一种基于负载均衡的链路最小端到端时延路由算法的制作方法

1.本发明属于路由计算方法技术领域，具体涉及一种基于负载均衡的链路最小端到端时延路由算法。


背景技术：

2.传统的单射频收发机在构建自组网时，由于单频组网的天然缺陷，存在频谱资源利用能力差、难以适应复杂动态无线频谱环境等诸多问题。因此，自组网的节点需要采用多射频技术或多接口技术，通过节点多个接口与可用信道的灵活分配，在从节点到全网的不同范畴提升资源利用率的同时，还提供了无线资源空分复用能力，以提升网络的频谱效率，并且多接口技术带来的组网资源自由度为认知无线电技术在自组网的成功应用提供了必要条件，但该网络中的吞吐量、时延、丢包率等关键性能指标，同样与网络层路由技术密切相关。而多接口多信道(multiple radios and multiple channels,mr-mc)的网络带来信道的多样性，为路由选路过程中通过选择不同信道更好地降低网络干扰及均衡负载来降低网络端到端时延。因此，亟待进行多接口自组网路由技术研究，以提升自组网高效利用广谱频带资源和实现灵活组网的能力。
3.以下本专利申请提出的基于负载均衡的链路最小端到端时延路由算法，其中涉及到路由协议、路由度量、带宽估计。路由协议通常包含三种类型：先验式路由协议、反应式路由协议、混合式路由协议。先验式路由协议无论是否有通信需求，每个节点都会维护自己的包含其他节点信息的邻居表，周期性的交换节点信息，当检测到网络拓扑结构发生变化时，则更新路由表；反应式路由协议又称随选型路由协议或者按需路由协议，每个节点本身不维护信息表，当有业务流需求的时候才会交换信息，形成路由表；混合式路由协议是以上两种路由协议的组合，在局部范围使用时，选择先验式路由协议，当节点距离相对较远时，使用反应式路由协议。选择、修改先验式路由协议olsr(optimized link state routing，最优链路状态路由协议)来应用于本技术的路由算法是基于；先验式路由协议olsr通过选择mpr(多点中继)节点转发路由控制包，在多节点自组网络中，相对于反应式路由协议，olsr路由协议能够有效避免泛洪，有效降低转发包的数量，节省了网络开销。因此，申请人的以下的发明专利申请在采用olsr路由协议基础上，进一步对olsr路由协议加以扩展和改进。
4.网络路由度量的设计对于路由协议能否有效提升网络性能有着重要的意义，即源节点到目的节点的业务流选择路径的依据是：当网络路由度量设计合理且有意义时，在业务流选路过程中，能够有效规避干扰、均衡负载，有效提升网络吞吐量、降低时延及丢包率，在设计路由度量时，目标是寻找从源节点到目的节点每一跳链路中具有最小端到端时延的链路，需要综合考虑影响网络性能的因素，诸如干扰、负载及链路质量，将各种因素转化成因子，从而设计链路最小端到端时延模型。
5.信道带宽合理估计对多接口网络干扰抑制及负载均衡等影响因素具有有效的解决方法。在实际的数据流转发过程中，由于无线网络的共享带宽特性，无线信道的带宽由邻近节点所共享，当一条链路与其附近链路使用相同信道转发数据流时，会造成干扰，导致实
际传输信道可用带宽会小于物理信道带宽。因此，有必要对链路在传输时的实际可用带宽做出合理的估计。
6.无线通信系统的性能很大程度上受到无线信道的影响以及流内干扰、流间干扰等影响，其将会大大降低网络转发数据流的性能，因此在现有路由技术中路由度量的设计是重要一环，对于提升网络性能有关键性的影响。
7.传统的路由协议的默认路由度量是跳数，即寻找数据流源节点到目的节点经过的最少数量中间节点的所在路径，但是未考虑链路质量、干扰等因素的影响。例如：参考文献1(d.s.j.de couto,d.aguayo,j.bicket,and r.morris,“ahigh-throughput path metric for multi-hop wireless routing,”in acm mobicom,2003,pp.134
–
142)提出了etx(expected transmission count，期望传输次数)路由度量计算方法，充分考虑链路质量代替了传统的基于跳数的路由计算方法；参考文献2(r.draves,j.padhye,and b.zill,“routing in multi-radio,multi-hopwireless mesh networks,”in acm mobicom,2004,pp.114
