CN101646220B - 用于802.11多接口无线mesh网络路由的路径比较方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于802.11多接口无线mesh网络路由的路径比较方法：若两条路径的跳数差大于一，则判定跳数小的路径更优；否则比较每条路径的路径质量指数，若一条路径的路径质量指数小于第一门限值，且两条路径的路径质量指数的差值大于第二门限值，则判定路径质量指数大的路径更优；否则比较每条路径的信道差异度，若两条路径的信道差异度不相等，则判定信道差异度大的路径更优；否则比较每条路径的剩余容量指数，若两条路径的剩余容量指数不相等，则判定剩余容量指数大的路径更优；若两条路径的剩余容量指数相等，则随机判定其中一条路径更优。本发明比较方法简单，可有效提升路径的端到端速率。

Description

用于802.11多接口无线mesh网络路由的路径比较方法

技术领域

本发明涉及一种多接口无线mesh网络中用于路由的路径比较方法。

背景技术

多接口无线mesh网络是近年来被广泛讨论的一个话题，这种新型的网络被广泛应用于宽带无线接入、无线视频监控等各种领域。路由是这种网络的一个关键，其核心是对可行的路径进行比较，从而选择最优路径。

传统网络使用基于最小跳数的路由，即仅使用跳数作为衡量路径优劣的依据。虽然跳数越多会降低端到端数据包的吞吐量，然而对于无线网络而言，跳数最小的路径并不一定是最优路径，因为路由器之间的无线链路的质量受环境影响很大、不稳定，而且链路两端的距离越大，则链路的质量越差，速率就越低。路径的跳数越小就意味着路径上各链路两端的距离越大，所以各链路的速率可能会很低，于是整个路径的端到端速率就会因此变得很低。

为了提高路径端到端的速率，无线mesh网络的路由不应该仅仅依据跳数来选择路径，判定路径优劣还需要综合考虑其他各种因素，如路径质量、链路间干扰程度、路径流量等。虽然目前已有多种考虑不同因素的路径比较方法被提出，然而这些已经提出的方法都难以做到有效而且可行，一些方法虽然理论上可以被证明是有效的，但是这些方法需要获取多种参数，而获取这些参数需要很大的开销并可能无法获取，比如路由器之间的距离、接收包的功率等，所以这些方法的可行性比较低。而另一些方法虽然简单可行，比如通过数据包在不同路径上的往返时延长短来比较不同路径的优劣，这些方法虽然比单纯基于跳数的方法有所改进，但考虑的因素还比较单一，不能真正有效的反映路径的优劣。

发明内容

本发明的目的是通过利用那些可以非常方便获取的参数而提供一种用于802.11多接口无线mesh网络路由的路径比较方法，该方法可以有效提高路径的端到端速率。

本发明的发明构思是：好的路径应该是那些跳数少、路径上的各链路质量好、链路间的干扰小而且路径上各链路流量低的路径，因为：1)跳数越多，端到端数据包传输占用的资源就越多；2)各链路质量好，链路上的丢包率就低，路径的质量就好；3)如果链路间干扰低，那么各链路上数据包传输发生碰撞的概率就低；4)路径上各链路当前的流量少，就意味着在同等条件下该路径还能够增加的负载就越大。当前多接口无线mesh网络大多采用802.11无线传输技术，在这种802.11多接口无线mesh网中，可以方便地获取各链路上的数据包接收信号强度指示，数据包接收信号强度指示反映了链路的质量；链路间存在干扰主要是因为链路使用相同的信道，如果路径上各链路使用不同的信道，则链路间的干扰将可以大大降低，因此各链路使用的信道可以用来衡量路径上各链路间的干扰程度；链路流量可以通过获取链路两端接口上的数据包流量得到，而接口上的数据包流量也很容易获取。因此本发明综合利用跳数、链路上的数据包接收信号强度指示、链路使用信道、各链路两端接口流量等来对不同的路径进行比较。

所述的802.11多接口无线mesh网络由多个无线路由器组成，这些路由器都有多个802.11无线接口，可以使用不同的信道。

本发明的用于802.11多接口无线mesh网络路由的路径比较方法用于比较两条路径的优劣，进行比较需要获取的主要参数是路径的跳数、各链路的接收信号强度指示、各链路使用的信道、各链路两端接口的流量。

本发明实现其发明目的所采取的技术手段是：

该用于802.11多接口无线mesh网络路由的路径比较方法，每条所述路径由至少一条链路组成，所述路径比较方法包括以下步骤，

步骤一：根据跳数对需要比较的两条所述路径进行比较，如果两条路径的跳数差大于一，那么判定跳数小的路径优于跳数大的路径，此时比较终止；否则继续执行步骤二；

步骤二：通过获取两条路径的各链路上的接收信号强度指示来获得每条路径的路径质量指数，如果所述两条路径中的其中一条路径的路径质量指数小于预先设定的第一门限值γ，并且两条路径的路径质量指数的差值大于预先设定的第二门限值δ，那么判定路径质量指数大的路径优于路径质量指数小的路径，此时比较终止；否则继续执行步骤三；

步骤三：通过所述两条路径上的各链路使用的信道来得到每条路径的信道差异度，如果所述两条路径的信道差异度不相等，则判定信道差异度大的路径优于信道差异度小的路径，此时比较终止；否则继续执行步骤四；

步骤四：通过获取两条路径的各链路两端接口上的流量来得到每条路径的剩余容量指数，如果所述两条路径的剩余容量指数不相等，那么判定剩余容量指数大的路径优于剩余容量指数小的路径，如果两条路径的剩余容量指数相等，那么随机判定其中的一条路径优于另一条路径。至此路径比较终止。

