TWI234970B - Method and system for route selection and method for route reconstruction - Google Patents

Description

1234970 發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明係有關於一種路由選擇方法，且特別有關於應 用於隨意無線網路（Ad Hoc Wireless Networks)中之混: 主動式與反應式的路由選擇方法。 【先前技術】 多點跳接行動（Multihop mobile)或隨意（ad hoc 2無線網路可在沒有基礎架構的情況下部署（)， 路令之節點可任意移動或安排’因此其網路拓樸並不固 定，，常做不可預期的改變。每一節點在該網路中可以是 路由器也疋主機，當封包欲從來源節點傳送至目標節點， 2目標節點又不在來源節點的傳送範圍内時，則該封包可 能要經由多個中繼節點（intermediate n〇de)才可傳送 到目標節點。 為以

般來說’隨意（ad hoc )無線網路的繞徑協定可分 下三種··主動式（proactive)、反應式（Reactive 主動 / 反應混合式（Hybrid Proactive/Reactive 二主動式路由選擇方法：根據各節點定期的交換路由資 =及連結情形，算出到其他節點的路由。然而，當網路規 j炎大，將會造成控制汛息量過大或無法及時求得正確路 由。 反應式（或稱需求待命型on_demand)路由選擇方 法：節點並不主動計算到所有其他節點的路由，也不會主 動將其連結狀態傳送至網路’而是等到有資料需要傳送給

1234970 五、發明說明（2) 其他節點時， 目大量減少， 大。雖然反應 量，但由於其 訊’當網路拓 時’便會造成 才會被發現， 新之路由也會 主動/反 動式兩種路由 §己錄附近節點 時能立刻得到 只讓網路裡少 動式路由選擇 徑資訊，且不 找尋路由，其 Zone Routing 出路由。 )無線網 以減少需 有其他節 得原來正 疼一定要 料封包， 息與時間 方法：結 讓網路裡 個節點要 要和較遠 尋的工作 其不需維 方法需大 區域繞徑 才去收集資訊並算 使得隨意（ad hoe 式路由選擇方法可 並不試圖維持到所 樸發生改變，而使 錯誤。且這樣的錯 造成過多的遺失資 需要大量的控制訊 應混合式路由選擇 選擇方式，一方面 的路由資訊，當一 路由資訊，而如果 數節點參與路由找 方法更具擴充性， 像反應式路由選擇 中較具代表性的為 Protocol ) 〇 因此控制訊息數 路規模能夠擴 要的控制訊息 點的正確路由資 確的路由失效 等到傳送資料時 而且重新求取更 〇 合了主動式與反 的一個節點隨時 和鄰近節點溝通 的節點連結時， 。其優點為比主 護所有節點的繞 量的控制訊息以 協定（ZRP ， 然而，區域繞徑協定定義_個節點n鄰近 以内的所有其他節點，成為n的繞徑區域 ^由於每個節點，都有自己不同的相鄰節 7 繞徑協定裡，整個網路就是許多重疊的繞徑^此= 節點η傳送封包至-目標節點’則可能要搜尋許 ^ 域中之，點才可完成封包的傳送。此外，#_個來:二 和目標即點不在同一繞徑區域時，來源節點利―用廣播的^

1234970 五、發明說明（3) 式’也就是將路 點之繞徑區域邊 目榡節點是否在 播，直到找到為 用通訊頻寬。 【發明内容】 有鑑於此， %由選擇方法， 5艮息量，同時在 由〇 基於上述目 選擇方法。將一 少一第一叢集及 —叢集包括複數 中之一來源節點 來源節點之連結 目榡節點位於第 —略由，將資料 第一叢集，則來 集之第一橋接節 尋到達上述目標 連結表得知目標 得到達目標節點 路由要求封包， 由要求（ 緣的所有 其繞經區 止。這樣 本發明之 減少了主 拓樸改變 的，本發 隨意無線 = ute reqiuest )送給在來源節 節點，每一節點檢查所欲查詢的 域内，如果沒有，就繼續進行廣 的方式可能會浪費許多時間及= 目的在提供一種隨意無線網路之 動式路由選擇方法所需要的控制 時’也能快速的求得替代的路 一第二叢 郎點，且 欲發送一 表檢查該 一叢集， 封包傳送 源節點發 點傳送至 明提供 網路劃 集，JL 鄰近叢 資料封 目標節 則根據 至目標 出一路 $ =叢 第二路 $二叢 由。目 由回 一種隨 分為複 二叢集 集不互 包至一 點是否 來源節 節點。 由要求 集之第 由。第 集，並 標節點 覆封包 思無線網 數叢集， 彼此互相 相重疊。 目標節點 位於第一 點之路由 若目標節 封包，經 -一橋接節 二橋接節 且經由其 經由第二 回傳送〜回 路之路由 其包括至 連接，每 第一叢集 ，其根據 叢集。若 表取得第 點非位於 由第一叢 點，以搜 點根據其 略由表取 略由取得 來源節 郎點位於 之第二路 並且將_

