CN105580437A - 在无线网络中发现稳定路由 - Google Patents

Abstract

一种方法在无线网络中发现用于从源节点(源)向汇点节点(汇点)转发分组的路由，其中，一些相邻的源作为中继节点。各个源测量从各个相邻的节点接收控制消息的速率。然后，经由具有最低速率的所述相邻的节点将所述数据分组从特定源转发到所述汇点。

Description

在无线网络中发现稳定路由

技术领域

本发明总体上涉及在无线网络中对分组进行路由，并且具体地，涉及在多跳低功率有损网络中发现稳定路由。

背景技术

低功率有损网络(LLN)在各式各样的通信应用(诸如高级电表架构(AMI)、工业自动化、建筑与家庭自动化以及环境监测)中是重要的。多个互联网工程任务组(IETF)工作组(WG)一直在从事用于LLN的基于IPv6的标准。6LoWPAN(低功率无线个域网上的IPv6)已公布六个标准，包括用于LLN的相邻的节点发现和报头压缩。ROLL(LLN上的路由)WG已完成包括LLNIPv6路由协议(RPL)以及用于LLN中的路径确定的路由度量在内的十一个标准。CoRE(受限RESTful环境)WG正在公布受限应用协议(CoAP)。许多其它标准在开发中。ZigBee联盟和IPSO(智能对象网际协议)联盟正在实现协议栈并执行互操作性测试。LLN的工业部署也在进行中。

在LLN中，节点和通信链路严重受限。节点的操作在处理能力、内存、功耗等方面受到资源约束。定义了两类受限节点。第1类节点具有大约10kB(千字节)RAM和100kBROM，而第2类节点具有大约50kBRMA和250kBROM。节点之间的通信链路的特征在于高丢失率、低数据速率、不稳定性、低发送功率和短发送距离。在实际LLN内可能存在几十个乃至几百万个节点。LLN中的节点通常被部署在扩展的室外和室内环境中。由于极其受限的资源和大规模部署，LLN节点通常形成无线网状网络并按照多跳方式进行通信。

与其它网络对比，LLN还能够具有受限业务模式。多点对点(例如，从LLN内部的多个节点朝向中央控制节点或数据集中器节点)业务占主导。点对多点(例如，从中央控制节点到LLN内部的多个节点的子集)业务不太常见。点对点(例如，在LLN中的节点之间)业务是稀少的。LLN中的控制节点通常作为数据汇点(sink)并从LLN中的所有其它节点收集数据。

要求诸如智能电表网络的LLN中的数据收集具有高可靠性。然而，LLN本身是受限节点网络。这对路由过程提出了挑战。常规的对等路由协议(诸如AODV(自组织按需距离矢量)和DSR(动态源路由))不适合于在LLN中路由。结果，IETFROLLWG已开发RPL作为路由协议以在LLN中实现多点对点业务主导路由。

已经在2011年IEEEICMR的Accettura等人的“PerformanceAnalysisoftheRPLRoutingProtocol”中评估并分析了RPL的性能。Accettura等人得出RPL展示快速网络建立的结论。在2013年IEEE通信杂志第51卷第1期“TheRoleoftheRPLRoutingProtocolforSmartGridCommunications”中，Ancillotti等人阐明RPL示出良好的可扩展性，但是可能由于次优路由选择而遭受严重的不可靠性。在2012年KTH皇家理工学院的“PerformanceandRouteStabilityAnalysisofRPLProtocol”中，Khan演示了频繁的路由改变对RPL的性能有负面影响。

美国公开20120099587描述了一种用于改进RPL可靠性的机会主义方法。节点向相同等级的多个父节点发送数据分组，并且父节点执行信道接入以确定数据分组是否已被其兄弟节点转发。如果否，则父节点朝向汇点(sink)转发数据分组。如果是，则父节点丢弃数据分组的本地拷贝。然而，此方法的问题包括冗余和通信开销。如果作为兄弟节点的两个父节点不在无线电范围内，则同一数据分组的至少两个拷贝被转发到汇点。沿着多个路径发送同一分组增加了通信开销和与其它传输发生干扰的概率。

