專利名稱：基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議的建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于負(fù)載均衡的跨 層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議的建立方法。
隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，近年來(lái)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)(WMN， Wireless Mesh Networks)已成為研究熱點(diǎn)。WMN是一種多跳、具有自組織 和自愈特點(diǎn)的寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即一種高容量、高速率的分布式網(wǎng) 絡(luò)，與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有較大差別。近年來(lái)，有關(guān)WMN技術(shù)的研究取 得了很大的進(jìn)展。研究的關(guān)鍵技術(shù)包括智能天線技術(shù)、多址接入技術(shù)、 Mesh路由技術(shù)、無(wú)線交換技術(shù)等，對(duì)各個(gè)問(wèn)題的研究也取得了很大 的進(jìn)步，已經(jīng)有一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，但是仍有許多需要改進(jìn)的地方。 如現(xiàn)有的MAC層協(xié)議和路由協(xié)議應(yīng)用于無(wú)線多跳Mesh網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不 能很好地支持?jǐn)U展性，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量隨著跳數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，會(huì)快 速下降，這就是無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性問(wèn)題。因而，需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng) 絡(luò)特別是IEEE802.il無(wú)線局域網(wǎng)、Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的各層協(xié)議作修改甚 至要重新設(shè)計(jì)，以便適應(yīng)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。
目前國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的研究還主要停留在對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的綜述 和介紹上，在對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)具體路由協(xié)議上的研究還很少。國(guó)外 對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究主要在兩個(gè)方面上 一方面是將應(yīng)用于傳統(tǒng)Ad hoc的路由協(xié)議進(jìn)行修改使其符合無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的特 性，另一方面就是研究專用于無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議。由于無(wú) 線Mesh網(wǎng)絡(luò)在某些情況下可以看作是移動(dòng)版Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的一種特殊 形態(tài)，所以將應(yīng)用于傳統(tǒng)Ad hoc的路由協(xié)議進(jìn)行修改后應(yīng)用在無(wú)線 Mesh網(wǎng)絡(luò)中是目前的研究熱點(diǎn)。盡管有一些Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議 可用，如DSDV (Destination Sequenced Distance Vector Routing )、 DSR (Dynamic Source Routing)、 AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector)等。
在現(xiàn)有的DSR協(xié)議中，每次路由請(qǐng)求都可能會(huì)出現(xiàn)多條可供選 擇的路徑，所以在以網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性為關(guān)注點(diǎn)的無(wú)線 Mesh網(wǎng)絡(luò)中DSR協(xié)議顯然要更適用。
傳統(tǒng)的DSR路由協(xié)議采用"跳數(shù)"作為路由判據(jù)，即最短路徑， 并沒(méi)有考慮網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，如果直接用在WMN上，顯然是不合適的， 這類"最短路徑"路由協(xié)議通常會(huì)形成"熱點(diǎn)"問(wèn)題；同時(shí)中間節(jié)點(diǎn) 的回復(fù)也會(huì)造成"熱點(diǎn)"問(wèn)題，使得某些節(jié)點(diǎn)負(fù)載過(guò)大，成為網(wǎng)絡(luò)的 瓶頸。
現(xiàn)有的負(fù)載均衡路由協(xié)議中，大都僅考慮單個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載或路徑 的總負(fù)載，卻未曾綜合考慮節(jié)點(diǎn)的帶寬、時(shí)延等因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影 響，路由判據(jù)單一。從網(wǎng)絡(luò)宏觀的角度看，網(wǎng)絡(luò)的流量好像是達(dá)到了 均衡，但就單個(gè)節(jié)點(diǎn)而言，有時(shí)并未達(dá)到減輕負(fù)載的效果。因此，在 考慮路由判據(jù)時(shí)，應(yīng)該充分搜集和利用能反映路徑質(zhì)量的參數(shù)。
綜上所述，現(xiàn)有的路由協(xié)議適用于WMN存在著許多迫切需要解決的問(wèn)題，目前尚無(wú)特別適用于WMN的路由協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種適合于WMN的 高效路由協(xié)議， 一種無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路 由協(xié)議(CLDSR-LB， Cross-Layer Dynamic Source Routing Protocol Base on Load Balance)的建立方法，以提高WMN的吞吐量等性能指 標(biāo)。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)予以實(shí)現(xiàn) 一種基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議的建立方法，采取單徑
