一种用于无人集群组网通信的路由方法与流程

本发明涉及群体智能自主组网及多模态路由，尤其是指一种用于无人集群组网通信的路由方法。

背景技术：

1、多模态路由技术在网络体系结构中内嵌新型的寻址与路由功能要素，支持ip、内容标识、身份标识、地理空间标识等多模态标识的共存与协同。该技术采用计算和数据分离方法将基于上述标识的多种寻址与路由机制自然配合、联合起效、融为一体，从而在根本上突破传统网络ip单一承载的制约瓶颈，满足多元化和专业化的高效服务需求。

2、多元化的网络应用需要多元化的寻址与路由方式，新型网络的多模态寻址路由机制应包括但不局限于如下典型方式：

3、以ipv4/ipv6为基础的寻址和路由。该方式采用等级地址模式、地址自动配置、源认证等技术，具有较强的灵活性和快速处理能力，在新型网络中仍将持续发挥重要作用。

4、以内容标识为基础的寻址和路由。该方式将网络通信模式从关注“地址”转变为关注“标识”，将网络中的一切数据内容都看作是可以传输的信息，实现了直接以内容互联的方式而非主机互联。

5、以身份标识为基础的寻址和路由。该方式通过身份与位置分离、资源与位置分离、接入与核心分离，综合有效解决安全性、移动性、可扩展性、用户体验等问题。

6、以空间坐标位置标识为中心的寻址和路由。该方式基于地球剖分网络进行网络位置编码，可实现网络空间与现实空间位置的直接映射，为提升网络应用效能提供支撑。

7、多模态寻址路由技术面向多模态标识空间灵活组网与高效率扩展需求，支持跨模态的资源协同与资源分解，实现面向多样化标识空间的协议定义与适配，实现对网络状态、用户需求、服务类型、安全需求具有不同粒度要求的多模态寻址路由的按需切换和互联网互通。

8、多模态路由技术将为新型网络基线技术创新提供功能基础环境，为多元化业务需求提供资源深度融合使用支撑。该技术通过多样化标识寻址空间的协同技术创新和优势互补，以先天内生方式解决现有网络存在的诸多弊端，可以有效提升网络服务能力、安全性、移动性、资源利用率等。

9、但是，现有技术中还缺少用于无人集群组网通信的多模态路由技术方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出一种用于无人集群组网通信的路由方法，该方法在网络路由中构建多种路由策略，形成路由策略库，通过对网络指标和参数的实时采集、分析和计算来对网络当前的态势进行感知，从而精准的匹配相应的路由策略。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于无人集群组网通信的路由方法，包括以下步骤：

4、步骤1，在各无人机节点上基于olsr协议建立并维护olsr路由表、eid-ip地址映射表、拓扑信息记录表和路径中断记录表；

5、步骤2，无人机节点通过上层应用程序接口接收数据包，并通过汇聚层接收邻居节点转发的数据包；对于转发的数据包，判断数据包的目的节点是否为本节点，若是则交付给上层应用；否则，处理方式与上层应用程序接口接收的数据包相同，转步骤3；

6、步骤3，解析数据包的头部，获得数据包的目的节点eid，根据eid-ip地址映射表得到目的节点的主ip地址，进而触发网络状态信息收集，获取拓扑信息并记录到拓扑信息记录表中；

7、步骤4，查看olsr路由表中是否存在数据包目的节点的路径信息，设定路径中断占空比阈值及平均中断时间阈值，若路径存在，则通过拓扑信息记录表与路径中断记录表统计计算该路径的中断占空比和平均中断时间，并分别与路径中断占空比阈值及平均中断时间阈值进行比较，若中断占空比和平均中断时间满足稳定路径的条件，即二者均小于相应阈值，则认为当前网络中存在到数据包目的节点的稳定可达路径，转步骤5，否则该路径不稳定，转步骤8；若拓扑记录表中不存在到目的节点的路径信息，则认为目的节点是不可达的，转步骤6；若拓扑信息记录表中存在到目的节点的路径信息但是路径发生了中断，即路径的有效时间为负值，则通过计算中断占空比与平均中断时间以对路径的稳定性进行判断，若中断占空比与平均中断时间均小于相应阈值则认为路径发生了临时中断，转步骤7，若中断占空比与平均中断时间中某一项大于相应阈值，则认为该路径不稳定，转步骤8；

8、步骤5：若数据包对应的目的节点存在稳定可达的路径，则将数据包转交给manet自适应传输模块，manet自适应传输模块根据网络路径状态选择合适的传输方式转发给下一跳邻居节点；

9、步骤6：若到目的节点不存在可达的路径，则将数据包转交给ibr-dtn自适应路由模块，ibr-dtn自适应路由模块对数据包进行存储，并根据邻居交换的路由信息选择合适的ibr-dtn路由算法进行转发；

10、步骤7：若到目的节点存在可达的路径，但是路径发生了临时中断，则将数据包交给间歇中断网络路由模块进行存储，等待路径恢复后重新转发；

11、步骤8：若到目的节点存在可达但不稳定的路径，则将优先级高的数据包直接交给ibr-dtn自适应路由模块进行转发，优先级低的数据包则由间歇中断网络路由模块存储，等待路径恢复后重新转发。