能够通过选择最优路由来改进RPL的可靠性。为了选择最优路由，关键是选择适当的路由度量，例如，跳数。然而，短路由可由低质量链路组成，并且因此，短路由不一定提供高可靠性。IETF标准RFC6551定义了包括跳数、链路质量等在内的RPL路由度量。针对RPL还提出了其它度量。例如，在2012年东芝公司的“WirelessMeshNetworkCommunicationUnitforSmartMetersEnablingLow-CostandStableCommunicationinSmartGridSystems”中，Yoneyama等人描述了使用接收信号强度和重传速率作为用于RPL在智能电网系统中实现低成本且稳定通信的度量。在2013年IEEEWCNC的“LoadBalancedRoutingforLowPowerandLossyNetworks”中，Liu等人描述了一种用于改进RPL的可靠性的基于工作负荷的度量。然而，基于稳定性的度量仍然缺失。

在LLN中发现稳定路由是非常重要的，因为稳定路由持续很长时间。无线网络中的短期路由使网络拓扑变得不稳定。不稳定路由可能是由于障碍物的不能预料的发生、不能预料的信号干扰等而导致的。

基于稳定性的路由度量向LLN提供许多好处，诸如改进网络可靠性、减少通信开销、减轻干扰、增加带宽利用、增加能量效率以及尤其对于电池供电的网络来说使网络操作持续时间延长。利用稳定路由，节点不必进行频繁的路由改变，并且因此，节点发送较少的控制消息，控制消息可能干扰数据分组发送。结果，节点将更多时间和更多带宽用于数据分组发送，这进而增加分组递送速率。因此，期望不仅为RPL路由协议而且为无线网络中的所有路由过程提供基于稳定性的路由度量。

发明内容

本发明的各种实施方式提供一种在数据汇点和节点形成无线网状网络的用于路由分组的无线网络中发现稳定路由的方法。

实施方式使用被称作稳定性指标(SI)的路由度量。所述SI表征网络拓扑的稳定性和路由的稳定性。结果，定义了两种类型的SI：面向目的地的有向非循环图(DODAG)SI和节点SI。所述DODAGSI表征网络拓扑的稳定性，而节点SI表征所述节点的稳定性。稳定的路由由沿着所述路由在每跳处的相对稳定的节点组成。

为了确定所述SI，使用了节点稳定性与控制消息发送之间的关系。稳定节点发送较少的控制消息，而不稳定节点发送较多的控制消息。因此，所述SI是发送控制消息的速率的量度。较低的SI较高水平的稳定性，而较高的SI表征较不稳定的拓扑或节点。所述SI通过使用被动技术来确定，在所述被动技术中，节点仅监测从相邻的节点接收到的控制消息。因此，不会引发通信开销。如本文所定义的，相邻的节点是在接收节点的无线电范围内的任何发送节点。

