基于主动路由算法的manet网络主控节点的自动选择方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于主动路由算法的移动自组织MANET网络中主控节点的自动选择方法，属于无线网络领域。其具体操作步骤为：(1)建立本地路由表。(2)选择主控节点。(3)主控节点工作。(4)更新主控节点。本发明提出的基于主动路由算法的MANET网络主控节点的自动选择方法与已有方法相比较，具有运算负担非常小、自动更新主控节点以及便于在实际应用中实施等优点。
【专利说明】基于主动路由算法的MANET网络主控节点的自动选择方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于主动路由算法的移动自组织(MANET)网络中主控节点的自动选择方法，属于无线网络领域。
【背景技术】
[0002]移动自组织(Mobile Ad hoc Networks, MANET)网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机通信网络的一种类型。作为一种无中心、分布式控制的网络，MANET网络是一种自治无线多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，可以在不利用或不便利用现有网络基础设施的情况，提供一种通信支撑环境，拓宽了移动网络的应用场合。
[0003]具体来讲，MANET网络是由一组带有无线收发信息装置的移动节点组成的一个无线移动通信网络，它不依赖于预设的基础设施，网络中的移动节点利用自身的无线收发设备交换信息，当相互之间不在彼此的通信范围内时，可以借助其它中间节点的中继(Relay)来实现多跳通信。中间节点帮助其它节点中继时，先接收前一个节点发送的分组，然后在向下一个节点转发以实现中继，所以也称为分组无线网或多跳网。无线自组织网是一个多跳的临时性无中心网络，可以在任何时刻、任何地点快速构建，网络中每个节点可以自由移动、地位相等。
[0004]MANET网络中的每个MANET节点兼备路由器和用户终端2种功能。一方面，节点作为主机运行面向用户的应用程序；另一方面，节点作为路由器需要运行相关的路由协议。
[0005]MANET节点兼顾路由器的功能，所以每个节点都具有本地路由表，来实现与网络中其它节点的通信；并且节点通过路由协议实时更新维护本地路由表，以应对网络的动态变化。为了满足MANET网络对路由协议的较高要求，直接采用传统的距离矢量路由算法和链路状态路由算法已不能适应动态拓扑结构以及物理、链路、网络层之间的相互影响。若干已被提出的具有实用性的MANET的路由算法主要分为两类:表驱动路由和按需驱动路由。表驱动协议又称主动路由协议或者先验式路由协议。其原理是每个节点都维护一张包含到达网络内各节点路由信息的路由表。源节点一旦需要发送报文，便可以立即获得到达目的节点的路由。当网络拓扑结构发生变化时，更新路由表信息，并把这个更新消息传遍整个网络，该协议具有路由请求延迟低，路由开销大的特点。
[0006]最优化链路状态路由协议(Optimized Link State Routing, 0LSR)协议是一种基于链路状态算法的主动路由协议。为了弥补主动路由开销大的缺点，OLSR协议有效限制MANET网络中的广播。其工作原理为:网络中每个节点只选择自己邻居节点的一个子集，作为多点中继集(MPR);只有作为MPR的节点才能产生链路状态信息。正是通过节点不断选择自己的MPR或该节点作为其它节点的MPR对广播信息进行转发，并根据这些信息计算通过的最短路径，最终到达目的节点。OLSR更适合于节点密度大的网络，使得路由管理更加有效。
[0007]与传统的网络相比MANET网络具有显著特点:
[0008](I)自组织[0009]MANET网络的节点通过分布式算法来协调彼此的行为，无需人工干预和任何其它预置的网络设施，可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。
[0010](2)无中心
[0011]MANET网络不存在类似基站的集中网络中心控制点，没有严格的控制中心，节点可以随时加入和离开网络。任何单个节点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。
[0012](3)多跳路由