–
128)提出了ett(expected transmission time，期望传输时间)和wcett(weighted cumulative expectedtransmission time，累积期望传输时间)，其中wcett路由度量考虑了流内干扰对选路情况的影响；参考文献3(a.-n.le,d.-w.kum,y.-z.cho,and i.-s.lee,“larm:aload-awarerouting metric for multi-radio wireless mesh networks,”in proc.ofieee int.conf.on advanced technologies for communications,2008,pp.166
–
169)在wcett的基础上进行延伸，考虑了干扰链路负载对选路的影响；参考文献4(r.f.ali,a.k.kiani and a.a.pirzada,"load dependent dynamic path selection in multi-radio hybrid wireless mesh networks,"2014ieee wireless communications and networking conference(wcnc),2014,pp.2020-2025)同样基于wcett进行改进优化，在权衡因子中考虑负载情况，权衡因子会随着网络中业务流的变化动态可变；参考文献5(h.li,y.cheng,c.zhou and w.zhuang,"routing metrics for minimizing end-to-end delay in multiradio multichannel wireless networks,"in ieee transactions on parallel and distributed systems,vol.24,no.11,pp.2293-2303,nov.2013.)不仅考虑了传输时延的影响，也考虑了排队时延的影响，同时综合了流内、流间干扰对选路过程的影响。
8.在路由度量的设计方面，应充分考虑路由度量设计所考虑的因子以及所设计的路由度量所具有的物理意义。参考文献1基于传输次数的路由度量设计未考虑干扰、负载等因素影响。参考文献2基于传输时间，但是未考虑流间干扰影响及负载情况。参考文献3未给出干扰链路负载是如何影响链路时延的，所给出的路由度量计算模型没有明确的物理意义。参考文献4虽然考虑了负载的影响，但是同样未考虑流间干扰的影响。参考文献5所推出的时延模型是基于整条路径而不是每条链路，造成网络稳定性相对不强。
9.总之，在路由度量设计方面，上述文献均未综合考虑干扰、负载、流间干扰以及网络稳定性等的影响。
10.在现有专利技术文献中，例如，专利公开号cn112867083a公开一种基于多智能体强化学习的时延容忍网络路由算法，其特征在于，步骤包括：一、将时延容忍网络节点进行louvian分簇算法，提出了一种集中式加分布式的分层架构；二、结合正社会特性将dtn节点选择下一跳问题建模为分布式部分可观测马尔科夫决策过程(dec-pomdp)模型；与现有技
术相比，本专利申请技术方案对比现有的基于社会属性的时延容忍网络路由方案，提出了一种分层架构，能够方便地捕捉边缘设备的社会信息；一方面分布式地执行计算中心下发的路由决策，另一方面在计算中心根据服务单元传来的状态集中式地训练路由算法。
11.又例如，专利申请公开号cn112491712a公开了一种基于多智能体深度强化学习的数据包路由算法，为了缓解计算机网络中的拥塞情况，利用多智能体深度强化学习技术，设计了一种端到端的自适应路由算法，各路由器依据局部信息完成数据包调度，降低了数据包的传输时延。该发明首先构建分布式路由的数学模型，明确强化学习中各要素的具体含义，然后对神经网络进行训练，最后在仿真环境下进行算法性能测试。仿真实验结果表明，深度神经网络的引入可以挖掘输入网络状态中的特征信息，实现畅通路径和最短路径之间的权衡，与其他常用路由算法相比，该发明实现了更短的数据包传输时延。