路由的形式，基于動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議，其包括以下步驟
基于IEEE802.il MAC層技術(shù)，設(shè)定周期T，在周期T內(nèi)偵聽(tīng)節(jié) 點(diǎn)S的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求幀和發(fā)送允許幀中的網(wǎng)絡(luò)分配向量，計(jì)算該 節(jié)點(diǎn)的空閑時(shí)間，得到該節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬；
根據(jù)該節(jié)點(diǎn)S的剩余可用帶寬、節(jié)點(diǎn)S的負(fù)載、跳數(shù)和緩存隊(duì)列 中的數(shù)據(jù)量，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層形成路由判據(jù)，并選取路由判據(jù)最大的路 徑參數(shù)；
建立用來(lái)轉(zhuǎn)移流量的多個(gè)網(wǎng)關(guān)，將流量分流到各個(gè)網(wǎng)關(guān)。
節(jié)點(diǎn)S的空閑時(shí)間如下式計(jì)算取得
<formula>formula see original document page 8</formula> (1)，
節(jié)點(diǎn)S的剩余可用帶寬如下式計(jì)算取得<formula>formula see original document page 9</formula>
式中/ ^'J"fl/—5W是節(jié)點(diǎn)S的剩余可用帶寬；r為測(cè)量周期；NAV為
網(wǎng)絡(luò)分配向量，NAVj為節(jié)點(diǎn)S的鄰居節(jié)點(diǎn)N(S)j在測(cè)量周期r內(nèi)的 NAV數(shù)值，fi"cfe ^/me是節(jié)點(diǎn)S退避計(jì)數(shù)器的值。
路由判據(jù)方式由下式計(jì)算取得 / M = Af/"[(WewJ"a/ — 5] + 7bto/ —+— Owmf ( 3 )，
式中尺Af為路由判據(jù)，/ ^V/"a/ —fiW為節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬， M時(shí)(/fewV/"fl/ — ￡]為路徑上各節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬的最小值； 7bto/_L0 J為路徑上節(jié)點(diǎn)的總負(fù)載，用節(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中數(shù)據(jù)量來(lái)表 示，Kcp —Co"加為路徑跳數(shù)。
網(wǎng)關(guān)的流量轉(zhuǎn)移包括以下步驟
(1) 網(wǎng)關(guān)的通告及備用網(wǎng)關(guān)的登記
在網(wǎng)絡(luò)初始化階段，所有Mesh網(wǎng)關(guān)在子網(wǎng)內(nèi)廣播一個(gè)通告消息， 收到消息的節(jié)點(diǎn)，如果是非網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)發(fā)；如果是網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，執(zhí) 行以下操作
a. 如果該網(wǎng)關(guān)是第一次收到消息，則把發(fā)消息的網(wǎng)關(guān)記為其備用 網(wǎng)關(guān)；
b. 如果該網(wǎng)關(guān)之前收到過(guò)另外網(wǎng)關(guān)的通告消息，則比較這兩個(gè)網(wǎng) 關(guān)的信息，選擇一個(gè)最近的網(wǎng)關(guān)作為其備用網(wǎng)關(guān)。
(2) 啟用備用網(wǎng)關(guān)
當(dāng)某網(wǎng)關(guān)A發(fā)現(xiàn)其負(fù)載過(guò)大時(shí)，網(wǎng)關(guān)A將會(huì)選擇一條流f，向其備用網(wǎng)關(guān)B發(fā)送一個(gè)Flow—Move消息，申請(qǐng)將流f加入B，網(wǎng)關(guān)B 在接收到該Flow_Move消息后，根據(jù)網(wǎng)關(guān)B的負(fù)載情況決定是否為 流f提供服務(wù)。
當(dāng)源節(jié)點(diǎn)要與目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，若沒(méi)有到目的節(jié)點(diǎn)的路由， 則發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，其包括以下步驟
(1) 廣播RREQ包，該RREQ包在DSR協(xié)議的RREQ包的基 礎(chǔ)上增加兩個(gè)字段，為Minimum Residual Bandwidth禾n Total Load, Minimum Residual Bandwidth用于記錄路徑上各節(jié)點(diǎn)的最小帶寬， Total Load用于計(jì)算路徑上節(jié)點(diǎn)的總負(fù)載；
(2) 各個(gè)中間節(jié)點(diǎn)收到所述RREQ包時(shí)，計(jì)算自己的可用帶寬 并與RREQ包中的可用帶寬閾值比較，若小于閾值，則替換，并把自 己的負(fù)載累加到RREQ包中的路徑總負(fù)載字段，若超過(guò)閾值，則丟棄 所述RREQ包；
網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)收到RREQ包時(shí)，査看目的節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)還是網(wǎng)外節(jié) 點(diǎn)，如果是網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)則丟棄收到的RREQ包；如果是網(wǎng)外節(jié)點(diǎn)，構(gòu)造 RREP包進(jìn)行回復(fù)，所述RREP包以本網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為倒數(shù)第二跳；
(3) 目的節(jié)點(diǎn)收到不同路徑發(fā)來(lái)的RREQ包，根據(jù)RREQ包中的 路徑節(jié)點(diǎn)最小可用帶寬值和路徑總負(fù)載值分別計(jì)算路由判據(jù)值，選取 路由判據(jù)值最大者作為所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的路由，沿所選取 路由的反向路徑向源節(jié)點(diǎn)返回RREP包；
(4) 源節(jié)點(diǎn)收到RREP包，路由建立。
該路由協(xié)議建立方法還包括在活躍路徑上的節(jié)點(diǎn)對(duì)當(dāng)前路由的維護(hù)步驟
(1) 鏈路失效的判斷當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)后，節(jié)點(diǎn)會(huì)嘗試多重傳 幾次，均未成功后，節(jié)點(diǎn)判定為鏈路失效，并在路由緩存表中刪除失 效路由，執(zhí)行下一步驟；