0213-A40140TW(Nl)；K9245;ALEXCHEN.ptd 1234970 五、發明說明（4) 黠。最後， 節點。 此外， )間之連結 别連結其與 來源節點經 搜尋到替代 點’來源節 尋機制以取 與區i或 疊，而區域 明方法於網 制§fl息數量 修復路由， 【實施方式 為讓本 易懂，下文 說明如下。 本發明 統。 本發明 算法分成數 的節點組成 叢集間不互 來源節點經由第二路由將資料封包傳送至目標 當該路由中之任二節點（假設為節點Μ及節點N 斷掉，則節點Μ根據其路由表檢查是否可搜尋 節點Ν之替代路由。若可搜尋到替代路由，則 由替代路由傳送資料封包至目標節點。若無法 路由’則節點Μ發出一路由要求封包予來源節 點在收到路由要求封包後，重新啟動一路由搜 得另一路由。 繞徑協定比較’本發明之鄰近叢集不互相重 繞徑協定的繞徑區域是互相重疊。此外，本發 路規模較大時，可大幅減少交換路由資訊之控 並且可於節點因移動造成路由中斷時，迅速 大幅減少資料封包的遺失。 ] =明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 係提供一種隨意無線網路之路由選擇方法及系 之路由選擇方法將網路中之所有 m ^ ^ r r 1 + 、 ，匁即點依據一凟 ，：：隹 ，一個叢集是由-些鄰近 相㈣節點連接成一個連通子圖，且 唛，思即母一節點在任何時間-都屬於唯一

1234970 五、發明說明（5) 3。由於網路的相樸 ^、 更改。 逆寸J月b ?艾交蕞集結構亦會隨之 此外，每—韵 隼有唯一的f隹 有唯一的節點識別碼（ID )，备他 叢集頭。另外，每丄） 集内之某-節點為 資料社i /母—個卽點（例如，節點N )需唯1 ,、，4 貝^構’包括連結表（llnk table) 而、隹，下 table)、橋拉矣广 田表（r〇utp (route cachet U way Hst )以及路由緩衝區 :點：之連結表中記錄節點n所屬叢 。節點N之路由表中記錄節點 叢集的節點相鄰，7固節點若是與其他 節點n之橋接表中接節i’ateway ―)。 J括，節點之識別碼、鄰近叢集與節=妾？ ,、之同接節點連結的橋接節點之識別碼及叢隼 路由緩衝區中記錄最近得到的完整路由。叢集為別媽。 本發明之路由選擇方法係結合傳統主動式及 3點。在每一叢集内採用主動式路由選擇方法，以；; 能夠維護完整的叢集内路由資訊。每當節 =改 變，（即、’有新的連結產生，或是存在的連結jd β連結所連接的兩個節點便將此資訊以擴散式路由 (fjood routlng)演算法傳送出去，此資訊被稱做 狀怨更新（LSU，link State update)。每筆連結更 新貝吼内包含了該連結所連接的兩節點的識別—碼與叢集識

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別碼，以及連結的狀態。盥 地方在於，若是節點收到：他J隼：連結狀態方ΐ不同的 訊，不會再將此資訊往外傳送，阳#來的連結狀悲更新資 送訊息的節點所屬的叢隼 此傳送範園只在原來發 到連結狀態更新資訊封包的節:不至於擴散到全網路。收 節點内的連結表、$由表接；據封包内的資訊修改 除了連結狀態改變（新㈤、 已存在的連結定期發送連結“更Ji以夕卜，本發明亦對 另外，若是節點所屬的叢集“：貝=加可靠度。 訊，以通知新加入叢隼下： = 發出連結狀態更新資 另外，在反應更新連結狀態。 說：當-原始節點欲傳送資料給由搜尋機制J 區（route cache)内沒 ^即』，且路由缓衡 路由要求（RREQ，r〇utp 的路由，則此節點發出〆 路由，然後將資料傳遞到封、包’以建立-可用 連結表檢查g標節點是否，二j :百先，原始節點根據 是，則依據其路由表將路：t J身戶斤屬的叢集内’若 則’便依據其橋接表内的’十J ?至目標節點。否 擇一個橋接節點送出路由要求封包對母一鄰近的叢集，選 每一個轉送路由！七 加入該封包，當目_ f點々〇的節點都會將自己的識別碼 完整的路由。“點收到此封包時，封包内便包含了 當橋接節點自同 叢集内其他節點收到路由要求封