[0013]由于节点无线通信覆盖范围有限，因此当它要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的转发。此外MANET网络中的多跳路由是由普通节点协作完成的，而不是由专用的路由设备(如路由器)完成的。
[0014](4)动态网络拓扑
[0015]MANET网络节点能够以任意速度和任意方式在网中移动，网络拓扑随时可能发生变化，而且变化的方式和速度都难以预测。
[0016]基于以上MANET网络的特点，MANET网络普遍应用于救援、会议、战场、探险、远距离或危险环境中的目标监控等场合，特别运用于军事指挥、监控活动。在使用MANET网络传输数据时，为实现对移动自组织网络的监控和指挥，必须在网络节点中选择一个主控节点，负责该网络内的通告信息的发送和拓扑状态信息的收集，同时负责向网络内各点发送管理行为和获取管理信息。作为主控节点，同时也具有MANET节点的一切特性，因此在控制网络运行期间，主控节点可能随时离开网络或者发生单点故障等，针对这种情况，必须重新选择出新的主控节点，以保障对整个网络的监控和管理。
[0017]目前选择主控节点的方法主要是通过人为设定，该方法的缺点是:主控节点可能随时离开网络或者发生单点故障等，导致网络性能大幅下降，因此需要提供一种能够自动、实时调整主控节点的方法。
【发明内容】
[0018]本发明的目的是提出一种基于主动路由算法的MANET网络主控节点的自动选择方法。
[0019]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0020]一种基于主动路由算法的MANET网络主控节点的自动选择方法，其具体操作步骤为:
[0021]步骤一、建立本地路由表。
[0022]移动自组织(MANET)网络中的每个节点采用最优化链路状态路由协议(OLSR)协议周期性地主动更新本地路由表，并周期性的向MANET网络中发送广播来声明本节点在网络拓扑结构中的位置，从而对本地路由信息及时更新。所述本地路由表中包含的信息有:目的IP地址、下一跳IP地址和经过的跳数。
[0023]所述目的IP地址是MANET网络中与本节点能够建立通信联系的其它节点IP地址。
[0024]所述下一跳IP地址是MANET网络中与本节点能够直接通信的其它节点IP地址
[0025]所述经过的跳数是本节点到达目的节点所经过的中间节点个数加I。[0026]步骤二、选择主控节点。
[0027]在步骤一操作的基础上，MANET网络中的每个节点，从其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中选择IP地址最小的节点作为主控节点。IP地址最小的节点被认为是在网络中停留时间最长、最稳定的节点。
[0028]经过此步骤的操作，MANET网络中的每个节点选取的主控节点为同一节点。
[0029]步骤三、主控节点工作。
[0030]在步骤二操作基础上，主控节点控制整个MANET网络工作，其经过路由表中的最短路径向MANET网络中的任意被控节点发送数据；MANET网络中的被控节点，经过本地路由表中的最短路径向主控节点发送数据。
[0031]步骤四、更新主控节点。
[0032]在步骤三的基础上，MANET网络中的每个节点，实时获取当前网络中的正常工作节点的IP地址，并判断是否需要重新选择主控节点。如果当前主控节点工作异常或者离开网络，则节点的本地路由表通过OLSR协议进行更新，此时从其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中选择IP地址最小的节点作为主控节点。否则，不进行主控节点的更新操作。
[0033]通过上述步骤的操作，MANET网络中能够自动、实时调整主控节点。
[0034]有益效果
[0035]本发明提出的基于主动路由算法的MANET网络主控节点的自动选择方法与已有方法相比较，具有以下优点:
[0036](I)基于主动路由算法，并且仅在路由表的目的节点IP地址中选择出最小IP地址，对整个系统增加的运算负担非常小，便于在实际应用中实施。
[0037](2)实时获取网络的拓扑结构以及节点信息，并可以根据选择策略，自动更新主控节点，从而保证了对整个网络的正常控制。
[0038](3)由于MANET节点的IP地址可以指定，因此每次自动选取的主控节点是可以预知的，从而保证了控制整个网络的有效性。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为本发明【具体实施方式】中的基于主动路由算法的MANET网络主控节点的自动选择方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0040]为了更好的说明本发明的技术方案，下面通过I个实施例，对本发明做进一步说明。