(2) 鏈路恢復(fù)失效鏈路兩端由靠近源端的節(jié)點(diǎn)先發(fā)起尋路過(guò) 程，尋找到目的節(jié)點(diǎn)集合中任一節(jié)點(diǎn)的路由，若尋路成功，向源節(jié)點(diǎn) 返回新路徑；若失敗，向源節(jié)點(diǎn)返回RRER分組，源節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起尋 路過(guò)程；
(3) 動(dòng)態(tài)維護(hù)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，若緩存中有到目的節(jié)點(diǎn) 路由，則發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)分組，該分組同時(shí)收集該路由判據(jù)信息，若 較原先情況好，或沒(méi)變化，則繼續(xù)使用該路由；若較差，目的節(jié)點(diǎn)將 通知源節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。
本發(fā)明避免了傳統(tǒng)的路由協(xié)議中"最短路徑"和中間節(jié)點(diǎn)的回復(fù) 形成的"熱點(diǎn)"問(wèn)題，減少了某些節(jié)點(diǎn)負(fù)載過(guò)大，成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸的 情況，綜合考慮了節(jié)點(diǎn)的帶寬、時(shí)延等因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，在考 慮路由判據(jù)時(shí)，應(yīng)該充分搜集和利用能反映路徑質(zhì)量的參數(shù)。本發(fā)明 的有益效果是能保持整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡，縮小路由査詢泛洪的范 圍，減少路由發(fā)現(xiàn)的次數(shù)，提高WMN的吞吐量。本發(fā)明所述的基于 負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議CLDSR-LB在OPNET 10.5a軟件上 進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明，CLDSR-LB協(xié)議對(duì)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)及網(wǎng) 關(guān)節(jié)點(diǎn)間的負(fù)載均衡表現(xiàn)出良好的性能，能在不顯著增加網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷的 同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。


圖1使用RTS/CTS交互的接入方式
圖2現(xiàn)有技術(shù)節(jié)點(diǎn)選路"熱點(diǎn)"問(wèn)題示意圖
圖3現(xiàn)有技術(shù)中間節(jié)點(diǎn)回復(fù)路由請(qǐng)求間接形成"熱點(diǎn)"問(wèn)題示意圖
圖4本發(fā)明路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程示意圖
圖5鏈路恢復(fù)示意圖
圖6網(wǎng)關(guān)流量轉(zhuǎn)移示意圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議的建立
方法，采取單徑路由的形式，基于動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議，其包括以下步驟
基于IEEE802.il MAC層技術(shù)，設(shè)定周期T，在周期T內(nèi)偵聽(tīng)節(jié) 點(diǎn)S的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求幀和發(fā)送允許幀中的網(wǎng)絡(luò)分配向量，計(jì)算該 節(jié)點(diǎn)的空閑時(shí)間，得到該節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬；
根據(jù)該節(jié)點(diǎn)S的剩余可用帶寬、節(jié)點(diǎn)S的負(fù)載、跳數(shù)和緩存隊(duì)列 中的數(shù)據(jù)量，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層形成路由判據(jù)，并選取路由判據(jù)最大的路 徑參數(shù)；
建立用來(lái)轉(zhuǎn)移流量的多個(gè)網(wǎng)關(guān)，將流量分流到各個(gè)網(wǎng)關(guān)。 節(jié)點(diǎn)剩余可用帶寬的計(jì)算具體包括如下
在本發(fā)明所述CLDSR-LB協(xié)議中，涉及到節(jié)點(diǎn)剩余可用帶寬的 計(jì)算。在多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，所有相鄰的節(jié)點(diǎn)共享相同的無(wú)線信道，節(jié) 點(diǎn)無(wú)法獲知相鄰節(jié)點(diǎn)的流量狀態(tài)，因此很難像有線網(wǎng)絡(luò)一樣準(zhǔn)確知道可用帶寬。IEEE802.il MAC層采用了物理載波偵聽(tīng)以及虛擬載波偵 聽(tīng)技術(shù)，物理載波偵聽(tīng)技術(shù)是基于物理層的載波檢測(cè)，它從天線信號(hào) 檢測(cè)信號(hào)能量或根據(jù)接收信號(hào)的質(zhì)量來(lái)估計(jì)信道的狀態(tài)，而虛擬載波 偵聽(tīng)技術(shù)則通過(guò)MAC層的發(fā)送請(qǐng)求幀和發(fā)送允許幀(RTS/CTS)中 的網(wǎng)絡(luò)分配向量(NAV)來(lái)確認(rèn)信道的狀態(tài)。因此，這些技術(shù)可以用 來(lái)判斷信道是否處于空閑狀態(tài)。當(dāng)偵聽(tīng)到信道同時(shí)滿足以下3個(gè)條件 時(shí)，則表明信道處于空閑狀態(tài)
1) NAV的值小于當(dāng)前值，即與其共享同一信道的鄰居節(jié)點(diǎn)己經(jīng) 完成了所要發(fā)送的幀；
2) 節(jié)點(diǎn)處于非接收狀態(tài)；
3) 節(jié)點(diǎn)處于非發(fā)送狀態(tài)。
否則信道處于忙碌狀態(tài)。因此，我們可以設(shè)定一個(gè)檢測(cè)周期r，在每 個(gè)周期r中，若知道了信道的空閑時(shí)間7>^，則可以將該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前可 用帶寬估算為
<formula>formula see original document page 13</formula>
