一種基于鄰接穩(wěn)定等級的分簇路由方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于鄰接穩(wěn)定等級的分簇路由方法，包括：各簇頭計算其與鄰簇簇頭間的鄰接穩(wěn)定等級并存儲在本地；周期性產(chǎn)生簇頭消息，通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送給其他簇頭，各簇頭存儲其中的虛擬連接關(guān)系和所述虛擬連接關(guān)系的鄰接穩(wěn)定等級并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)；各簇頭基于所述虛擬連接關(guān)系及對稱鄰接穩(wěn)定等級，建立簇頭間的虛擬路由表。本發(fā)明用于分簇自組織網(wǎng)絡(luò)下的簇間路由維護，可以增強簇間路由的時效性和穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種基于鄰接穩(wěn)定等級的分簇路由方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及無線自組網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于鄰接穩(wěn)定等級的分簇路由方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在申請?zhí)枮?015100757834,申請日為2015年2月12日，發(fā)明名稱為《自組網(wǎng)中 基于靜態(tài)編隊的分簇路由方法和系統(tǒng)》的中國專利申請中，提出了一種分簇路由方法，各簇 內(nèi)包含至少一個簇頭節(jié)點和至少一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點，網(wǎng)關(guān)節(jié)點是能與至少一個其它簇的節(jié)點進 行直接通信的節(jié)點；各簇頭建立和維護簇頭間的虛擬路由表，具體方法可以是：各簇頭周 期性產(chǎn)生簇頭消息，通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送給其他簇頭；簇頭消息包括本簇頭ID和其一跳鄰居 簇的簇頭ID ;各簇頭接收到其他簇頭的簇頭消息后，存儲其中的虛擬連接關(guān)系，并繼續(xù)轉(zhuǎn) 發(fā)所述接收到的簇頭消息；各簇頭基于所述虛擬連接關(guān)系，建立和維護簇頭間的虛擬路由 表。對于簇間業(yè)務(wù)，由源節(jié)點所在簇的簇頭節(jié)點根據(jù)簇頭間的虛擬路由表，通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā) 送到目的節(jié)點所在簇的簇頭，再由目的簇簇頭發(fā)送到目的節(jié)點。該方法避免了廣播洪泛和 承載過大路由信息，可以減少整個網(wǎng)絡(luò)的控制信令開銷，從而節(jié)省節(jié)點能量損耗。該專利申 請還在實施例中提到，基于簇頭之間的鄰接關(guān)系，采用Dijkstra算法計算簇頭到簇頭之間 最短跳數(shù)的"虛擬路由"，從而建立起簇頭間的虛擬路由表。
[0003] 上述方法僅基于跳數(shù)建立簇頭間的虛擬路由表，該虛擬路由表在節(jié)點固定的無線 場景中，當(dāng)相鄰的兩個簇之間存在較少的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，而簇間通信量比較大的時候，會造成網(wǎng) 絡(luò)擁塞，網(wǎng)絡(luò)延遲增加，節(jié)點早死現(xiàn)象；在節(jié)點具有移動性的無線場景中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點的移動 性會直接導(dǎo)致虛擬路由表中相鄰的兩個簇不再具有連接關(guān)系，使得虛擬路由表缺乏時效 性，造成網(wǎng)絡(luò)延遲增加現(xiàn)象。此外，上述方法中，簇頭節(jié)點需要選擇一些網(wǎng)關(guān)節(jié)點作為發(fā)送 路由報文或數(shù)據(jù)報文的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，但上述方法沒有進一步說明簇頭節(jié)點如何選擇網(wǎng)關(guān)節(jié) 點；網(wǎng)關(guān)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)簇間路由消息或者簇間業(yè)務(wù)時需要選擇一些鄰居節(jié)點進行廣播，上述方 法也并沒有進一步說明網(wǎng)關(guān)節(jié)點如何選擇鄰居節(jié)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種基于鄰接穩(wěn)定等級的分簇路由方 法，該方法包括：
[0005] 各簇頭計算其與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級并存儲在本地；
[0006] 各簇頭周期性產(chǎn)生簇頭消息，通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送給其他簇頭，所述簇頭消息包括 本簇頭ID、其鄰簇簇頭ID以及其與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級；
[0007] 各簇頭接收到其他簇頭的簇頭消息后，存儲其中的虛擬連接關(guān)系和所述虛擬連接 關(guān)系的鄰接穩(wěn)定等級，并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)所述接收到的簇頭消息；
[0008] 各簇頭判斷存儲的同一對虛擬連接關(guān)系的兩個方向的鄰接穩(wěn)定等級是否一致，如 果一致，則將一致值作為該虛擬連接關(guān)系的對稱穩(wěn)定等級，如果不一致，則將兩者中的較小 值作為該虛擬連接關(guān)系的對稱穩(wěn)定等級；
[0009] 各簇頭基于存儲的虛擬連接關(guān)系和所述虛擬連接關(guān)系的對稱鄰接穩(wěn)定等級，建立 簇頭間的虛擬路由表。