为了节约内存，仅存储元数据而不是控制消息，控制消息的尺寸可能很大。滑动时间窗口和定时器被用来收集元数据以用于准确的SI确定。

稳定路由增加数据分组递送速率并减少控制消息开销。因此，根据本发明的实施方式的基于稳定性的路由度量改进路由过程的可靠性。

附图说明

图1是根据发明的一些实施方式的智能电表网络的示意图；

图2是根据发明的一些实施方式的具有稳定路由和不稳定路由的智能电表网络的示意示例；

图3是根据发明的一些实施方式的由各个节点为控制消息记录维护的示例滑动时间窗口的示意图；

图4是根据发明的一些实施方式的节点记录由不同DODAG中的相邻的节点发送的控制消息以确定不同DODAG的稳定性指标的示例的简图；

图5是根据发明的一些实施方式的节点在滑动时间窗口中记录从相邻的节点接收的控制消息数据的示例的简图；

图6是根据发明的一些实施方式的在节点中用于维护用于准确的稳定性指标确定的记录的处理器的示意图；

图7是根据发明的一些实施方式的对接收到的由相邻的节点发送的消息进行处理的流程图；

图8是用于改进路由的稳定性的示例稳定性指标度量的示意图；

图9是针对各种路由度量的作为窗口大小的函数的分组递送速率的曲线图；以及

图10是针对各种度量的作为窗口大小的函数的控制消息发送的平均数的曲线图。

具体实施方式

图1示出了使用发明的实施方式的智能电表网络的示例的示意图。网络包括智能电表节点(M)100和数据集中器节点(C)110。节点使用无线链路120形成无线网状网络。链路的方向指示从智能电表(源节点或源)到集中器(汇点节点或汇点)的数据分组的一般流动，尽管能够在任一方向上发送控制消息。

一些源(例如，130M₁和140M₂)向汇点直接发送数据分组。这些源中的一些(例如，150M₃和160M₄)不能够向任何集中器直接发送数据分组。替代地，首先将数据分组发送到其它源(即，中间或中继节点，例如，140M₂)，然后将分组中继到汇点。换句话说，按照多跳方式进行数据收集。因此，本文所定义和表示的一些源节点可以是源节点，或者充当针对源于其它源节点的分组中间节点的中继节点。

另外，一些智能电表节点(例如，130M₁和160M₄)选择一个集中器作为主汇点并选择另一集中器作为备用汇点。一些智能电表节点(例如，150M₃和160M₄)选择到汇点的多个路由。

图2示出了智能电表网络中的稳定路由和不稳定路由。繁忙的道路200通过部署有智能电表网络的区域。来自该道路上的车辆交通的干扰无线信号可能使一些智能电表210的路由变得不稳定，但是离干扰节点较远的其它智能电表220可以是稳定路由的一部分。本发明使稳定路由的数量最大化。

在无线网络中，路由过程使用控制消息来发现从源到汇点的路由。例如，AODV和DSR使用路由请求(RREQ)和路由应答(RREP)消息来发现路由。本发明基于通过稳定路由连接的节点发送较少的RREQ消息的实现。结果，对应的RREP消息发送也较少。另一方面，不稳定路由发送较多的RREQ消息和对应的RREP消息。因此，能够使用控制消息发送的速率来测量路由稳定性。IETFRPL协议被用作示例来描述如何通过利用接收控制消息的速率来根据本发明的实施方式发现稳定路由。然而，除了RPL以外，本发明的实施方式能够应用于所有路由过程。

RPL概述

为了为LLN设计可扩展的路由协议，IETFROLLWG已将RPL标准化为RFC6550。RPL是为LLN专门设计的路由协议。RPL将LLN中的节点组织为有向非循环图(DAG)并且将该DAG分割成一个或更多个面向目的地的DAG(DODAG)。每个数据汇点存在一个DODAG。为了构造DODAG的拓扑以及从节点到数据汇点的向上路由，数据汇点充当DODAG的根并向相邻的节点广播DODAG信息对象(DIO)消息。DIO消息包含用于构造DODAG的信息。例如，三个参数RPLInstanceID、DODAGID和DODAGVersionNumber被包封以标识DODAG版本。

节点的等级定义该节点关于DODAG的根相对于其它节点的单独位置。数据汇点附近的节点接收DIO消息，在节点决定加入DODAG时确定它们的等级，并且向相邻的节点(例如，作为中间或中继节点的一些其它源节点)发送更新的DIO消息。节点的等级被包含在DIO消息中。DIO消息在所有方向上传播，使得DODAG拓扑按照波前方式构造，直到每个节点都加入DODAG为止。RPL使用目的地通告对象(DAO)消息来建立从数据汇点到其它目的地的向下路由。DODAG信息征求(DIS)消息被用来从RPL节点征求DIO，即，用来发现新路由。