[0041]本实施例中的基于主动路由算法的MANET网络主控节点的自动选择方法，其流程图如图1所示，其具体操作步骤为:
[0042]步骤一、建立本地路由表。
[0043]移动自组织(MANET)网络中的每个节点采用最优化链路状态路由协议(OLSR)协议周期性地主动更新本地路由表，并周期性的向MANET网络中发送广播来声明本节点在网络拓扑结构中的位置，从而对本地路由信息及时更新。所述本地路由表中包含的信息有:目的IP地址、下一跳IP地址和经过的跳数。
[0044]步骤二、选择主控节点。
[0045]在步骤一操作的基础上，MANET网络中的每个节点，从其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中选择IP地址最小的节点作为主控节点。IP地址比较大小时，将IP地址作为字符串或文本进行比较。
[0046]步骤三、主控节点工作。
[0047]在步骤二操作基础上，主控节点控制整个MANET网络工作，其经过路由表中的最短路径向MANET网络中的任意被控节点发送数据；MANET网络中的被控节点，经过本地路由表中的最短路径向主控节点发送数据。
[0048]步骤四、更新主控节点。
[0049]在步骤三的基础上，MANET网络中的每个节点，实时获取当前网络中的正常工作节点的IP地址，并判断是否需要重新选择主控节点。如果当前主控节点工作异常或者离开网络，则节点的本地路由表通过OLSR协议进行更新，此时从其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中选择IP地址最小的节点作为主控节点。否则，不进行主控节点的更新操作。
[0050]通过上述步骤的操作，MANET网络中能够自动、实时调整主控节点。
[0051]本发明的主要内容已通过上述优选实例作了详细介绍，应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种基于主动路由算法的MANET网络主控节点的自动选择方法，其特征在于:其具体操作步骤为: 步骤一、建立本地路由表； 移动自组织MANET网络中的每个节点采用最优化链路状态路由协议OLSR协议周期性地主动更新本地路由表，并周期性的向MANET网络中发送广播来声明本节点在网络拓扑结构中的位置，从而对本地路由信息及时更新；所述本地路由表中包含的信息有:目的IP地址、下一跳IP地址和经过的跳数； 所述目的IP地址是MANET网络中与本节点能够建立通信联系的其它节点IP地址； 所述下一跳IP地址是MANET网络中与本节点能够直接通信的其它节点IP地址 所述经过的跳数是本节点到达目的节点所经过的中间节点个数加I ; 步骤二、选择主控节点； 在步骤一操作的基础上，MANET网络中的每个节点，从其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中选择IP地址最小的节点作为主控节点；IP地址最小的节点被认为是在网络中停留时间最长、最稳定的节点； 经过此步骤的操作，MANET网络中的每个节点选取的主控节点为同一节点； 步骤三、主控节点工作； 在步骤二操作基础上，主控节点控制整个MANET网络工作，其经过路由表中的最短路径向MANET网络中的任意被控节点发送数据；MANET网络中的被控节点，经过本地路由表中的最短路径向主控节点发送数据； 步骤四、更新主控节点； 在步骤三的基础上，MANET网络中的每个节点，实时获取当前网络中的正常工作节点的IP地址，并判断是否需要重新选择主控节点；如果当前主控节点工作异常或者离开网络，则节点的本地路由表通过OLSR协议进行更新，此时从其本地路由表的所有目的IP地址以及自身IP地址中选择IP地址最小的节点作为主控节点；否则，不进行主控节点的更新操作； 通过上述步骤的操作，MANET网络中能够自动、实时调整主控节点。
【文档编号】H04W40/02GK103929789SQ201410144162
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】张全新, 高越, 谭毓安, 马忠梅, 李元章 申请人:北京理工大学