-T被选为最佳路径。

若在源节点A处计算各路径的开销，则所有潜在的到达目的节点的路径的开销和跳数，都将经由各转发节点返回给源节点A，然后，在节点A处分别计算可能得到的各路径的路由开销，以选择具有最低开销的路径作为到达节点T的最佳路径。

表2列出了从源节点A到达目的节点T的各个潜在路径的情况，由图中数据可以看出，最佳路径的选择不仅取决于逐跳开销的总和，而且还附加了与路径跳数直接相关的总跳数开销。

表2

路由节点列表	H1	H2	H3	H4	H5	逐跳开销	跳数	总跳数开销	总开销
										A-T	263.8					263.8	1	1	264.8
A-B-T	20.4	169.4				189.8	2	2	191.8
										A-G-T	15	182				197	2	2	199
A-B-C-T	20.4	24.2	40.6			85.2	3	4	89.2
										A-B-C-D-T	20.4	24.2	15.8	50.8		111.2	4	8	119.2
A-G-H-K-T	15	10.6	66.6	23.6		115.8	4	8	123.8
										A-G-H-I-J-T	15	10.6	20	20.4	11.8	77.8	5	16	93.8

虽然在上述实施例中，f₁(N)、f₂(N)和C(n)的物理特性和函数定义是假定的，但是，可以根据实际应用和系统性能特点，将其解释为不同方式下的不同的系统参数。例如：f₁(N)可以解释为用于路径找寻和维持的平均系统开销，f₂(N)可以解释为路径的总延迟。

上述本发明的路由选择方法，可以采用移动终端中的计算机软件实现，也可以采用计算机硬件实现，或采用计算机软硬件结合的方式实现。

有意效果

综上所述，由于在本发明的无线路由方法中，引入了路径跳数对路由开销的影响，即：通过反映系统性能参数的函数f₁(N)和f₂(N)，对路由的开销进行加权，从而优化了系统的性能。同时，根据不同性能参数的侧重点不同，通过调整函数f₁(N)和f₂(N)，可以调节路由选择的优先原则。此外，通过调整函数f₁(N)和f₂(N)，本发明的路由选择方法可以限定路径的跳数，以防止路由探测泛滥，有助于路由收敛，从而使得路径找寻更加容易。

本发明虽然以移动ad hoc网络为例，描述了用于在无线通信系统中的分布无线路由方法，但本领域技术人员应当可以理解，该方法应当不限于应用在移动ad hoc网络中，该方法和执行该方法的移动终端还适用于具有ad hoc或多跳功能的蜂窝移动通信系统和无线局域网络WLAN中。

虽然本发明一直结合特定的实施例进行描述，但是显而易见的是根据前述的描述，许多替换、修改或变更对于本领域的技术人员来说都是明显的。因此，本发明旨在包括落在所附的权利要求书的本质和范围中的所有的这种的替换、修改或变更。

Claims (22)

1、一种在无线通信体系中由一个移动终端执行的路由选择方法，包括步骤：

(i)接收来自另一移动终端的到达目的移动终端的路由探测信号；

(ii)根据该路由探测信号和系统性能参数，计算经由该移动终端到达目的移动终端的路由开销；

(iii)根据所计算的路由开销，向该另一移动终端发送回应消息。

2、如权利要求1所述的方法，还包括步骤：

向该移动终端的路由列表中的其他移动终端转发所述路由探测信号；

根据来自所述其他移动终端的回应消息，得到经由所述其他移动终端到达目的移动终端的各路由开销；

其中步骤(iii)包括：

将所述计算的路由开销与所述得到的各路由开销进行比较；

根据比较结果，向所述另一移动终端发送回应消息。

3、如权利要求1所述的方法，还包括步骤：

向该移动终端的路由列表中的各移动终端发送一个路由探测信号；

根据收到的来自所述各移动终端的回应消息，选择到达目的移动终端的链路。

4、如权利要求2所述的方法，还包括步骤：

向该移动终端的路由列表中的各移动终端发送一个路由探测信号；

根据收到的来自所述各移动终端的回应消息，选择到达目的移动终端的链路。

5、如上述任意权利要求所述的方法，其中：

所述的系统性能参数至少包括从源移动终端经由该移动终端而到达目的移动终端的无线链路所包含的跳数；

所述的路由探测信号包括从源移动终端到达该移动终端的各跳的路由开销。

6、如权利要求5所述的方法，其中步骤(ii)是根据以下公式计算：

$f_{\cos t\_\mathrm{new}}=f_1\left(N\right)+f_2\left(N\right)\·\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right),$ 其中：