为了实现可靠的路由，RPL使得节点能够利用DODAG结构具有多个父节点以确定数据分组转发的下一跳。这些父节点中的一个被选择为优选父节点并且其它父节点是备用父节点。优选父被用作用于分组转发的默认下一跳。如果优选父节点不可用，则能够使用备用父节点。RPL将目标函数(OF)用于协助节点确定等级并选择父节点。

稳定性

虽然在OF中规定了诸如跳数和链路质量的多个路由度量，但是任何已知的RPL中都未规定表征节点和路由的稳定性的度量。在无线通信中，具有不稳定连接的节点即使在靠近目的地时也可能不是令人满意的父节点(即，具有低等级)。转发到不稳定节点的数据分组被排队直到路由恢复为止，或者更糟，分组可能由于有限大小的排队缓冲而被丢弃。在任一情况下，分组转发被延迟并且开销增加。

RPL节点和路由的稳定性特性

由稳定节点组成的路由更稳定。因此，为了构造稳定路由，网络中的各个节点需要选择稳定节点作为下一跳节点，即，作为中间或中继节点的一些相邻的父节点，它们本身也可能是发起数据分组的源节点。

发送控制消息DIS、DIO和DAO的速率能够暗示节点和网络的稳定性。DIS发送表示节点发现新路由的意图。DIO发送表示节点的路由信息改变或者来自相邻的节点以用于发现新路由的征求。DAO表示节点的路由信息改变或者发送节点的子DODAG中的另一节点的路由信息改变。相结合地，控制消息的发送与节点的稳定性紧密相关。在规定时间期间，不稳定节点发送较多的控制消息而稳定节点发送较少的控制消息。一般而言，接收到的控制消息的速率与稳定性成比例。

稳定性路由度量

在RPL中，控制消息DIO、DIS和DAO用来构造和维护路由。控制消息发送表示节点是否足够稳定以被选择为父节点，即，下一跳节点(中间或中继节点)。例如，向常常发送DIS消息的节点转发分组可能是效率低的，因为DIS发送的高速率暗示节点频繁地失去链接。频繁地或者以高速率发送DIO消息的节点可能不稳定。这些节点可能具有不稳定的相邻的节点，并且可以向不稳定的下一跳节点转发分组。

为了量化稳定性，稳定性指标(SI)被用作度量。节点能够维护两种类型的SI：DODAGSI和节点SI。DODAGSI表征DODAG的稳定性，然而节点SI表征节点的稳定性。基于这两种类型的SI，节点首先选择要加入的最稳定DODAG，然后选择DODAG中的较稳定节点作为其父节点。

如图3所示，为了在任何节点310处确定其它节点的SI，在节点310处使用滑动时间窗口W320来确定从相邻的节点接收到的控制消息的速率。因此，在任何时候，滑动窗口通常表示在当前时间段内接收控制消息的速率。

出于内存效率目的，节点仅记录从感兴趣的相邻的节点接收到的控制消息。如本文所定义的，相邻的节点是在接收节点的无线电范围内的任何节点。

在RPL中，控制消息的尺寸较大。为了减少内存使用，不将整个控制消息存储到W中，仅在W中记录控制消息的元数据。为了确定DODAGSI，记录了元数据{Transmiter_ID,Message_Type,Timestamp,RPLInstanceID,DODAGID,ODAGVersionNumber}。为了确定节点SI，记录了元数据{Transmiter_ID,Message_Type,Timestamp}。

根据时间按升序来安排记录。如图3所示，各个节点独立地维护其W，其中汇点(S)300从节点310收集数据分组，并且各个节点维护窗口W320。

在一个实施方式中，W320具有固定大小。在另一实施方式中，W是基于时间的，并且节点记录在最近过去的时间段(例如，60秒)内所接收的控制消息，而不论使用了多少内存。基于大小的W具有内存效率的优点。然而，相邻的节点的控制消息发送的突发可能迅速地填满W。基于时间的W记录所接收的所有控制消息。然而，这可能用尽节点的内存。