由上述可知，信道的空閑時(shí)間可以由NAV來(lái)估算。假設(shè)節(jié)點(diǎn)S 的鄰居節(jié)點(diǎn)集為iV "A W "、為鄰居節(jié)點(diǎn)集中任一節(jié)點(diǎn)，其網(wǎng)絡(luò) 分配矢量為WA"。因?yàn)猷従庸?jié)點(diǎn)發(fā)送完后還要經(jīng)過(guò)一個(gè)Z)/i^間隔才 允許競(jìng)爭(zhēng)信道，所以鄰居節(jié)點(diǎn)實(shí)際占用信道時(shí)間為iVAK+Z)/FS 。之 后節(jié)點(diǎn)S進(jìn)入隨機(jī)退避階段，退避計(jì)時(shí)器為0時(shí)接入信道。如圖1
所示o
從而，在檢測(cè)周期r內(nèi)，節(jié)點(diǎn)s的空閑時(shí)間可估算如下= r - Z , + D/KS) - J flCJto#ftme ( 2 )
因此，節(jié)點(diǎn)剩余可用帶寬估算為
/ ^""/ ， = ，x——^- (3)
— r
式中B^是節(jié)點(diǎn)s的可用帶寬；r為測(cè)量周期； 為節(jié)點(diǎn)s的鄰居節(jié)點(diǎn)W ^S9y在測(cè)量周期r內(nèi)的NAV數(shù)值；
￡ack#rime是節(jié)點(diǎn)S退避計(jì)數(shù)器的值。因?yàn)橥吮軙r(shí)間是不斷減少 的，所以只取在測(cè)量時(shí)間間隔內(nèi)第一次退避時(shí)的數(shù)值。 BW為信道理論帶寬，可選為llMb/s、 5.5Mb/s、 2Mb/s等。
上述算法可粗略計(jì)算節(jié)點(diǎn)的可用帶寬，反映了當(dāng)前的信道利用 狀況。
路由判據(jù)的具體選取方式如下
傳統(tǒng)的DSR路由協(xié)議采用"跳數(shù)"作為路由判據(jù)，即最短路徑， 并沒(méi)有考慮網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，如果直接用在WMN上，顯然是不合適的。 這類"最短路徑"路由協(xié)議通常會(huì)形成"熱點(diǎn)"問(wèn)題，使得某些節(jié)點(diǎn) 負(fù)載過(guò)大，成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。如附圖2所示。
附圖2中，節(jié)點(diǎn)A、 F、 G分別要與節(jié)點(diǎn)E、 K、 J通信，當(dāng)使用 最短路徑路由協(xié)議的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)I處在三條最短路徑的交匯點(diǎn)上，從 而造成負(fù)載過(guò)大，成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，這就是所謂的"熱點(diǎn)"問(wèn)題。按 照本發(fā)明，A最終可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)路徑A—B—C—D—E與節(jié)點(diǎn)E進(jìn)行 通信，盡管該路徑的跳數(shù)比原路徑要多一跳，但路徑負(fù)載較小，為一 條更佳的路徑。
現(xiàn)有的負(fù)載均衡路由協(xié)議中，大都僅考慮單個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載或路徑的總負(fù)載，卻未曾綜合考慮節(jié)點(diǎn)的帶寬、時(shí)延等因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影 響，路由判據(jù)單一。從網(wǎng)絡(luò)宏觀的角度看，網(wǎng)絡(luò)的流量好像是達(dá)到了 均衡，但就單個(gè)節(jié)點(diǎn)而言，有時(shí)并未達(dá)到減輕負(fù)載的效果。因此，在 考慮路由判據(jù)時(shí)，應(yīng)該充分搜集和利用能反映路徑質(zhì)量的參數(shù)。本發(fā) 明所述的協(xié)議綜合考慮節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬、節(jié)點(diǎn)的負(fù)載和跳數(shù)，即
選取路由判據(jù)(RoutingMetric)為
<formula>formula see original document page 15</formula>( 4 )
式中/ ew'^w/ —fiW為節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬，Mi/x[(/ ejW"a/— 為路徑上各節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬的最小值；7bto/一LoW為路徑上節(jié) 點(diǎn)的總負(fù)載，用節(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中數(shù)據(jù)量來(lái)表示，該參數(shù)反映的是整條 路徑上負(fù)載的總體狀況；/f^ —On^為路徑跳數(shù)。此處，可進(jìn)一步將 路徑總負(fù)載和路徑跳數(shù)合并成為節(jié)點(diǎn)的平均負(fù)載，定義為
節(jié)點(diǎn)平均負(fù)載Average—LoaJ 從而，路由判據(jù)改寫為
為了各個(gè)量的統(tǒng)一，可將公式(5)中各量歸一化
<formula>formula see original document page 15</formula>其中Bw為節(jié)點(diǎn)的理論信道標(biāo)準(zhǔn)帶寬，
如正EE802.11b的速率有11Mbps， 5.5Mbps， 2Mbps等。
<formula>formula see original document page 15</formula>，其中Lo^/為節(jié)點(diǎn)的理論最大負(fù)載，即節(jié)
點(diǎn)緩存隊(duì)列的大小，反映了節(jié)點(diǎn)的相對(duì)負(fù)載量。
云W和都是無(wú)量綱的數(shù)，取值為[O， l]。因此，路由判據(jù)
改寫為<formula>formula see original document page 16</formula>(6)
為了在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中做出調(diào)整，給上式各量賦予不同的權(quán)值 腺=orx^W + / xZW (7)
其中|"| + |^|=1，根據(jù)找到一條節(jié)點(diǎn)的最小剩余可用帶寬高，平均 負(fù)載小的路徑的目的，可令"為負(fù)數(shù)，選路的依據(jù)是在眾多路徑中選
取/ M最大者。
網(wǎng)關(guān)處的負(fù)載均衡的具體處理方法
在Adhoc網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等的，而WMN存在不同類 型的節(jié)點(diǎn)，因此路由協(xié)議應(yīng)能針對(duì)不同類型的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行不同的操作。 在Adhoc網(wǎng)絡(luò)中，負(fù)載均衡技術(shù)大多集中在考慮子網(wǎng)內(nèi)的情況，而 且Adhoc網(wǎng)絡(luò)大多應(yīng)用于軍事場(chǎng)合，較少考慮internet接入問(wèn)題，對(duì) 網(wǎng)間的負(fù)載均衡就考慮較少，也不需要考慮網(wǎng)關(guān)的負(fù)載均衡問(wèn)題。然 而，WMN側(cè)重于民用領(lǐng)域，其網(wǎng)絡(luò)流量主要是子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)與internet 上主機(jī)、服務(wù)器的業(yè)務(wù)流量，所有的上行流量和下行流量都必須通過(guò) Mesh網(wǎng)關(guān)。因此，網(wǎng)關(guān)處的負(fù)載均衡是必須考慮的問(wèn)題。本協(xié)議中， 采取多網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)移流量的方法，將流量分流到各個(gè)網(wǎng)關(guān)，以達(dá)到網(wǎng)間的 負(fù)載均衡。網(wǎng)關(guān)的流量轉(zhuǎn)移執(zhí)行過(guò)程如圖6所示。