[0010] 優(yōu)選的，簇頭與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級是根據(jù)簇內(nèi)各網(wǎng)關(guān)節(jié)點的移動速度 以及簇內(nèi)各網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級計算得出的。進一步的，網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇 之間的鄰接穩(wěn)定等級是根據(jù)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇的各鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級計算得出 的。再進一步的，網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇的鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級是根據(jù)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇 的鄰居節(jié)點的鄰接時間、鏈路質(zhì)量、鄰居節(jié)點的移動速度計算得出的。
[0011] 優(yōu)選的，簇頭選擇用于發(fā)送路由報文或數(shù)據(jù)報文的簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點時，根據(jù)簇內(nèi)各 網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級進行選擇?？梢园凑找韵路绞竭M行選擇：簇頭將聯(lián)通 鄰簇的所有簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點的與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級從大到小排序，選擇鄰接穩(wěn)定等級 滿足閾值要求的前N個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點，所述閾值和N值由系統(tǒng)設(shè)置。
[0012] 優(yōu)選的，網(wǎng)關(guān)節(jié)點選擇鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)簇間路由消息或者簇間業(yè)務(wù)時，根據(jù)本網(wǎng)關(guān) 節(jié)點與鄰簇的鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級進行選擇?？梢园凑找韵路绞竭M行選擇：網(wǎng)關(guān) 節(jié)點將與鄰簇的所有鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級從大到小排序，選擇最優(yōu)的滿足可靠性 要求的P個鄰居網(wǎng)關(guān)節(jié)點，所述可靠性要求和P值由系統(tǒng)設(shè)置。
[0013] 本發(fā)明用于分簇自組織網(wǎng)絡(luò)下的簇間路由維護，可以增強簇間路由的時效性和穩(wěn) 定性；尤其在節(jié)點具有移動性的無線場景下，本發(fā)明具有魯棒性的路由表和合理的網(wǎng)關(guān)節(jié) 點和鄰居節(jié)點選擇方案還會減小業(yè)務(wù)傳輸時延。
【具體實施方式】
[0014] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施例中的 技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全 部的實施例；需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以 相互組合。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所 獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0015] 實施例1
[0016] 本實施例以一個分簇自組織網(wǎng)絡(luò)為例，將該網(wǎng)絡(luò)中的某一個簇記為簇i，該簇包含 Μ個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點，所有的簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點均保存兩張記錄表，分別用于記錄本簇的鄰居節(jié)點 信息和鄰簇的鄰居節(jié)點信息。鄰簇的鄰居節(jié)點信息的記錄表如下，記錄了本網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰 簇的鄰居節(jié)點建立鄰居關(guān)系的時間、與鄰居節(jié)點的鏈路質(zhì)量、鄰居節(jié)點的移動速度以及鄰 居節(jié)點身份等。
[0017]

[0018] 首先各網(wǎng)關(guān)節(jié)點根據(jù)記錄表中的各項信息計算本節(jié)點與鄰簇的鄰居節(jié)點之間的 鄰接穩(wěn)定等級，具體計算如下：
[0019] Ym, j,u= a Time U+P SNRu+y Speedu, (1)
[0020] 式⑴中，簇j是簇i的鄰簇，表示簇i的第m個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與簇j的第u 個鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級，α、β和γ為權(quán)重因子，α+β + γ = 1，Timeu表示第m 個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇j的第u個鄰居節(jié)點的鄰接時間，SNRU表示第m個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與 鄰簇j的第u個鄰居節(jié)點之間的鏈路質(zhì)量，Speed u表示鄰簇j的第u個鄰居節(jié)點相對于第 m個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點的移動速度。
[0021] 然后各網(wǎng)關(guān)節(jié)點根據(jù)本節(jié)點與鄰簇的鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級計算本節(jié)點 與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級，具體計算如下：
[0023] 式（2)中，Y' ^表示第m個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇j之間的鄰接穩(wěn)定等級，V為第 m個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點具有的到達鄰簇j的鄰居節(jié)點的總個數(shù)，u = 1，2,……V。