12.又例如，专利申请公开号cn108494680a公开了一种支持异构组网的按需多径路由算法，包括以下步骤：s11源节点在本节点所有端口广播发送路由请求；s12目的节点从连接端口收到路由请求，则在接收端口单播发送路由应答；s13源节点收到路由应答，丢弃总跳数大于6的路径，并在综合考虑节点负载及路径传输时延前提下，为源节点每个端口选择一条权重最小的路由。该发明的多径路由算法，考虑不同子网的性能差异，在路由选择过程中，选择路径性能差异最小的路径用于多径路由，可在一定程度上缓解接收端乱序及阻塞问题，提高传输性能。
13.再例如，专利申请公开号cn102883398a公开了一种用于无线传感网的低时延且能耗平衡的路由方法，包括以下步骤：网络初始化，每个节点建立自身的深度权值和邻居表，其中，深度权值等于节点距离sink节点的最短跳数成正比；将要传输的分组分为两种类型：时延敏感分组和非时延敏感分组，并在帧头用标志位进行区分；当节点有数据要传输时，广播添加了分组类型的路由请求帧，等待接收邻居节点的路由应答帧，接收到路由应答帧后，根据不同的分组类型选择不同的路由算法来选择下一跳节点；若是时延敏感分组，则优先选择时延权值最小的节点来进行转发；若是非时延敏感分组，则优先选择平衡权值最小的节点来进行转发，该发明使得时延降低、能耗更为平衡。
14.以上公开的专利申请文献，在路由算法或路由设计方面均存在未能够综合考虑网络负载、流间干扰、流内干扰、网络稳定性以及链路质量等的影响。


技术实现要素：

15.针对目前多接口多信道网络存在的不足之处，本发明提供一种基于负载均衡的链路最小端到端时延路由算法，通过带宽估计来避免流内、流间干扰，同时综合考虑负载均衡、链路质量及信道多样性设计最小链路端到端时延模型，使业务流到来时，能够从源节点到目的节点选出一条最佳路径，达到降低网络端到端时延，提升网络吞吐量，降低网络丢包率等目的。
16.所述基于负载均衡的链路最小端到端时延路由算法，包括以下步骤：
17.步骤1，通过考虑网络链路的路径流间干扰和流内干扰的影响，估计链路的实际有效带宽；
18.步骤2，在多接口多信道网络中以提高空间复用度的方式减少干扰、减少时延，通过考虑链路质量以及负载均衡的影响，设计路由度量模型；
19.步骤3，以olsr路由协议为基础优化为适用于多接口多信道网络的路由协议。
20.进一步地，步骤1所述通过考虑网络链路的路径流间干扰和流内干扰的影响估计链路的实际有效带宽，具体包括：
21.步骤1.1，在多接口多信道网络中通过提高空间复用度的方式来减少干扰、减少时延，不考虑节点内部处理时延，以传输时延为主的整条路径的端到端时延计算获得网络链路的等效带宽，而网络链路的等效带宽是指在网络链路之间存在干扰的影响下链路的实际有效带宽，通过考虑网络链路的路径流间干扰和流内干扰的影响来估计链路的实际有效带宽；
22.不同数据流竞争有限的带宽资源产生的流间干扰，与在链路干扰范围内使用相同信道的链路数量有关，当干扰范围内使用相同信道的链路数量越多时，竞争接入信道的链路数量会增多，此条链路所受流间干扰越大，其有效带宽越小，在流间干扰影响下的剩余路由带宽通过信道干扰因子(cif)在链路ij干扰范围内使用相同信道的链路的个数来计算路由带宽，如下式(1)：
[0023][0024][0025]
上式(1)中，ir
ij
表示的链路ij的干扰范围，channel
ij
表示链路ij所使用的信道，在流间干扰下可用带宽(bitif)，如下式(2)：
[0026][0027]
上式(2)中，b
ij
指的是链路ij的信道带宽；
[0028]
步骤1.2，在链路干扰范围内的不同链路间使用相同信道传输同一条数据流将会产生流内干扰，当某条链路与在其干扰范围内的同一路径上的其他链路所使用的相同信道数越多，则流内干扰对这条路径的影响越大，若一条路径仅使用同一条信道(对应于单信道网络)，则流内干扰对这条路径的干扰为最大；反之，流内干扰对这条路径的干扰越小，通过信道多样性指标度量(cdm)来判断流内干扰对估计的实际有效带宽的影响，如下式(3)：
[0029][0030]
由上式(2)、(3)即得到在流间干扰、流内干扰下的信道可达到的带宽为下式(4)：
[0031][0032]
进一步地，步骤2所述通过考虑链路质量以及负载均衡的影响，设计路由度量模型，具体包括：