(1)網(wǎng)關(guān)的通告及備用網(wǎng)關(guān)的登記
在網(wǎng)絡(luò)初始化階段，所有Mesh網(wǎng)關(guān)在子網(wǎng)內(nèi)廣播一個(gè)通告消息 Gateway—Notify,用于宣告自己的存在。收到Gate way—Notify消息的 節(jié)點(diǎn)，如果是非網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的話，則轉(zhuǎn)發(fā)；如果是網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行以下
操作1) 如果該網(wǎng)關(guān)是第一次收到Gateway—Notify消息，則把發(fā) Gateway_Notify消息的網(wǎng)關(guān)記為自己的備用網(wǎng)關(guān)；
2) 如果該網(wǎng)關(guān)之前收到過(guò)別的Gateway—Notify消息，則比較這 兩個(gè)網(wǎng)關(guān)的信息，選擇一個(gè)最近的網(wǎng)關(guān)作為自己的備用網(wǎng)關(guān)。
這樣，所有的Mesh網(wǎng)關(guān)都存有一個(gè)離自己最近的網(wǎng)關(guān)的信息， 作為自己的備用網(wǎng)關(guān)，以便執(zhí)行流量的轉(zhuǎn)移。這里，Gateway—Notify 消息必須周期性地在子網(wǎng)內(nèi)廣播，以使每個(gè)Mesh網(wǎng)關(guān)保持最新的鄰 居備用網(wǎng)關(guān)的信息。當(dāng)然，這個(gè)周期可以設(shè)置的大一點(diǎn)。
(2)啟用備用網(wǎng)關(guān)
當(dāng)子網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)與internet上的主機(jī)或者服務(wù)器通信的時(shí)候，所 有的流量都必須經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)。當(dāng)某網(wǎng)關(guān)A發(fā)現(xiàn)自己的負(fù)載過(guò)大的時(shí)候 (服務(wù)的流過(guò)多)，網(wǎng)關(guān)A將會(huì)選擇一條流f，向自己的備用網(wǎng)關(guān)(假 設(shè)為B)發(fā)送一個(gè)Flow—Move消息，申請(qǐng)將流f加入B。網(wǎng)關(guān)B在 接收到該Flow—Move消息后，根據(jù)自己的負(fù)載情況決定是否為流f 提供服務(wù)。如果接受流f的加入，則向網(wǎng)關(guān)A發(fā)送一個(gè)Flow—Accept 消息；如果不接受流f的加入，則向網(wǎng)關(guān)A發(fā)送一個(gè)Flov^Reject消 息。當(dāng)網(wǎng)關(guān)A收到網(wǎng)關(guān)B發(fā)來(lái)的Flow—Accept消息后，知道網(wǎng)關(guān)B 可以為流f提供服務(wù)，則網(wǎng)關(guān)A根據(jù)流f的情況，執(zhí)行以下操作
1)如果流f來(lái)自上行流量，即流f的源節(jié)點(diǎn)是子網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)， 網(wǎng)關(guān)A將向該流的源節(jié)點(diǎn)S發(fā)送一個(gè)Flow—Turn消息，通知節(jié)點(diǎn)S 以后的數(shù)據(jù)發(fā)往網(wǎng)關(guān)B，通過(guò)網(wǎng)關(guān)B進(jìn)出子網(wǎng)。節(jié)點(diǎn)S在接到 Flow—Turn消息后，重新尋路至網(wǎng)關(guān)B。2)如果流f來(lái)自下行流量，即流f的源節(jié)點(diǎn)是internet上的主機(jī)， 網(wǎng)關(guān)A也向流f的源節(jié)點(diǎn)(假設(shè)為H)發(fā)送一個(gè)Flow—Turn消息，使 得主機(jī)H后續(xù)的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)關(guān)B尋路至子網(wǎng)內(nèi)的目的節(jié)點(diǎn)。
如果網(wǎng)關(guān)A收到的是Flox^Reject消息，則繼續(xù)為流f服務(wù)。 當(dāng)源節(jié)點(diǎn)要與目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，若沒(méi)有到目的節(jié)點(diǎn)的路由， 則發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，其包括以下步驟
(1) 當(dāng)源節(jié)點(diǎn)要與某目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，先査看自己的路由緩 存表，若有到該目的節(jié)點(diǎn)的路由，則發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)分組；若沒(méi)有到 目的節(jié)點(diǎn)的路由，則發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，廣播RREQ包。該RREQ 包在DSR協(xié)議的RREQ包的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)字段，Minimum Residual Bandwidth禾口 Total Load。 Minimum Residual Bandwidth用于記錄路《5 上各節(jié)點(diǎn)的最小帶寬，Total Load用于計(jì)算路徑上節(jié)點(diǎn)的總負(fù)載。