[0024] 最后，各網(wǎng)關(guān)節(jié)點將計算出的本節(jié)點與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級發(fā)送給簇頭，簇 頭接收后計算出與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級，具體計算如下：
[0026] 式（3)中，Cy表示簇i的簇頭與簇j的簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級，m = 1，2,...... M，Speedy表示第m個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點相對于簇頭的移動速度，ε和η為權(quán)重因子，ε+η = 1，Y' m,_j表示第m個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與簇j之間的鄰接穩(wěn)定等級。
[0027] 分簇自組織網(wǎng)絡(luò)中，各簇頭均計算自己與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級，然后建 立路由表，具體過程為：
[0028] a，分簇自組織網(wǎng)絡(luò)中各簇頭周期性產(chǎn)生簇頭消息，通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送給其他簇 頭，簇頭消息攜帶本簇頭ID、其鄰簇簇頭ID以及其與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級；
[0029] b，各簇頭接收到其他簇頭的簇頭消息后，存儲其中的虛擬連接關(guān)系和該虛擬連接 關(guān)系的鄰接穩(wěn)定等級，并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)所述接收到的簇頭消息；
[0030] c，各簇頭判斷存儲的同一對虛擬連接關(guān)系的兩個方向的鄰接穩(wěn)定等級是否一致， 如果一致，則將一致值作為該虛擬連接關(guān)系的對稱穩(wěn)定等級，如果不一致，則將兩者中的較 小值作為該虛擬連接關(guān)系的對稱穩(wěn)定等級；
[0031] 例如，在某一簇頭中，對于簇頭a和簇頭b的虛擬連接關(guān)系，簇頭a到簇頭b方向 的鄰接穩(wěn)定等級存儲為〇. 2,簇頭b到簇頭a方向的鄰接穩(wěn)定等級存儲為0. 3,則該虛擬連 接關(guān)系的對稱穩(wěn)定等級為$父小值〇. 2 ;
[0032] d，各簇頭基于存儲的虛擬連接關(guān)系和所述虛擬連接關(guān)系的對稱鄰接穩(wěn)定等級，建 立簇頭間的虛擬路由表。由于在步驟c中已將虛擬連接關(guān)系的兩個方向的鄰接穩(wěn)定等級進 行了統(tǒng)一，因此建立的虛擬路由表是一張唯一的路由表。
[0033] 實施例2
[0034] 本實施例以實施例1為基礎(chǔ)，簇i的簇頭選擇向簇j發(fā)送路由報文或數(shù)據(jù)報文的 簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點時，根據(jù)簇內(nèi)各網(wǎng)關(guān)節(jié)點與簇j之間的鄰接穩(wěn)定等級進行選擇。具體說明如 下：
[0035] 簇i的簇頭記錄各簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與簇j的鄰接穩(wěn)定等級并設(shè)定鄰接穩(wěn)定等級閾 值。然后簇頭將連通簇j的網(wǎng)關(guān)節(jié)點的鄰接穩(wěn)定等級按照從大到小排序，選擇滿足閾值要 求的前N個網(wǎng)關(guān)節(jié)點作為通向簇j的目的網(wǎng)關(guān)節(jié)點。
[0036] 實施例3
[0037] 本實施例以實施例1為基礎(chǔ)，簇i的網(wǎng)關(guān)節(jié)點選擇簇j的鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)簇間路由 消息或者簇間業(yè)務(wù)時，根據(jù)本網(wǎng)關(guān)節(jié)點與簇j的鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級進行選擇。 具體說明如下：
[0038] 網(wǎng)關(guān)節(jié)點將與簇j的所有鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級從大到小排序，選擇最優(yōu) 的滿足可靠性要求的P個鄰居網(wǎng)關(guān)節(jié)點作為目的節(jié)點。
[0039] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過 程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序 在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者 光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0040] 最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡 管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然 可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精 神和范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于鄰接穩(wěn)定等級的分簇路由方法，該方法包括： 各簇頭計算其與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級并存儲在本地； 各簇頭周期性產(chǎn)生簇頭消息，通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送給其他簇頭，所述簇頭消息包括本簇 頭ID、其鄰簇簇頭ID以及其與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級； 各簇頭接收到其他簇頭的簇頭消息后，存儲其中的虛擬連接關(guān)系和所述虛擬連接關(guān)系 的鄰接穩(wěn)定等級，并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)所述接收到的簇頭消息； 各簇頭判斷存儲的同一對虛擬連接關(guān)系的兩個方向的鄰接穩(wěn)定等級是否一致，如果一 致，則將一致值作為該虛擬連接關(guān)系的對稱穩(wěn)定等級，如果不一致，則將兩者中的較小值作 為該虛擬連接關(guān)系的對稱穩(wěn)定等級； 各族頭基于存儲的虛擬連接關(guān)系和所述虛擬連接關(guān)系的對稱鄰接穩(wěn)定等級，建立族頭 間的虛擬路由表。