[0033]
设计路由度量既要考虑流内干扰、流间干扰的影响，还要考虑链路质量以及负载均衡的影响，链路质量越好的信道，传输数据流的性能会越好，当将传输的数据流均衡到不同链路上时，每条链路传输数据流的等待时间就会降低，由此能够降低链路端到端时延，提
升网络性能，基于期望传输次数(etx)的路由度量能够反应链路质量情况，通过测量不同链路上的丢包率来判断链路质量状况，路径选择度量为这一条路径上的etx值总和，如下式(5)：
[0034][0035]
上式(5)中，df和dr分别表示链路前向和后向传输失败概率；
[0036]
当某条链路上的流量负载增大，会导致接口处排队数据包个数变大，链路状况的拥挤将会增大端到端时延，降低网络吞吐量，影响网络性能，通过获取mac层接口队列长度来代表某条链路的流量，接口队列长度表示的是节点所使用信道队列中的数据包个数，是网络中每个网络节点的属性，队列长度反映了当前接口的状态，若当前队列长度为空，则表示此接口能够处理更多流量业务，而一个满的队列则表示当前接口已拥堵而不能处理更多的数据包，通过在路由度量的设计中考虑接口队列的长度，能够达到路径选择过程中的负载感知及负载均衡，由此，设计的路由度量模型为下式(6)：
[0037][0038]
上式(6)中，delay
p
为沿路径p的时延，delay
trans
为传输时延，delay
queue
为排队时延，s为数据包长，cr
ij
为链路ij的一跳邻居链路，n
ij
为链路ij的接口队列长度。
[0039]
进一步地，所述步骤2中，在数据包长s相等的情况下，默认排队时延delay
queue
等于n
ij
倍的传输时延，即为下式(7)：
[0040]
delay
queue
＝n
ij
*delay
trans
......(7)，
[0041]
上式(7)中，etx
ij
为链路ij的期望传输次数，biif
ij
为链路ij综合流间干扰与流内干扰下的等效带宽。
[0042]
进一步的，步骤3所述以olsr路由协议为基础优化适用于多接口多信道网络的路由协议，具体包括：
[0043]
olsr路由协议是一个表驱动的先验式路由协议，先验式路由协议采用mpr(multipoint relay，多点中继)机制，只有mpr节点负责向全网泛洪tc(topology control，拓扑控制)控制消息，减少了协议开销，而且olsr路由协议缩减了控制分组的大小，仅发布作为olsr路由协议的mpr selector(multipoint relay selector，多点中继选择节点)的邻节点的信息，使得分组大小显著变小，olsr路由协议涉及hello消息、tc消息和多接口声明消息(mid)，hello消息只在节点和其邻居节点间传递，hello消息只会传递一跳及两跳邻居消息，用于链路侦听、邻居探测以及mpr节点集合的选择，节点收到其邻居节点发送的hello消息后，会维护自身的链路信息集合、一跳、两跳邻居集合以及mpr集合和mpr selection集合，基于多接口多信道的网络场景以及路由度量所需指标，需要对olsr路由协议的hello消息类型结构进行了优化设计，其中添加了邻居接口地址所对应的etx值、接口
队列长度以及链路所使用的信道号id，节点在收到其邻居节点的hello消息后，会更新维护自己的链路信息表；
[0044]
在olsr路由协议中，tc消息主要用于维护网络拓扑，进而方便进行路由计算，tc消息会通过选出的mpr节点泛洪到全网，用于维护网络的拓扑信息集合，基于目前的应用场景，对tc消息进行优化，其中，添加了邻居接口地址所对应的etx值、接口队列长度以及在干扰范围内使用相同信道的链路的数量，节点在收到tc消息后，将更新维护自己的拓扑集合，lcdeed是根据tc消息中解析出来的信息存储计算出的路由度量值；
[0045]
多接口声明消息(mid)是olsr路由协议中被用于声明节点的多个接口，在单接口单信道的网络中，节点不会发送任何多接口声明消息，而在多接口多信道网络中，节点周期性的形成并转发mid消息用于维护自己的多接口声明集合，在多接口声明集合中，会告知节点的ifaceaddr地址和节点mainaddr地址是同一个节点的两个不同接口；
[0046]