(2) 當(dāng)中間節(jié)點(diǎn)收到RREQ包后，查看自己的節(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列， 若超過(guò)閾值(給節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列設(shè)置一個(gè)閾值，當(dāng)超過(guò)這個(gè)閾值時(shí)， 不響應(yīng)新的路由請(qǐng)求，這樣做主要是為了引入限制泛洪的思想來(lái)避免 某些負(fù)載重的節(jié)點(diǎn)再次加入某條新的路由，也可減少網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷)，則 丟棄該RREQ包；否則計(jì)算自己的剩余可用帶寬，若比RREQ包中 記錄的值要小，則以自己的剩余可用帶寬值更新該RREQ包，同時(shí) 把自己的負(fù)載累加到RREQ包中的負(fù)載字段，繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該RREQ包。 期間若收到重復(fù)的RREQ包時(shí)，查看RREQ包攜帶的路徑負(fù)載信息， 若比原來(lái)請(qǐng)求包中的負(fù)載大，則丟棄；若比原來(lái)請(qǐng)求包中的小，更新 剩余可用帶寬字段和負(fù)載字段，繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。(3) 中間節(jié)點(diǎn)不回復(fù)路由請(qǐng)求，即使有到目的節(jié)點(diǎn)的路由。這是 因?yàn)橹虚g節(jié)點(diǎn)的回復(fù)也會(huì)造成"熱點(diǎn)"問(wèn)題，而中間節(jié)點(diǎn)不回復(fù)也更 能實(shí)時(shí)地反映網(wǎng)絡(luò)的最新情況。圖3說(shuō)明了由于中間節(jié)點(diǎn)回復(fù)路由請(qǐng) 求而造成的"熱點(diǎn)"問(wèn)題。
圖3中，節(jié)點(diǎn)A正通過(guò)路徑A—B—E—I與節(jié)點(diǎn)I進(jìn)行通信，節(jié) 點(diǎn)C正通過(guò)路徑C—E—H與節(jié)點(diǎn)H進(jìn)行通信。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)F欲與節(jié) 點(diǎn)D進(jìn)行通信，當(dāng)節(jié)點(diǎn)G收到節(jié)點(diǎn)F廣播的路由請(qǐng)求包時(shí)，若G緩 存有到D的路由(通過(guò)G—E—D)，節(jié)點(diǎn)G將回復(fù)，此時(shí)將會(huì)造成 節(jié)點(diǎn)E的負(fù)載過(guò)大，從而間接形成"熱點(diǎn)"問(wèn)題。
(4) 當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)收到RREQ包時(shí)，査看目的節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)還 是網(wǎng)外節(jié)點(diǎn)。如果是網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的話，則丟棄該RREQ包；如果是網(wǎng) 外節(jié)點(diǎn)，則構(gòu)造RREP包進(jìn)行回復(fù)，該RREP包以本網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為倒數(shù) 第二跳。
(5) 當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)收到不同路徑發(fā)來(lái)的RREQ包時(shí)，通過(guò)公式(4) 計(jì)算/ M值，選取的值最大者作為該源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的路 由，沿所選取路由的反向路徑向源節(jié)點(diǎn)返回RREP包。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)收到 RREP包時(shí)，路由建立。因?yàn)镈SR協(xié)議默認(rèn)有緩存?zhèn)溆寐酚傻牟呗裕?本協(xié)議也予于保留。
如圖4所示，假設(shè)節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列閾值為IO， 《=0.4,戶=-0.6。 二 元組表示(節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬，節(jié)點(diǎn)的負(fù)載)，RREQ (路徑節(jié)點(diǎn) 最小剩余可用帶寬，路45總負(fù)載)。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)S要與目的節(jié)點(diǎn)D進(jìn)行 通信時(shí)，節(jié)點(diǎn)S首先查看自己的路由緩存，若路由緩存中有到目的節(jié)點(diǎn)D的路由(且該路由仍然有效)，貝l」S發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)分組。若路由 緩存中沒(méi)有到目的節(jié)點(diǎn)D的路由，S將發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，廣播RREQ 包，該RREQ包中增加路徑節(jié)點(diǎn)最小剩余可用帶寬值和路徑總負(fù)載 值。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A和G收到該RREQ包時(shí)，計(jì)算自己的可用帶寬，假設(shè)節(jié)點(diǎn) A為1.5,并與RREQ包中的值比較，若比其小，則替換。并把自己的 負(fù)載累加到RREQ包中的路徑總負(fù)載字段，此時(shí)RREQ包中的總負(fù)載 值為8，并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該RREQ包。節(jié)點(diǎn)G執(zhí)行類似的過(guò)程。當(dāng)節(jié)點(diǎn)F收 到RREQ包后，發(fā)現(xiàn)自己的負(fù)載(12)超過(guò)閾值(設(shè)為IO)，節(jié)點(diǎn)F便 丟棄該RREQ包。當(dāng)節(jié)點(diǎn)H收到RREQ包時(shí)，計(jì)算得自己的剩余可用帶 寬值為0.7，用該值更新RREQ包，并把自己的負(fù)載累加到RREQ包中 的總負(fù)載字段，繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該RREQ包。節(jié)點(diǎn)B、 C、 E、 I執(zhí)行類似過(guò)程。 最后，目的節(jié)點(diǎn)D收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)E和節(jié)點(diǎn)I的兩個(gè)RREQ包，根據(jù)RREQ 包中的路徑節(jié)點(diǎn)最小可用帶寬值和路徑總負(fù)載值分別計(jì)算路由判據(jù) / M。對(duì)于來(lái)自節(jié)點(diǎn)E的RREQ包，計(jì)算得0.4X1+ (-0.6) X (22/6) =-1.8 (此處，6跳包含源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn))；對(duì)于來(lái)自節(jié)點(diǎn)I的RREQ 包，計(jì)算得0.4X0.7+ (-0.6) X (25/5) =-2.72。因此，節(jié)點(diǎn)D將選 取來(lái)自節(jié)點(diǎn)E的路由，回復(fù)RREP包。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)S收到RREP包時(shí)，路 由發(fā)現(xiàn)過(guò)程結(jié)束，路由建立。