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1234970 五 發明說明（8) 加在內、、S ΓΓ 線網i 2 °Γ、’第1圖係顯示本發明之隨意（ad h〇c)無 明方法則八選，方法之步驟流程圖。參考第2圖，本發 點被叢d含，數節點之無線網路為數個叢集，其中節 隼30 0 /+刀@丨为成第一叢集100、第二叢集200及第三叢 呆J u 〇 (步驟S1 1 )，肤一紫隹七仏 ^ 同的形狀矣- ^ ，二叢集包括之節點A〜Z分別以不

(橋接Γ Γ : *本貫施例中，第一叢集100透過節點M 接:第^ #隹，、第二叢集2〇〇之節點J (橋接節點）相連 之節點u 透過節财（橋接節點）與第三叢集300 (橋接r點' 5即點）相連接，第二叢集20 0透過節點2 =橋接即點）與第三叢集3〇〇之節點V (橋接節點）相連 Γ赴^ ΐ ”έ S，(來源節點）欲傳送資料封包至節點T (目標 二叢集二牛先根據其連結表檢查節點τ是否同樣屬於第 路Γ=ί郎點Τ (步驟S121)。若否，則節點S發送-著，將itΐ搜尋到達節點τ之路由（步驟su)。接 A ，封包經由叢集内之橋接節點傳送至鄰折#

集之橋接節黑έ (步驟S14)。節點s根據A 求封包傳送至橋接節點… ϋ接=路由要 求封包傳送至第二叢糊之節點 J，如第3圖所示。 弟-叢集300之節點 接著橋接節點檢查目標節點是否與其在同一叢集内

1234970 五、發明說明（9) ^ ^ 5 ) ° ^ ’則將路由要求封包傳送至鄰近叢集 節黑L /點，除了該封包之來源叢集外（步驟S1 6 )。當 2 00内，至,由要求封包時，發現節點T並不在第二叢集 (在本又是將路由要求封包傳送至鄰近叢集之橋接節點 = 為第ΐ叢集之節點v)，但不將該封包傳 目；^ γ ^之橋接即點。若是，將路由要求封包傳送至 封；I: · " ?S1 7 )。節點U或節點V收到路由要求封包 於^二！現節點τ (目標節點）與自己屬於同-叢集， 、!路由要求封包直接轉傳至節點τ，如第4圖所示。 即點T收到路由要求封包後，便依據該封包内記載之 sΛ’」* —路由回覆封包傳送回節點s (步·8)。節點 /收）!、δ亥路由回覆封包後，即可得知到達節點τ之完整路 徑，並且將資料封包傳送至節點了（步驟si9)，如第5圖 所示。 接下來，參考第6圖，假設節則傳送資料封包至節點 由為S—F—U—T，此時節與節點R間之連 m 40 0斷掉。當資料封包傳送至節點v (步驟s2i )，因其 與節點R間之連結斷掉’節點V發現無法根據資料封包内的 路由資訊直接將資料封包傳送給節點尺（步驟S22 )，接著 檢查其路由表内是否有替代之路由（步驟S23)。若沒 有’則建立新的替代路由（步驟S231 )。若有，則取得另 一路由V—X—γ—T—R以取代原來的連結4〇〇 (步驟μ/ )。取代後之新的路由變成S->F—U—VsX—γ T R τ，將迴圈移除掉變成二二