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于： 簇頭與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級是根據(jù)簇內(nèi)各網(wǎng)關(guān)節(jié)點的移動速度以及簇內(nèi)各 網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級計算得出的。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：簇頭與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級根 據(jù)以下具體式子計算得出：其中，C表示簇頭與鄰簇簇頭之間的鄰接穩(wěn)定等級，M為簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點的總個數(shù)，m = 1,2,......M，Speedni表示第m個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點的移動速度，ε和η為權(quán)重因子，ε+η = 1，"表示第m個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于： 網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級是根據(jù)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇的各鄰居節(jié)點之間的鄰 接穩(wěn)定等級計算得出的。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級根 據(jù)以下具體式子計算得出：其中，Y'表示網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級，V為鄰簇的鄰居節(jié)點的總個數(shù)，u =1,2,......V，Yu表示網(wǎng)關(guān)節(jié)點與第u個鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于： 網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇的鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級是根據(jù)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇的鄰居節(jié)點 的鄰接時間、鏈路質(zhì)量、鄰居節(jié)點的移動速度計算得出的。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇的鄰居節(jié)點之間的鄰接 穩(wěn)定等級根據(jù)以下具體式子計算得出： Y = aTime+β SNR+YSpeed， 其中，Y表示網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇的鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級，α、β和γ為權(quán)重因 子，α+β + γ = 1，Timw表示網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰居節(jié)點的鄰接時間，SNR表示網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰居節(jié) 點的鏈路質(zhì)量，Speed表示鄰居節(jié)點的移動速度。8. 根據(jù)權(quán)利要求1~7所述的方法，其特征在于： 簇頭選擇用于發(fā)送路由報文或數(shù)據(jù)報文的簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點時，根據(jù)簇內(nèi)各網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰 簇之間的鄰接穩(wěn)定等級進行選擇。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，按照以下方式進行選擇： 簇頭將聯(lián)通鄰簇的所有簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點的與鄰簇之間的鄰接穩(wěn)定等級從大到小排序，選 擇鄰接穩(wěn)定等級滿足閾值要求的前N個簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點，所述閾值和N值由系統(tǒng)設(shè)置。10. 根據(jù)權(quán)利要求1~7所述的方法，其特征在于： 網(wǎng)關(guān)節(jié)點選擇鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)簇間路由消息或者簇間業(yè)務(wù)時，根據(jù)本網(wǎng)關(guān)節(jié)點與鄰簇的 鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級進行選擇。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，按照以下方式進行選擇： 網(wǎng)關(guān)節(jié)點將與鄰簇的所有鄰居節(jié)點之間的鄰接穩(wěn)定等級從大到小排序，選擇最優(yōu)的滿 足可靠性要求的P個鄰居網(wǎng)關(guān)節(jié)點，所述可靠性要求和P值由系統(tǒng)設(shè)置。
【文檔編號】H04W40/02GK106028413SQ201510125111
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年3月20日
【發(fā)明人】李靜葉, 孫鵬, 黃其華, 施錢寶, 周淼
【申請人】北京信威通信技術(shù)股份有限公司, 北京瑞平通信技術(shù)有限公司