路由算法过程中最重要的一个环节就是基于以上的信息进行路由计算，形成路由表，利用mid消息，计算路由度量时可以判断路由的下一跳使用节点的哪一个接口，根据最小的路由度量cost(即lcdeed)来进行路由下一跳的选路过程，其中destination为目的节点地址，nexthop为节点下一跳地址，interface为节点现在所使用的接口，由此得到了适合多接口多信道网络的优化路由协议。
[0047]
本发明所述时延路由算法，更新修改了olsr路由协议，具有以下显著的实质性特点和显著进步：
[0048]
1，本发明所述时延路由算法，通过在链路干扰范围内使用相同信道的链路来达到干扰抑制的效果，从链路的角度考虑干扰链路对网络性能的影响也使得计算结果更为准确。
[0049]
2，本发明所提的路由度量算法，通过设计排队在节点接口数据包的个数来达到数据均衡的效果，当接口处排队的数据包的个数过多时，会增大路由过程中的排队时延，由此增大网络端到端时延，影响网络性能，因此发明所提的路由度量算法，将网络中的数据包均衡到不同的链路，由此减少接口处的排队的数据包的个数，降低网络时延，实现了负载的均衡。
[0050]
3，具有最小链路端到端时延，本发明所提出的路由算法给出了求解链路最小端到端时延的模型，不仅更为全面地考虑了影响网络端到端时延的因素，从而达到提升网络性能的目的，此外由于考虑的是链路端到端时延而不是路径总时延，故相比于现有技术中所提出的基于路径时延的路由度量算法或路由设计方法，本发明的路由度量算法能够更好地应对突发业务，具有较强的鲁棒性。
附图说明
[0051]
图1为本发明所述时延路由算法的流程示意图；
[0052]
图2为本发明所述时延路由算法的网格状拓扑下网络时延性能示意图；
[0053]
图3为本发明所述时延路由算法中的网格状拓扑下网络吞吐率性能示意图；
[0054]
图4为本发明所述时延路由算法中的随机网络拓扑下网络时延性能示意图；
[0055]
图5为本发明所述时延路由算法中的随机网络拓扑下网络吞吐率性能示意图。
具体实施方式
[0056]
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细说明。
[0057]
如图1所示，本发明所述时延路由算法，包括以下步骤：
[0058]
步骤1，通过考虑网络链路的路径流间干扰和流内干扰的影响，估计链路的实际有效带宽；
[0059]
步骤2，在多接口多信道网络中以提高空间复用度的方式减少干扰、减少时延，通过考虑链路质量以及负载均衡的影响，设计路由度量模型；
[0060]
步骤3，以olsr路由协议为基础优化为适用于多接口、多信道网络的路由协议。
[0061]
进一步地，步骤1所述通过考虑网络链路的路径流间干扰和流内干扰的影响估计链路的实际有效带宽，具体包括：
[0062]
步骤1.1，在多接口多信道mr-mc网络中通过提高空间复用度的方式来减少干扰、减少时延，不考虑节点内部处理时延，以传输时延为主的整条路径的端到端时延计算获得网络链路的等效带宽，而网络链路的等效带宽是指在网络链路之间存在干扰的影响下链路的实际有效带宽，通过考虑网络链路的路径流间干扰和流内干扰的影响来估计链路的实际有效带宽；
[0063]
不同数据流竞争有限的带宽资源产生的流间干扰，与在链路干扰范围内使用相同信道的链路数量有关，当干扰范围内使用相同信道的链路数量越多时，竞争接入信道的链路数量会增多，此条链路所受流间干扰越大，其有效带宽越小，在流间干扰影响下的剩余路由带宽，通过信道干扰因子(cif)在链路ij干扰范围内使用相同信道的链路的个数来计算路由带宽，如下式(1)：
[0064][0065][0066]
上式(1)中，ir
ij
表示的链路ij的干扰范围，channel
ij
表示链路ij所使用的信道，在流间干扰下可用带宽(bitif)，如下式(2)：
[0067][0068]
上式(2)中，b
ij
指的是链路ij的信道带宽；
[0069]
步骤1.2，在链路干扰范围内的不同链路间使用相同信道传输同一条数据流将会产生流内干扰，当某条链路与在其干扰范围内的同一路径上的其他链路所使用的相同信道数越多，则流内干扰对这条路径的影响越大，若一条路径仅使用同一条信道(对应于单信道网络)，则流内干扰对这条路径的干扰为最大；反之，流内干扰对这条路径的干扰越小，通过信道多样性指标度量(cdm)来判断流内干扰对估计的实际有效带宽的影响，如下式(3)所示：