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1234970 五、發明說明（10) 將更新之路由資訊加入一路由錯誤（r〇ute err〇r)封 包’然後將該封包傳送給來源節點s以更正其路由資訊， 修改原來的資料封包内的路由資訊（步驟S25),接著繼 續傳送過程，將資料封包經由節點X、γ傳送至節點τ (牛 驟S26 )，如第7圖所示。 . ν 本發明將隨意（Ad hoc )無線網路劃分為數個叢 :個叢集是由—些鄰近的節點組成’並結合主動式盥反 由選擇法，在叢集之内，以主動式路由選擇；法； 濩叢集内完整且即時的路由資訊。當有資料封包 使用反應式路由選擇方法收集資訊並算出路由。4 代路由後繼續傳送該封包。 '路由’並在找到替 本發明之路由選擇方法利用底層的 的節點組織為一叢集，將訊息的傳 二开法將郴近 f集内完整且即時的連結資訊，可；：必二點擁有 拓樸改變而錯誤的路由，大幅減少丟 I >改因網路 提升網路傳輸品質。 、負料封包數量， 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，狹 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離=並非用以 ::範圍内，當可作各種之更動與潤都，因：2明之精神 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者^本發明之保護 第13頁 0213-Α40140TWF(Ν1);Κ9245;ALEXCHEN.ptd 1234970 圖式簡單說明 第1圖係顯示本發明之隨意無線網路之路由選擇方法 之步驟流程圖。 第2圖係顯示本發明劃分包含複數節點之無線網路為 數個叢集之示意圖。 第3、4圖係顯示本發明之來源節點搜尋到達目標節點 之路由之示意圖。 第5圖係顯示本發明取得來源節點與目標節點間之最 短路由之示意圖。 第6圖係顯示本發明方法建立替代路由之步驟流程 圖。 第7圖係顯示本發明取得來源節點與目標節點間之替 代路由之示意圖。 【符號說明】 1〜叢集分界 100〜第一叢集 20 0〜第二叢集 300〜第三叢集 A. . Z〜節點

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Claims (1)

1234970 六、申請專利範圍 1 · 一種隨意無綠 驟： 建立複數叢集， 集，其二叢集彼此互 周路之路由選擇方A，包括下列步 上 點是否 若 根據包 第一路 若 .點根據 夂叢集 若 節點根 第二路 上 i上述 2· 選擇方 所屬叢3. 選擇方 到達所 述來源 位於上 上述目 含於其 由將上 上述目 包含於 之一第 上述目 據包含 由；以 述來源 目標節 如申請 法，其 集内所 如申請 法’其 屬叢集 節點根 述第一 標節點 中之路 述資料 標節點 其中之 一橋接 標節點 於其中 及 節點經 點。 專利範 中，每 有節點 專利範 中，每 内每一 至少一第-叢集及 相耦接； 一來源節點旅、、， ^ ^ t迗一貧料封包； 據包含於复巾 叢集；” 連…表檢查一目標節 位於上述笫—登在 由表取得—第叢：由則f述來源節點 :匕得廷至上述目標節點； ^ 棒:ί ί t述第一叢集，則上述來源〜 橋接表發出由要求封包即 節點； 文&对包至上述第 位於上述第-登I , 主 叢集，則上述第二橋接 之路由表取得到達上述目標節點2 由上述第二路由將上述資料封包傳送 圍第1項所述的隨意無線網路 一節點包括一連節表，並於 之連結狀態。 、甲建立 圍第1項所述的隨意無線網路之 一節點包括~路由表，並於其中由 節點之最短路由之相鄰節點/。、建立 $二叢

1234970 六、申請專利範圍 t如申請專利範圍第1項所述的 ΪΪ:Γ其中，每一節點包括-橋接表，Λ之路由 斤屬叢集内之所有橋接節點資訊。 並於其中建立 、S 4S .如申叫專利範圍第1項所述的隨咅盔蝻* 選擇方法，其中，每、:江無線網路之路由 繞衝&中記錄最近得到的完整路由。 區，並於路由 6.如申請專利範圍第1 選擇方法，其中，每一叢隼員:斤上的無線網路之路由 ❿ 選擇方法，其中，每^點項包所括述的二路之路由 選擇8方如申請專利範圍第1項所述的隨意無線H 來V ί，其中，纟出上述路由要求封包之步驟巾之路由 由要未封包至上述第二橋接節點。 傳适上述路 •如申明專利範圍第8項所述的隨音| ^ 選擇方法，其中，發出上、無線網路之路由 郎點根據其橋接表傳送上述路 ，上述 第一橋接節點。 欠封包至上述 選擇申甘請專利範圍第1項所述的隨意無線網路 第二橋接節點：據t!上述路由要求封包之步驟中之ϊ ΐ 位於包含於其中之連結表得知上述:標ίΐ 選擇1二：申:f專利範圍第1項所述的隨意無線網路 &擇方法’其中’取得上述路由之步驟=之路由 上述目標節