节点对控制消息进行计数以确定控制消息被接收的速率。节点使用W320中的记录来针对其相邻的节点计算控制消息被接收的速率。节点维护DIS记录器、DIO记录器和DAO记录器，以记录由节点本身发送的控制消息的时间戳。每当节点发送控制消息DIS或DIO或DAO时，时间戳被添加到所对应的记录器。记录器被用来计算由节点本身发送的控制消息的速率。除W和控制消息记录器之外，定时器被用来周期性地刷新W中的记录以及控制消息记录器。

图4示出了具有根据多个数据汇点组织的多个DODAG的LLN。不同的节点能够选择加入不同的DODAG。例如，节点400M具有五个相邻的节点410M₁、M₂、M₃、M₄和M₅。节点M₁和节点M₂被加入在DODAG_1421中，而其它三个相邻的节点被加入DODAG_2422。节点M将来自DODAG_1的控制消息440的元数据以及来自DODAG_2的控制消息450的元数据记录到其窗口W430中。节点能够确定所感兴趣的DODAG的SI。假定节点M₁、M₂、…、M_n是节点M的相邻的节点并且节点M₁、M₂、…、M_n加入了同一DODAG_G。然后，节点M能够通过被动地监测从节点M₁、M₂、…、M_n接收到的控制消息来确定DODAG_G的SI。

如果节点M不是DODAG_G的成员，则节点M确定DODAG_G的SI如下

${\mathrm{SI}}_M^{DODAG\_G}=\frac{{\Σ}_{i=1}^{i=n}(W_{DIS}\×N_{DIS}^i+W_{DIO}\×N_{DIO}^i+W_{DAO}\×N_{DAO}^i)}{n\×T}---\left(1\right)$

其中，W_DIS、W_DIO和W_DAO分别是根据DIS消息、DIO消息和DAO消息相对于稳定性的重要性的非负权重，并且和分别是节点M从节点M_i(1≤i≤n)接收到的DIS消息、DIO消息和DAO消息的数量，而T是用来确定所接收或发送的控制消息的速率的时间段的长度。T与用来刷新窗口W和记录器的时间段的长度无关。

如果节点M是DODAG_G的成员，则节点M确定DODAG_G的SI如下

$\begin{array}{c}{\mathrm{SI}}_M^{DODAG\_G}=\frac{W_{DIS}\×C_{DIS}^M+W_{DIO}\×C_{DIO}^M+W_{DAO}\×C_{DAO}^M}{(n+1)\×T}\\ +\frac{{\Σ}_{i=1}^{i=n}(W_{DIS}\×N_{DIS}^i+W_{DIO}\×N_{DIO}^i+W_{DAO}\×N_{DAO}^i)}{(n+1)\×T}\end{array}---\left(2\right)$

其中，和分别是节点M发送并通过对在对应的记录器中的时间戳的数量进行计数而获得的DIS消息、DIO消息和DAO消息的数量。其它变量与在式(1)中相同。

在特定DODAG内，节点能够确定本身或相邻的节点的SI。节点M可以确定它自己的SI如下

${\mathrm{SI}}_M=\frac{W_{DIS}\×C_{DIS}^M+W_{DIO}\×C_{DIO}^M+W_{DAO}\×C_{DAO}^M}{T}---\left(3\right)$

其中，和与式(2)中相同。W_DIS、W_DIO和W_DAO具有与式(1)中的那些含义相同的含义，但是能够具有不同的值。T具有与在式(1)中相同的含义。

节点能够使用式(3)来确定其SI并且将其SI包括在分组中以让其相邻的节点知道其SI。然而，此方法增加网络工作的开销。为了减少此开销，引入了被动SI测量方法以让节点测量其相邻的节点的SI，而不是通过相邻的节点来发送它们的SI。利用被动SI测量，节点仅监测从其相邻的节点接收到的控制消息并且将元数据记录在其窗口W320中。节点然后使用窗口W中的记录来确定相邻的节点的SI。