另外，由于本協(xié)議依然是按需路由，所以不在活躍路徑上的節(jié)點(diǎn) 不需要進(jìn)行路由的維護(hù)。對(duì)于在活躍路徑上的節(jié)點(diǎn)，需要維護(hù)當(dāng)前的 活躍路由。鑒于WMN的特點(diǎn)，本協(xié)議的路由維護(hù)在傳統(tǒng)的路由協(xié)議 基礎(chǔ)上做出以下改進(jìn)(1) 鏈路失效的判斷
當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)后，節(jié)點(diǎn)會(huì)嘗試多重傳幾次，均未成功后，節(jié)點(diǎn) 判定為鏈路失效，并在路由緩存表中刪除失效路由，執(zhí)行路徑恢復(fù)過(guò)
程。這是因?yàn)閃MN節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性較小，鏈路是比較穩(wěn)定的，數(shù)據(jù)傳 輸?shù)腻e(cuò)誤可能是由于單次的錯(cuò)誤或者是突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸沖突引起的。 我們可以將最后傳輸出錯(cuò)的分組重傳幾次，如3-5次，仍然沒(méi)能成功 的話，則可斷定為鏈路失效。
(2) 鏈路恢復(fù)
在這里，采用準(zhǔn)路徑恢復(fù)措施。失效鏈路兩端由靠近源端的節(jié)點(diǎn) 先發(fā)起尋路過(guò)程，尋找到目的節(jié)點(diǎn)集合(從失效鏈路靠近目的節(jié)點(diǎn)端 的節(jié)點(diǎn)起，到目的節(jié)點(diǎn)之間的所有節(jié)點(diǎn)稱為目的節(jié)點(diǎn)集合，如下圖中 的C、 E、 D)中任一節(jié)點(diǎn)的路由。若尋路成功，向源節(jié)點(diǎn)返回新路 徑；若失敗，向源節(jié)點(diǎn)返回RRER分組，源節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起尋路過(guò)程。
如圖5所示，當(dāng)節(jié)點(diǎn)B發(fā)現(xiàn)自己到節(jié)點(diǎn)C的鏈路斷裂時(shí)，節(jié)點(diǎn)B 發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，尋找到節(jié)點(diǎn)C或E或D的路徑，若尋路三個(gè)節(jié) 點(diǎn)中任一個(gè)節(jié)點(diǎn)成功(假設(shè)為E)，則使用該新路由(S—A—B—…… —E—D)。若尋路失敗，節(jié)點(diǎn)B將向源節(jié)點(diǎn)S發(fā)送路由出錯(cuò)分組 RRER，源節(jié)點(diǎn)S重新發(fā)起尋路過(guò)程。
(3) 動(dòng)態(tài)維護(hù)
節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，若緩存中有到目的節(jié)點(diǎn)路由，則發(fā)送第一 個(gè)數(shù)據(jù)分組，該分組同時(shí)收集該路由的信息(路由判據(jù)信息)。若較 原先情況好，或沒(méi)變化，則繼續(xù)使用該路由；若較差，目的節(jié)點(diǎn)將通知源節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。這樣做相當(dāng)于對(duì)路徑做動(dòng)態(tài)維護(hù)， 也能最大限度地利用緩存路由，減少重新尋路的控制開(kāi)銷。
權(quán)利要求
1、一種基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議的建立方法，采取單徑路由的形式，基于動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議，其特征在于包括以下步驟基于IEEE802. 11MAC層技術(shù)，設(shè)定周期T，在周期T內(nèi)偵聽(tīng)節(jié)點(diǎn)S的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求幀和發(fā)送允許幀中的網(wǎng)絡(luò)分配向量，計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的空閑時(shí)間，得到該節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬；根據(jù)該節(jié)點(diǎn)S的剩余可用帶寬、節(jié)點(diǎn)S的負(fù)載、跳數(shù)和緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)量，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層形成路由判據(jù)，并選取路由判據(jù)最大的路徑參數(shù)；建立用來(lái)轉(zhuǎn)移流量的多個(gè)網(wǎng)關(guān)，將流量分流到各個(gè)網(wǎng)關(guān)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議 的建立方法，其特征在于節(jié)點(diǎn)S的空閑時(shí)間如下式計(jì)算取得rA" = r — Z + -(1)，節(jié)點(diǎn)S的剩余可用帶寬如下式計(jì)算取得r - 2 (嵐k + -細(xì)^a/一W:Wx——^- (2)，一 r式中/^wV/imZ一BW是節(jié)點(diǎn)S的剩余可用帶寬；T為測(cè)量周期；NAV為 網(wǎng)絡(luò)分配向量，NAVj為節(jié)點(diǎn)S的鄰居節(jié)點(diǎn)N(S)j在測(cè)量周期r內(nèi)的 NAV數(shù)值，勛cb^z'me是節(jié)點(diǎn)S退避計(jì)數(shù)器的值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議的建立方法，其特征在于路由判據(jù)方式由下式計(jì)算取得 / M = M/"[(及e"V/"fl/—B]+7bto/—Loa^Z + Hop — Ow加(3 )，式中/ M為路由判據(jù)，/^,V/m/—fiW為節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬， A/時(shí)(/fey— fi ]為路徑上各節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬的最小值； 7bto/一Z^W為路徑上節(jié)點(diǎn)的總負(fù)載，用節(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中數(shù)據(jù)量來(lái)表 示，Hop —Oumf為路徑跳數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議 的建立方法，其特征在于網(wǎng)關(guān)的流量轉(zhuǎn)移包括以下步驟(1) 網(wǎng)關(guān)的通告及備用網(wǎng)關(guān)的登記在網(wǎng)絡(luò)初始化階段，所有Mesh網(wǎng)關(guān)在子網(wǎng)內(nèi)廣播一個(gè)通告消息， 收到消息的節(jié)點(diǎn)，如果是非網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)發(fā)；如果是網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，執(zhí) 行以下操作a. 