基于分布式情景感知的分层式网络路由方法

摘要

本发明公开了一种基于分布式情景感知的分层式网络路由方法，主要解决现有技术在网络环境多变的场景中，单一的路由协议不能保证网络性能的局限性。其实现过程为：将整个网络场景分成若干个子网，每个子网随机指定一个骨干路由节点，其余节点均为普通节点；骨干路由节点通过周期性地发送入网邀请包邀请普通节点加入到该骨干路由节点所属子网；所有节点周期性检测网络的环境，骨干路由节点根据当前网络负载和节点移动速率的综合指标选择适合的路由协议，进行路由发现和维护。本发明结合了按需和表驱动路由的优点，弥补了各自的不足，节省了网络的开销，缩短了信息分组的时延，提高了分组的投递率，可用于网络环境多变的数据通信。

主权项

1.一种基于分布式情景感知的分层式网络的路由方法，包括如下步骤：（1）网络初始化，即根据网络的场景大小，将整个网络分成n个子网，在每一个子网中随机地指定一个节点为骨干路由节点w_i，其中i∈[1,n]，其余的节点均为普通节点c；（2）节点之间相互发送hello包，并将hello包的发送周期初始化为ht_std，其中ht_std根据具体网络场景而定，该hello包包括节点运行的路由协议、网络负载及节点的移动性等状态信息；（3）根据网络场景的大小以及单跳通信距离，将每个普通节点c置于离其最近的骨干路由节点w_i下，构建基于分层式的网络结构；（4）每一个节点周期性检测周围的网络环境，该网络环境包括平均移动速率、平均业务量和业务类型这些参量信息，若其中的任一个参量信息变化，则更新网络环境；（5）骨干路由节点w_i根据感知到的网络环境计算环境参量值，判断是否需要进行路由切换：（5a）定义并计算网络中的负载参量L和移动性状态参量m分别为：L＝θ*L(k)+(1-θ)*L(k-1)，m=v/v₀,其中，L(k)=ρ/ρ₀表示在当前第k个检测周期内的网络负载值，L(k-1)为上一周期计算的网络负载平均值，θ为L(k)的权重因子，取值为0.6，ρ为当前周期的网络的负载，v为节点的移动速率，ρ₀和v₀分别表示在各种路由协议下性能相近的业务负载和移动速率；（5b）根据移动性状态参量值计算hello包的发送周期ht；（5c）根据骨干路由节点检测到的网络负载参量L与移动性状态参量m参量值选择当前网络场景适合的路由协议，并将此路由协议与当前网络中该骨干路由节点运行的路由协议进行对比，如果一致，则执行步骤（7），反之，若不一致，则执行步骤（6）；（6）骨干路由节点w_i根据当前的网络状态参量值在路由协议库中选择适合当前网络场景下的路由协议，执行协议切换，处理切换过程中的分组，并且向其它骨干路由节点发送路由策略改变包，同时骨干路由节点w_i通知隶属于它的普通节点停止两个检测周期的发包；（7）普通节点c发送数据包，即不管目的节点是否在同一个子网下，都先将该数据包发送给普通节点c所隶属的骨干路由节点；若目的节点D与普通节点c属于同一个子网，则执行步骤（8），反之则执行步骤（9）；（8）根据目的节点的编号ID，其所隶属的骨干路由节点将数据包发送给该目的节点；（9）普通节点c根据目的节点的编号ID，获得目的节点所隶属的骨干路由节点的编号ID，该普通节点c所隶属的骨干路由节点根据当前网络环境选择路由策略，建立该普通节点c到目的节点D的路由：（9a）在当前节点u_i有分组要转发时，给该分组设置一个路由表建立时间定时器T_s，判断当前节点u_i是否为目的节点D所隶属的骨干路由节点，如果是，则取出该分组，返回步骤（8），否则，根据当前节点u_i采用的路由模式，执行步骤（9b）；（9b）当前节点u_i查询路由表，判断是否存在到目的节点D的路由，若存在，则从路由表中取出该节点应该去往的下一跳节点N，并将此分组发往至下一跳节点N，返回步骤（9a）；反之，将此分组插入到发送缓存队列，执行步骤（9c）；（9c）当前节点u_i根据其所采用的路由协议寻找自己到目的节点的路由，如果在分组的生存期T_s内找到路由，则从发送缓存队列中取出该分组，并查找路由表，将此分组发送到到达目的节点D所应该发往的下一跳节点N，返回步骤（9a），如果没找到路由，则此路由过程失败。