12、进一步地，步骤1的具体方式为：

13、(101)无人机节点通过进程间管道通信的方式定期将olsr协议本地网络信息写入管道，从而广播给其他无人机节点，实现对olsr路由表的维护；

14、(102)在无人机节点加入网络时，该节点将自身的eid-ip地址对应关系构造成广播数据包并进行广播，各无人机节点收到其他节点的广播数据包时，解析广播数据包，将eid-ip地址映射记录到eid-ip地址映射表中；此外，当无人机节点的eid或者ip地址发生变化时，也通过构造广播数据包的方式将新的映射关系广播给其他节点；每个广播数据包均带有序列号，序列号大的广播数据包会将原有的映射记录覆盖更新；

15、(103)初次建立拓扑信息记录表时，对于拓扑信息中的每一条以目的节点主ip地址为标识的记录，初次建立时间戳与更新时间戳相同，之后在每次的更新时均将更新时间戳记录为当前时间；

16、(104)当发现路径中断时，将该路径记录于路径中断记录表中，每次该路径中断时均将中断次数增加1，并计算该次中断的中断时间，记录在中断事件数组中。

17、进一步地，manet自适应传输模块的工作方式为：

18、将各条路径按照路径质量从大到小的顺序进行排列，路径path_i对应的路径质量为etx_i，etx_i为1至100的正数，值越低表示路径质量越好；通过路径质量阈值组(tmin,tmax)对路径等级做出划分，若路径质量值小于tmin，则认为路径质量高，若位于tmin至tmax之间，则认为路径质量中等，若大于tmax，则认为路径质量差；数据包头部定义有qos标志位，标志为0代表低可靠要求的数据包，对应的路径质量阈值组较低，范围设置为(0.8,1.0)，标志位为1代表高可靠要求的数据包，对应的路径质量阈值组较高，范围设置为(1.2,1.56)；

19、manet自适应传输模块收到数据包后进行解析，获得目的节点eid与qos标志位，然后根据eid-ip地址映射表将eid转换为ip地址，接着根据拓扑信息判断是否存在到达目的节点的多条路径，如果存在多条路径，则选取路径质量值最小的两条，将两条路径的路径质量值与路径质量阈值组(tmin,tmax)进行比较，若两条路径质量均比较高，则选取多径负载均衡传输模式，若只有一条路径质量较高，则采用单径传输模式，若两条路径均为中等质量路径，则采用多径冗余传输的方式；若两条路径的路径质量均较差，则启用多径冗余编码传输以保证数据包的可靠递交。

20、进一步地，ibr-dtn自适应路由模块的工作方式为：

21、ibr-dtn自适应路由模块接收到数据包时，根据数据包的目的节点进行判断，若数据包目的节点是某一邻居节点，则直接将数据包递交至目的节点，若目的节点不是邻居节点，则触发路由算法自适应决策；

22、路由算法自适应决策时，向所有的邻居发出接触概率表请求，收到邻居节点回应后依次计算数据包经过各邻居转发递交至目的节点的递交概率，得到所有邻居的递交概率组；若递交概率组中所有递交概率值均小于设定的概率阈值p，则选择epidemic路由算法，向所有邻居发送数据包副本；若存在递交概率高于p的邻居，则选择prophet路由算法选择下一跳传输的邻居节点。

23、进一步地，间歇中断网络路由模块包括数据包存储模块、数据包管理模块以及信息搜集与处理模块，其中：

24、数据包存储模块对传入的数据包进行存储，采用红黑树的结构组织数据包，并向数据包管理模块提供查找接口；存储中的每一个数据包都拥有在全网中的生存期限，由数据包头部的创建时间戳与生存期共同确定数据包的到期时间，数据包存储模块定期检查数据包是否到期，到期的数据包将被清除；

25、数据包管理模块定期向信息搜集与处理模块发送询问事件；

26、信息搜集与处理模块在收到询问事件后，通过olsr协议提取拓扑信息并构造响应事件，将响应事件发送给数据包管理模块；

27、间歇中断网络路由模块的工作方式为：

28、当数据包传入间歇中断网络路由模块时，首先根据数据包存储模块中剩余存储容量与数据包长度的比较，确定能否存储该数据包，如果存储容量足以存储该数据包，则将数据包插入到数据包存储模块的红黑树中进行排序，排序依据数据包的生存期，生存期临近的数据包被排列在前部；如果存储容量不足以存储该数据包，则将排列在最前面的数据包删除，再进行检查，直到数据包能够存入；

29、数据包管理模块通过数据存储区提供的查找接口，提取数据包存储模块中每一个数据包的目的节点，检查对应的路径是否恢复；若路径恢复，则将数据包转交给manet自适应传输模块进行转发，并通知数据包存储模块将对应数据包删除；若对应路径还未恢复，则将数据包继续存储。

30、进一步地，无人机节点之间发送的所有信息均采用信令可靠分发协议进行发送；信令可靠分发协议采用trickle机制，对节点间的信息进行定期交换，信息交换的时间间隔由节点本地的定时器进行控制，在节点间信息一致时，定时器的时间间隔加大，在发现节点间信息不一致时，定时器的时间间隔减小。

31、本发明具有以下有益效果：

32、1、本发明在网络路由中构建多种路由策略，形成路由策略库，并通过对网络指标和参数的实时采集、分析和计算来对网络当前的态势进行感知，从而精准的匹配相应的路由策略。

33、2、本发明依据不同的业务数据流对数据传输的不同qos要求来改变或调整路由策略来满足要求，在复杂网络环境状态下适应于不同任务的业务需求。