假设节点P为节点M的相邻的节点，节点M测量节点P的SI如下

${\mathrm{SI}}_M^P=\frac{W_{DIS}\×N_{DIS}^P+W_{DIO}\×N_{DIO}^P+W_{DAO}\×N_{DAO}^P}{T}---\left(4\right)$

其中，和是节点M从节点P接收到的DIS消息、DIO消息和DAO消息的数量。W_DIS、W_DIO和W_DAO与式(3)中相同。T也与式(3)中相同。

图5示出了节点500M具有六个相邻的节点510N、O、P、Q、S和T的示例。然而，节点M仅对相邻的节点O、P和Q感兴趣。结果，节点M将从这三个相邻的节点接收到的控制消息记录到其W520中。使用其W中的记录，节点M将其相邻的节点P的SI确定为为了准确地确定SI，除了W和控制消息记录器之外，节点还维护定时器。节点使用定时器通过删除陈旧的记录来刷新其窗口W和控制消息记录器。

图6示意性地示出了典型节点。节点包括处理器600、发送器610、接收器620、内存630、定时器640以及连接所有组件的总线650。为DIS记录器632、DIO记录器634、DAO记录器636和窗口W638分配了内存。

RPL的SI路由度量

SI能够由RPL节点用来选择父节点并确定等级。节点的SI越低，节点越稳定。因此，节点通常选择具有较低的SI值的相邻的节点作为用于转发数据分组的父节点。

在选择了父节点之后，节点能够确定基于SI的等级。在RPL中，节点M的等级被定义为

R(M)＝R(P)+Rank_Increase(5)

其中，R(P)是优选父节点的等级并且

Rank_Increase＝C×MinHopRankIncrease，(6)

其中，等级增加系数C是正整数并且1≤C≤180。对于节点M，基于SI的等级被定义为

R(M)＝R(P)+f(SI_M)×MinHopRankIncrease(7)

其中，f(SI_M)是正整数值函数，使得1≤f(SI_M)≤180并且f(SI_M)随着SI_M增加而增加。

图7示出了由节点在接收到分组710之后使用的过程。首先，节点确定715分组的类型。如果分组是要转发的数据分组720，则节点通过使用W750中的记录来确定725其所有父节点的SI，并且将数据分组转发730到具有最低SI值的父节点，即，最稳定父节点。如果分组是控制消息DIS、DIO或DAO735，则节点确定740该控制消息是否是由感兴趣的相邻的节点发送的。如果是，则节点将消息的元数据记录745到窗口W750中，然后遵循RPL标准对控制消息进行处理755。如果否，则节点丢弃760控制消息。如果所接收的分组是另一分组765(例如，不去往该节点)，则节点通过遵循以下标准RPL规则来对该分组进行处理770。另外，节点要发送780它自己的数据分组。为了这样做，节点通过使用W750中的记录来确定725其所有父节点的SI并且将数据分组730转发到具有最低SI值的父节点，即，最稳定父节点。如果定时器790期满，则节点通过删除旧记录来刷新795窗口和记录器750。

与其它路由度量一起使用SI

SI能够与其它路由度量(诸如跳数或链路质量)组合。在这种情况下，等级计算基于其它路由度量并且SI被用来为数据分组转发选择最稳定父节点。下文是与作为示例度量的跳数一起使用SI的一些示例：