[0070][0071]
由上式(2)、(3)即得到在流间干扰、流内干扰下的信道可达到的带宽为下式(4)：
[0072][0073]
进一步地，步骤2所述通过考虑链路质量以及负载均衡的影响，设计路由度量模型，具体包括：
[0074]
设计路由度量既要考虑流内干扰、流间干扰的影响，还要考虑链路质量以及负载均衡的影响，链路质量越好的信道，传输数据流的性能会越好，当将传输的数据流均衡到不同链路上时，每条链路传输数据流的等待时间就会降低，由此能够降低链路端到端时延，提升网络性能，基于期望传输次数(etx)的路由度量能够反应链路质量情况，通过测量不同链路上的丢包率来判断链路质量状况，路径选择度量为这一条路径上的etx值总和，如下式(5)：
[0075][0076]
上式(5)中，df和dr分别表示链路前向和后向传输失败概率；
[0077]
当某条链路上的流量负载增大，会导致接口处排队数据包个数变大，链路状况的拥挤将会增大端到端时延，降低网络吞吐量，影响网络性能，通过获取mac层接口队列长度来代表某条链路的流量，接口队列长度表示的是节点所使用信道队列中的数据包个数，是网络中每个网络节点的属性，队列长度反映了当前接口的状态，若当前队列长度为空，则表示此接口能够处理更多流量业务，而一个满的队列则表示当前接口已拥堵而不能处理更多的数据包，通过在路由度量的设计中考虑接口队列的长度，能够达到路径选择过程中的负载感知及负载均衡，由此，设计的路由度量模型为下式(6)：
[0078][0079]
上式(6)中，delay
p
为沿路径p的时延，delay
trans
为传输时延，delay
queue
为排队时延，s为数据包长，cr
ij
为链路ij的一跳邻居链路，n
ij
为链路ij的接口队列长度；
[0080]
进一步的，所述步骤2中，在数据包长s相等的情况下，默认排队时延delay
queue
等于n
ij
倍的传输时延，即为下式(7)：
[0081]
delay
queue
＝n
ij
*delay
trans
......(7)，
[0082]
上式(7)中，etx
ij
为链路ij的期望传输次数，biif
ij
为链路ij综合流间干扰与流内干扰下的等效带宽。
[0083]
进一步的，步骤3所述以olsr路由协议为基础优化适用于多接口多信道网络的路
由协议，具体包括：
[0084]
olsr路由协议是一个表驱动的先验式路由协议，先验式路由协议采用mpr(multipoint relay，多点中继)机制，只有mpr节点负责向全网泛洪tc(topology control，拓扑控制)控制消息，减少了协议开销，而且olsr路由协议缩减了控制分细的大小，仅发布作为olsr路由协议的mpr selector(multipoint relay selector，多点中继选择节点)的邻节点的信息，使得分组大小显著变小，olsr路由协议涉及三种控制消息类型，即hello消息、tc消息和mid消息，hello消息只在节点和其邻居节点间传递，hello消息只会传递一跳及两跳邻居消息，用于链路侦听、邻居探测以及mpr节点集合的选择，节点收到其邻居节点发送的hello消息后，会维护自身的链路信息集合、一跳、两跳邻居集合以及mpr集合和mpr selection集合，基于多接口多信道的网络场景以及路由度量所需指标，对olsr路由协议的hello消息类型结构进行了优化设计如下表1所示
[0085]
表1
[0086][0087]
其中，添加了邻居接口地址所对应的etx值、接口队列长度以及链路所使用的信道号id，节点在收到其邻居节点的hello消息后，会更新维护自己的链路信息表，由于增加了队列长度，信道id信息，优化后的链路信息表为下表2：
[0088]
表2
[0089]
localifaceaddrneighborifaceaddrsymtimeasvmtimetimeetxchannel idqueuelength
[0090]
在olsr路由协议中，tc消息主要用于维护网络拓扑以方便进行路由计算，tc消息会通过选出的mpr节点泛洪到全网络，用于维护网络的拓扑信息集合。基于目前的应用场景，tc消息优化设计如下表3：