进一步地，本发明所述路径质量指数为路径上各链路的接收信号强度指示的最小值，所述路径质量指数通过下式得到，

式中，N为路径跳数，RSSI_i表示路径上第i条链路的数据包接收信号强度指示。

进一步地，本发明所述路径信道差异度通过下式得到，

式中，N为路径跳数，c_i表示路径上第i条链路使用的信道，c_j表示路径上第j条链路使用的信道。

进一步地，本发明所述的路径的剩余容量指数通过下式得到，

式中，N为路径跳数，L_k ¹，L_k ²分别为路径上第k条链路的两端接口上的流量。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1)本发明的路径比较方法综合体现了跳数、路径质量、链路间干扰以及链路上已有流量对路径增加负载的能力的影响，利用该方法选择路径可以有效提升路径的端到端速率；

2)本发明的路径比较方法非常简单，而且所需要获取的参数是链路上的数据包接收信道强度指示、链路两端接口流量以及链路使用的信道，这些参数非常容易获取，因此该方法很容易应用。

附图说明

图1是本发明的路径比较方法的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1示出了本发明的路径比较方法的流程：1)如果两条路径的跳数差大于1，那么直接判定跳数小的路径优，否则执行步骤2；2)如果其中一条路径的路径质量指数或者两条路径上的路径质量指数均小于一个预先设定的第一门限γ，而且两条路径的路径质量指数的差值大于另一个预先设定的第二门限δ，那么直接判定路径质量指数大的路径优，否则执行步骤3；3)如果两条路径的信道差异度不等，则直接判定信道差异度大的路径优否则执行步骤4；4)如果两条路径的剩余容量指数不等则判定剩余容量指数大的路径优，否则随机判定一条路径优于另一条路径。

该实施例中有两条端到端路径，分别记为路径1和路径2。路径1是2跳，每条链路上的数据包接收信号强度指示分别为25、40，路径1的第一条链路两端接口的流量分别为1mbps、1.5mbps，路径1的第二条链路两端接口的流量分别为1.6mbps、2mbps，路径1的第一条和第二条链路分别使用信道1、信道2。路径2是3跳，每条链路上的数据包接收信号强度指示分别为30、36、32，路径2的第一条链路两端接口的流量分别为0.8mbps、1.1mbps，路径2的第二条链路两端接口的流量分别为1.2mbps、2mbps，路径2的第三条链路两端接口的流量分别为0.5mbps、0.7mbps，路径2的第一条至第三条链路分别对应使用信道2、信道3、信道1。

首先根据跳数进行比较，由于路径1和路径2的跳数差为1，因此通过跳数无法判定哪条路径优，所以接着根据路径质量指数进行比较。路径质量指数即为路径上各链路的数据包接收信号强度指示的最小值，因此根据

(式中，N为路径跳数，RSSI_i表示路径上第i条链路的数据包接收信号强度指示)，得到路径1的路径质量指数为25，路径2的路径质量指数为30。如果预先设定第一门限值γ为20、第二门限值δ为10，那么虽然有一条路径的路径质量指数小于第一门限值γ，但是路径1和路径2的路径质量指数的差值为5小于第二门限值δ，因此需要继续根据路径差异度进行比较。根据下式：

式中，N为路径跳数，c_i表示路径上第i条链路使用的信道，c_j表示路径上第j条链路使用的信道，可以得出路径1和路径2的路径差异度都为0，两者相等，因此根据路径差异度也无法判定哪条路径优，需要继续根据路径剩余容量指数进行比较。根据关于路径剩余容量指数的公式：

式中，N为路径跳数，L_k ¹，L_k ²分别为路径上第k条链路的两端接口上的流量，可以得到路径1的剩余容量指示为0.444，路径2的剩余容量指数为0.625，显然路径2的剩余容量指数大于路径1，因此最终判定路径2优于路径1。

Claims (1)

1.一种用于802.11多接口无线mesh网络路由的路径比较方法，每条所述路径由至少一条链路组成，其特征在于所述路径比较方法包括以下步骤，

步骤一：根据跳数对需要比较的两条所述路径进行比较，如果两条路径的跳数差大于一，那么判定跳数小的路径优于跳数大的路径，此时比较终止；否则继续执行步骤二；

步骤二：通过获取两条路径的各链路上的接收信号强度指示来获得每条路径的路径质量指数，所述路径质量指数为路径上各链路的接收信号强度指示的最小值，所述路径质量指数通过下式得到，

式中，N为路径跳数，RSSI_i表示路径上第i条链路的数据包接收信号强度指示；

如果所述两条路径中的其中一条路径的路径质量指数小于预先设定的第一门限值γ，并且两条路径的路径质量指数的差值大于预先设定的第二门限值δ，那么判定路径质量指数大的路径优于路径质量指数小的路径，此时比较终止；否则继续执行步骤三；

步骤三：通过所述两条路径上的各链路使用的信道来得到每条路径的信道差异度，所述路径的信道差异度通过下式得到，

式中，N为路径跳数，c_i表示路径上第i条链路使用的信道，c_j表示路径上第j条链路使用的信道；

如果所述两条路径的信道差异度不相等，则判定信道差异度大的路径优于信道差异度小的路径，此时比较终止；否则继续执行步骤四；

步骤四：通过获取两条路径的各链路两端接口上的流量来得到每条路径的剩余容量指数，所述路径的剩余容量指数通过下式得到，

式中，N为路径跳数，L_k ¹，L_k ²分别为路径上第k条链路的两端接口上的流量；

如果所述两条路径的剩余容量指数不相等，那么判定剩余容量指数大的路径优于剩余容量指数小的路径，如果两条路径的剩余容量指数相等，那么随机判定其中的一条路径优于另一条路径。

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