0213-A40140TWF(Nl);K9245;ALEXCHEN.ptd 第16頁 1234970 六、申請專利範圍 點經由上述第二路由取得上述路由要求封包。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述的隨意無線網路之路 由選擇方法，其中，取得上述路由之步驟更包括上述目標 節點經由上述第二路由將一路由回覆封包回覆給上述來源 節點。 1 3. —種重建路由的方法，用以當一第一節點與一第 二節點間之連結斷掉時，取得一來源節點至一目標節點間 之替代路由，包括下列步驟： 尋到連 若 傳送一 將 述來源 若 要求封 上 由搜尋 14 上述第一節點根據包含於其中之路由表檢查是否可搜 結其與上述第二節點之一路由； 可搜尋到上述路由，則上述第一節點經由上述路由 資料封包至上述目標節點； 上述路由資訊加入一路由錯誤封包，並且傳送給上 節點； 無法搜尋到上述路由，則上述第一節點發出一路由 包予上述來源節點；以及 述來源節點在收到上述路由要求封包後，啟動一路 方法以搜尋一替代路由。 一種隨意無線網路之路由選擇系統，至少包括： 一第一叢集，其包括一來源節點及至少一第一橋接節 點，上述來源節點發送一資料封包；以及 一第二叢集，耦接於上述第一叢集，其包括一目標節 點及至少一第二橋接節點； 其中，上述來源節點根據包含於其中之連:结表檢查上

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讀專利範圍 述目標節點是否位於上述第一叢集，若上述目標節點你 卜、4»、 ^ jjlc 建第一叢集，則上述來源節點根據包含於其中之路由夺 取得一第一路由，並且經由上述第一路由將上述資又 适至上述目標節點，若上述目梯印點非位於上述第— 集’則上述來源節點根據包含於其中之橋接表發出—叢 Μ衣封包至上述第二叢集之一第二橋接節點，若上述目 =點位於上述第二叢集，則上述第二橋接節點根據包含= ’、中之之路由表取得到達上述目楳節點之一第二路 3 ; ’上述來源節點經由上述第二路由將上述資料封肖作 至U 1寻送 上述目標節點。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述的隨意無線網路之路 選擇系統，其中，每一節點包栝一連節表，並於其 所屬叢集内所有節點之連結狀態， 建 1 6 ·如申請專利範圍第丨4項所述的隨意無線網路之 立選擇系統，其中，每一節點包括/路由表，並於其中路 到達所屬叢集内之每一節點之最短路由之相鄰節點。建 1 7 ·如申請專利範圍第1 4項所述的隨意無線網路 選擇系統，其中，每一節點包括/橋接表，並於其路 立所屬叢集内之所有橋接節點資訊。 、建 1 8 ·如申請專利範圍第1 &項所述的隨思無線網路 由選擇系統，其中，每一節點包括/路由緩衝區，並路 由緩衝區中記錄最近得到的完整路由。 w於路 1 9 ·如申請專利範圍第丨4項所述的隨意無線網略 由選擇系統，其中，每一叢集包括〆唯一的叢集識之路 乂乃,J石馬

1234970 ' ----^ ^ 2 0 ·如申請專利範圍第丨4項所述的隨意無線網路之路 選擇系統，其中，每一節點包括一唯^的識別碼。 2 1 ·如申請專利範圍第丨4項所述的隨意無線網路之路 ，擇系統，其中，上述來源節點經由上述第一叢集之一 弟一橋接節點傳送上述路由要求封包炱上述第二橋接節 點。 、22·如申請專利範圍第21項所述的隨意無線網路之路 由，擇系統，其中，發出上述路由要求封包之步驟中，上 述第一橋接節點根據其橋接表傳送上述路由要求封包至上 述第二橋接節點。 2 3 ·如申請專利範圍第丨4項所述的隨意無線網路之路 由選擇系統，其中，上述第二橋接節點根據包含於其中之 連結表得知上述目標節點位於上述第二叢$集/ 2 4 ·如申請專利範圍第1 4項所述的點Ik思無線網路之 路由選擇系統，其更包括上述目標節點鉍由上述第二路由 取得上述路由要求封包。 25·如申請專利範圍第24項所述的隨意無線網路之路 由選擇系統，其更包括上述目標節點經由上述第二路由將 一路由回覆封包回發送回上述來源節點。

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