f_{cost_new}：路由开销

N：从源移动终端经由该移动终端而到达目的移动终端的无线链路所包含的跳数

f₁(N)：系统性能的开销补偿函数

f₂(N)：链路性能的开销调整函数

n：该无线链路的跳数序列

C(n)：对应第n跳的无线路由开销。

7、如权利要求6所述的方法，其中所述系统性能的开销补偿函数f₁(N)为2^N-1。

8、一种在无线通信体系中由一个移动终端执行的路由选择方法，包括步骤：

(i)向该移动终端的路由列表中的各移动终端发送一个路由探测信号；

(ii)根据收到的来自所述各移动终端的回应消息和系统性能参数，计算经由各移动终端到达目的移动终端的路由开销；

(iii)对各所述路由开销进行比较，以选择到达目的移动终端的链路。

9、如权利要求8所述的方法，还包括步骤：

接收来自另一移动终端的路由探测信号；

将有关经由该移动终端到达目的移动终端的路由开销的信息，发送给该另一移动终端。

10、如权利要求8所述的方法，还包括步骤：

向该移动终端的路由列表中的其他移动终端转发所述路由探测信号；

根据来自所述其他移动终端的回应消息，将有关经由所述其他移动终端到达目的移动终端的路由开销的信息，发送给向该移动终端发送路由探测信号的移动终端。

11、如权利要求9所述的方法，还包括步骤：

向该移动终端的路由列表中的其他移动终端转发所述路由探测信号；

根据来自所述其他移动终端的回应消息，将有关经由所述其他移动终端到达目的移动终端的路由开销的信息，发送给该另一移动终端。

12、如上述权利要求8至11中任意权利要求所述的方法，其中：

所述的系统性能参数至少包括从源移动终端经由该移动终端而到达目的移动终端的无线链路所包含的跳数。

13、如权利要求12所述的方法，其中步骤(ii)可以根据以下公式计算：

$f_{\cos t\_\mathrm{new}}=f_1\left(N\right)+f_2\left(N\right)\·\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)$

f_{cost_new}：路由开销

N：从源移动终端经由该移动终端而到达目的移动终端的无线链路所包含的跳数

f₁(N)：系统性能的开销补偿函数

f₂(N)：链路性能的开销调整函数

n：该无线链路的跳数序列

C(n)：对应第n跳的无线路由开销。

14、如权利要求13所述的方法，其中所述系统性能的开销补偿函数f₁(N)为2^N-1。

15、一种移动终端，包括：

一个接收装置，用于接收来自另一移动终端的到达目的移动终端的路由探测信号；

一个计算装置，用于根据该路由探测信号和系统性能参数，计算经由该移动终端到达目的移动终端的路由开销；

一个发送装置，用于根据所计算的路由开销，向该另一移动终端发送回应消息。

16、如权利要求15所述的移动终端，还包括：

一个转发装置，用于向该移动终端的路由列表中的其他移动终端转发所述路由探测信号；

一个获取装置，根据来自所述其他移动终端的回应消息，获取经由所述其他移动终端到达目的移动终端的各路由开销；

一个比较装置，用于将所述计算的路由开销与获取的各路由开销进行比较；

根据比较结果，所述发送装置向所述另一移动终端发送回应消息。

17、如权利要求15或16所述的移动终端，其中所述发送装置向该移动终端的路由列表中的各移动终端发送一个路由探测信号，该移动终端还包括：

一个选择装置，用于根据所述接收装置收到的来自所述各移动终端的回应消息，选择到达目的移动终端的链路。

18、如权利要求15或16所述的移动终端，其中：

所述的系统性能参数至少包括从源移动终端经由该移动终端而到达目的移动终端的无线链路所包含的跳数；

所述的路由探测信号包括从源移动终端到达该移动终端的各跳的路由开销。

19、如权利要求18所述的移动终端，其中所述计算装置是根据以下公式计算路由开销的：

$f_{\cos t\_\mathrm{new}}=f_1\left(N\right)+f_2\left(N\right)\·\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right),$ 其中：

f_{cost_new}：路由开销

N：从源移动终端经由该移动终端而到达目的移动终端的无线链路所包含的跳数

f₁(N)：系统性能的开销补偿函数

f₂(N)：链路性能的开销调整函数

n：该无线链路的跳数序列

C(n)：对应第n跳的无线路由开销。

20、一种移动终端，包括：

一个发送装置，用于向该移动终端的路由列表中的各移动终端发送一个路由探测信号；

一个计算装置，用于根据来自所述各移动终端的回应消息和系统性能参数，计算经由各移动终端到达目的移动终端的路由开销；

一个比较装置，用于对各所述路由开销进行比较，以选择到达目的移动终端的链路。

21、如权利要求20所述的移动终端，其中：所述的系统性能参数至少包括从源移动终端经由该移动终端而到达目的移动终端的无线链路所包含的跳数。

22、如权利要求21所述的移动终端，其中所述计算装置是根据以下公式计算路由开销的：

$f_{\cos t\_\mathrm{new}}=f_1\left(N\right)+f_2\left(N\right)\·\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C\left(n\right)$

f_{cost_new}：路由开销

N：从源移动终端经由该移动终端而到达目的移动终端的无线链路所包含的跳数

f₁(N)：系统性能的开销补偿函数

f₂(N)：链路性能的开销调整函数

n：该无线链路的跳数序列

C(n)：对应第n跳的无线路由开销。

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