如果該網(wǎng)關(guān)是第一次收到消息，則把發(fā)消息的網(wǎng)關(guān)記為其備用 網(wǎng)關(guān)；b. 如果該網(wǎng)關(guān)之前收到過(guò)另外網(wǎng)關(guān)的通告消息，則比較這兩個(gè)網(wǎng) 關(guān)的信息，選擇一個(gè)最近的網(wǎng)關(guān)作為其備用網(wǎng)關(guān)。(2) 啟用備用網(wǎng)關(guān)當(dāng)某網(wǎng)關(guān)A發(fā)現(xiàn)其負(fù)載過(guò)大時(shí)，網(wǎng)關(guān)A將會(huì)選擇一條流f，向其 備用網(wǎng)關(guān)B發(fā)送一個(gè)Flo^^Move消息，申請(qǐng)將流f加入B，網(wǎng)關(guān)B 在接收到該Flow—Move消息后，根據(jù)網(wǎng)關(guān)B的負(fù)載情況決定是否為 流f提供服務(wù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議 的建立方法，其特征在于當(dāng)源節(jié)點(diǎn)要與目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，若沒(méi)有到目的節(jié)點(diǎn)的路由，則發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，其包括以下步驟(1) 廣播RREQ包，該RREQ包在DSR協(xié)議的RREQ包的基 礎(chǔ)上增加兩個(gè)字段，為Minimum Residual Bandwidth和Total Load, Minimum Residual Bandwidth用于記錄路徑上各節(jié)點(diǎn)的最小帶寬， Total Load用于計(jì)算路徑上節(jié)點(diǎn)的總負(fù)載；(2) 各個(gè)中間節(jié)點(diǎn)收到所述RREQ包時(shí)，計(jì)算自己的可用帶寬 并與RREQ包中的可用帶寬閾值比較，若小于閾值，則替換，并把自 己的負(fù)載累加到RREQ包中的路徑總負(fù)載字段，若超過(guò)閾值，則丟棄 所述RREQ包；網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)收到RREQ包時(shí)，査看目的節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)還是網(wǎng)外節(jié) 點(diǎn)，如果是網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)則丟棄收到的RREQ包；如果是網(wǎng)外節(jié)點(diǎn)，構(gòu)造 RREP包進(jìn)行回復(fù)，所述RREP包以本網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為倒數(shù)第二跳；(3) 目的節(jié)點(diǎn)收到不同路徑發(fā)來(lái)的RREQ包，根據(jù)RREQ包中的 路徑節(jié)點(diǎn)最小可用帶寬值和路徑總負(fù)載值分別計(jì)算路由判據(jù)值，選取 路由判據(jù)值最大者作為所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的路由，沿所選取 路由的反向路徑向源節(jié)點(diǎn)返回RREP包；(4) 源節(jié)點(diǎn)收到RREP包，路由建立。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議 的建立方法，其特征在于還包括在活躍路徑上的節(jié)點(diǎn)對(duì)當(dāng)前路由的維護(hù)步驟(1)鏈路失效的判斷當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)后，節(jié)點(diǎn)會(huì)嘗試多重傳幾次，均未成功后，節(jié)點(diǎn)判定為鏈路失效，并在路由緩存表中刪除失效路由，執(zhí)行下一步驟；(2) 鏈路恢復(fù)失效鏈路兩端由靠近源端的節(jié)點(diǎn)先發(fā)起尋路過(guò) 程，尋找到目的節(jié)點(diǎn)集合中任一節(jié)點(diǎn)的路由，若尋路成功，向源節(jié)點(diǎn) 返回新路徑；若失敗，向源節(jié)點(diǎn)返回RRER分組，源節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起尋 路過(guò)程；(3) 動(dòng)態(tài)維護(hù)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，若緩存中有到目的節(jié)點(diǎn) 路由，則發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)分組，該分組同時(shí)收集該路由判據(jù)信息，若 較原先情況好，或沒(méi)變化，則繼續(xù)使用該路由；若較差，目的節(jié)點(diǎn)將 通知源節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于負(fù)載均衡的跨層動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議的建立方法，采取單徑路由的形式，基于動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議，其包括以下步驟基于IEEE802.11 MAC層技術(shù)，設(shè)定周期T，在周期T內(nèi)偵聽(tīng)節(jié)點(diǎn)S的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求幀和發(fā)送允許幀中的網(wǎng)絡(luò)分配向量，計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的空閑時(shí)間，得到該節(jié)點(diǎn)的剩余可用帶寬；根據(jù)該節(jié)點(diǎn)S的剩余可用帶寬、節(jié)點(diǎn)S的負(fù)載、跳數(shù)和緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)量，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層形成路由判據(jù)，并選取路由判據(jù)最大的路徑參數(shù)；建立用來(lái)轉(zhuǎn)移流量的多個(gè)網(wǎng)關(guān)，將流量分流到各個(gè)網(wǎng)關(guān)。本發(fā)明能保持整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡，縮小路由查詢泛洪的范圍，減少路由發(fā)現(xiàn)的次數(shù)，提高WMN的吞吐量。
文檔編號(hào)H04W80/00GK101415248SQ20081021930
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者周杰英, 靜 李, 肖博興, 肖繼瓏, 謝偉聰 申請(qǐng)人:中山大學(xué)