4.节点仅基于跳数来选择父节点并确定等级。然而，在分组发送期间，节点选择具有最低SI的父节点作为下一跳，而未必使用优选父节点；

5.节点首先基于SI来选择候选父节点，然后使用跳数度量在父节点候选当中选择父节点并且基于跳数确定等级；以及

6.节点首先基于跳数来选择父节点候选，并且在父节点候选当中，节点使用SI度量来选择父节点候选。然而，节点基于跳数确定等级。

SI的其它使用情况也是可能的。

将SI与其它路由度量进行比较

图8示出了SI度量胜过常规跳数(HC)度量和期望发送计数(ETX)度量的示例。存在从节点N₅到节点N₂的不稳定链路800以及从节点N₆到N₅的非常稳定链路810。链路820的其余部分是相当稳定的。节点N₆需要向汇点830S发送数据分组。使用HC度量，节点N₆选择路由840N₆→N₅→N₂→S，因为这是最短路由。使用ETX度量，节点N₆也选择路由840，因为链路810比链路820好。然而，由于不稳定链路800，路由840不是最优路由。问题是节点N₆在常规方法中不知道路由上的不稳定链路。然而，使用SI度量，能够避免这个问题。因为链路800是不稳定的，所以节点N₅发送更多的控制消息以维护路由。节点N₆从节点N₅接收控制消息并记录在其W中。为了发送分组，节点N₆选择路由850N₆→N₄→N₃→N₁→S，因为节点N₄的SI低于节点N₆的SI。换句话说，SI提供更好的路由850。

为了评估新近引入的SI路由度量是否能够提供稳定路由并且改进路由过程的性能，使用两个常用的路由度量HC和ETX进行比较。

图9示出了SI度量900提供最高分组递送速率，ETX度量910表现在SI度量与具有最低分组递送速率的HC度量920之间。因为HC和ETX度量不涉及窗口W，所以所对应的曲线被绘制为直线。

在控制消息开销方面，图10示出了SI度量1000具有最低控制消息开销。再者，ETX度量1010表现在SI度量与具有最高控制消息开销的HC度量1020之间。

SI度量的优点

SI测量机制具有多个优点：

8.可扩展：SI由各个节点独立地确定，并且计算基于各个节点对相邻的节点或DODAG的本地分析。不需要全局信息。

9.被动：节点通过监测从相邻的节点接收到的控制消息来确定SI。节点之间不存在信息交换。

10.低开销：SI的计算不对网络引发任何通信开销，并且节点仅需要维护滑动窗口和控制消息记录器。

11.自适应：能够与其它度量一起使用SI度量，其中，节点在计算路由时可以或者可以不实现SI并且仅将SI用于数据分组转发。

12.动态：SI是在节点要发送数据分组或者想要切换DODAG时动态地确定的。

13.独立：SI的计算与任何其它协议或层无关，并且仅使用来自RPL的信息。SI的计算不要求RPL协议的任何修改。

14.可靠：与现有的路由度量相比，SI度量提供较高的分组递送速率和较低的控制消息开销。

工业适用性

本发明的方法适用于许多类型的领域中的无线网络。

Claims (13)

1.一种在无线网络中发现路由以从源节点(源)向汇节点(汇点)转发分组的方法，其中，一些相邻的源充当中继节点，该方法包括以下步骤：

在各个源中测量从各个相邻的节点接收控制消息的速率；以及

经由具有最低速率的从特定源向所述汇点转发数据分组。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

在滑动时间窗口中存储在各个源处接收到的各个控制消息的元数据，其中，所述元数据包括所述控制消息的类型和时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制消息包括面向目的地有向非循环图(DODAG)信息对象(DIO)消息、目的地通告对象(DAO)消息以及DODAG信息征求(DIS)消息。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述滑动时间窗口具有固定大小，并且在所述滑动时间窗口充满时，新接收到的元数据覆写旧的元数据。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述滑动时间窗口记录最近过去的时间段的所述元数据。

6.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

对来自各个相邻的节点的所述控制消息的数量进行计数；以及

根据所述控制消息的重要性对所述数量进行加权以测量所述速率。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，各个源包括用于更新所述滑动时间窗口的定时器。

8.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

确定各个源的等级，其中，所述等级基于所述路由的稳定性指标。

9.根据权利要求8所述的方法，该方法还包括：

经由具有最低速率和最低等级的所述相邻的节点，从特定源向所述汇点转发所述数据分组。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述速率是在转发所述数据分组时动态地测量的。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述速率表示所述源的稳定性。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，源和汇点被组织为面向目的地有向非循环图拓扑。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络是低功率有损网状网络。