[0091]
表3
[0092][0093]
其中，添加了邻居接口地址所对应的etx值、接口队列长度以及在干扰范围内使用相同信道的链路的数量，节点在收到tc消息后，会更新维护自己的拓扑集合，优化设计后的拓扑表如下表4：
[0094]
表4
[0095][0096]
上表4中，lcdeed是根据tc消息中解析出来的信息存储计算出的路由度量值；
[0097]
多接口声明消息(mid)是olsr路由协议中被用于声明节点的多个接口，在单接口单信道的网络中，节点不会发送任何mid消息，而在多接口多信道网络中，节点周期性的形成并转发mid消息用于维护自己的多接口声明集合，多接口声明集合数据结构如下表5所示，在多接口声明集合中，会告知节点的ifaceaddr地址和节点mainaddr地址是同一个节点的两个不同接口：
[0098]
表5
[0099]
ifaceaddrmainaddrtime
[0100]
所述时延路由算法过程中，多接口多信道最重要的一个环节就是基于以上的信息进行路由计算，形成路由表，利用mid消息，计算路由度量时可以判断路由的下一跳使用节点的哪一个接口，经优化设计后的本发明的路由表结构如下表6所示：
[0101]
表6
[0102]
destinationnexthopinterfacedistancecost
[0103]
本发明所述时延路由算法根据最小的路由度量cost(即lcdeed)来进行路由下一
跳的选路过程，其中destination为目的节点地址，nexthop为节点下一跳地址，interface为节点现在所使用的接口，由此得到了适合多接口多信道网络的优化路由协议。
[0104]
下面分别从本发明所述时延路由算法的仿真参数计算和仿真性能两方面，介绍路由度量算法的性能表现：
[0105]
(1)仿真参数计算：
[0106]
评估网络性能的关键衡量指标定义如下：
[0107]
网络吞吐率定义为单位时间内网络中传输的数据量：
[0108][0109]
端到端时延定义为数据包从源节点到目的节点所经历的时间，包含所有可能影响数据包传输时延的因素，这个度量值反应了链路传输的质量：
[0110][0111]
(2)仿真性能：
[0112]
鉴于当前网络仿真器(ns-3)平台默认基于单信道单收发机网络，首先需要将其扩展为多信道多收发机网络去应用所提出的算法，本发明以文献2所提出的期望传输时间(ett)路由算法作为对比算法，显示出本发明所述时延路由算法的优势；通过如下所示的表7-表8的仿真网格状网络拓扑以及随机网络拓扑这两种拓扑结构，更能够体现本发明所述时延路由算法的路由度量的优势。
[0113]
网格状网络拓扑结构将网络分为80m*80m的小区间，每一个小区间内有一个节点，具体的仿真参数如下表7所示：
[0114]
表7
[0115]
[0116][0117]
由图2、图3清楚地看出，基于本发明提出的路由度量的路由协议具有更好的性能，能够有效降低网络端到端时延，提升网络吞吐量，因为本发明所述时延路由算法考虑了负载均衡，降低了数据包的排队时延，除此之外，因为考虑的是链路端到端时延而不是路径总时延，提升了网络的稳定性。随着数据流速率的增大以及数据流个数的增多，本发明提出的路由度量的路由协议对网络性能的提升效果更为明显，这是囿于当数据流速率的增大以及个数的增多，网络中传输的数据包的个数增大，本发明所述时延路由算法对网络干扰抑制以及均衡负载的效果更为明显。
[0118]
在随机网络拓扑结构下，节点位置随机分布在500m*500m的矩形区域内，具体的仿真参数如下表8所示：
[0119]
[0120][0121]
由图4、图5能够看出，在随机网络拓扑结构下，基于所提出的路由度量的路由协议同样具有更好的性能。同时，随着数据流速率的增大以及数据流个数的增多，本发明所述时延路由算法的路由度量对网络性能的提升效果更为明显，这也是当数据流速率的增大以及个数的增多时，网络中传输的数据包的个数也同时增多，所述时延路由算法对网络干扰抑制以及均衡负载的效果更为明显。
[0122]
本发明不受上述具体实施方式的限制，在不脱离本发明构思和范围的前提下，本发明还会有相应的变化和改进，这些变化和改进都将落入本发明所附的权利要求书的范围内。