CN103118411A - 一种基于时延容忍网络的无领导节点式分组路由方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无线通信技术领域,公开了一种时延容忍网络的无领导节点式分组路由方法。本发明的节点分组方法,将逻辑边上的权值作为分组依据,将节点按照权值由小到大进行合并,最终将有接触的节点合并为一组。分组结果使得逻辑拓扑图呈现二叉树形态,不包含领导节点,每个小组在合并的过程中,根据组内节点的边上权值,将权值最小的节点标记为子网的网关节点。这种路由方法,数据尽量向接触状况较好的节点汇集,或者向网关节点汇集,使得网络中数据包副本的数量显著减少,降低了网络负载,节约了网络资源,同时使数据包更快地流向目的节点。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域,更具体地涉及一种时延容忍网络的无领导节点式分组路由方法。
背景技术
由于时延容忍网络具有高度的现实性,比AD-HOC更加灵活,它在近年来成为无线通信网络的一个重要研究方向。时延容忍网络中节点的平面结构对时延容忍网络的性能有很大影响。现有的平面结构中,大部分的平面结构都是基于物理拓扑的,当节点数目比较多,或者当节点有时加入或离开通信网络时,会导致网络中充斥着路由发现的请求和应答报文,使得这种网络体系结构非常不利于路由表维护。
针对节点的平面结构存在的问题,时延容忍网络的研究者们着手开展节点分组算法的研究,即将节点按照某种规则进行分组,以便更好地维护网络,为路由提供帮助。
现有的平面结构的所有研究都基于一个前提:网络是连通的。现有的平面结构必须经过路由发现阶段才能够进入数据发送阶段,即由源节点发送RREQ消息,并接收其他节点发送的RREP消息,在这个请求应答过程结束之后,当前时刻就存在一条真实的通往目的节点的路径供数据发送使用。如果路由发现阶段失败,数据发送过程就会在源节点被终止。但真实场景下,节点的分布规律和移动性千差万别,无线通信的通信效果会受到很大限制,比如,无线节点处于稀疏分布的情况下或者是节点频繁移动会导致网络拓扑极不稳定。直观地评估,就会发现在这种情况下数据传输的延迟明显会增大,甚至会出现数据无法传递到目的地的情况。
基于物理拓扑的研究,并不适用于时延容忍网络。时延容忍网络的特点是节点分布稀疏,节点移动频繁,节点的接触状态是动态改变的,而且大多数时间内节点间可能都是无接触的。因此,过去的时延容忍网络研究中对网络拓扑这一块研究的比较少。
发明内容
1、本发明的目的。
本发明为了解决时延容忍网络的物理拓扑研究中的缺点与不足,提出了一种无领导节点式分组路由方法。
2、本发明所采用的技术方案。
本发明在网络拓扑中引入逻辑拓扑,采用无领导节点分组路由算法。将逻辑边上的权值作为分组依据,将节点按照权值由小到大进行合并,最终将有接触的节点合并为一组。分组结果使得逻辑拓扑图呈现二叉树形态。本分组算法提出的分组算法不包含领导节点。每个小组在合并的过程中,根据组内节点的边上权值,将权值最小的节点标记为子网的网关节点。这使得路由算法中,数据尽量向接触状况较好的节点汇集,或者向网关节点汇集。
基于时延容忍网络的无领导节点式分组路由方法,按照以下步骤进行:
步骤1、设时延容忍网络具有如下拓扑图。是节点集,是边集。只要两个节点,,存在一次成功的接触,则之间存在一条边;边上的权值是节点间的接触次数。且称与互为邻居节点,记节点的邻居节点集合为;由若干节点组成的群组记为,群组中节点个数称为群组的势,记作;由群组组成的集合记为,集合中群组的个数称为的势,记作;设组节点逻辑拓扑图,中的点是由组成的组,即,中的边为组的接触状况,即;,;
步骤4、分组判断:若,则将边集中权值最大的边上两个节点按照如下三种情况分类讨论,合并到一个组内:(1)若都没有被分组,则将合并成一组,记作,将加入到中;(2)若已经被合并到某个组,而还没有被分组,则将加入到所在的中;(3)若已经被合并到组中,已经被合并到组中,则将和合并成一个新组,并将和从中删除,添加到中。若,则分组结束;
3、本发明的有益效果。
本发明使得网络中数据包副本的数量显著减少,降低了网络负载,节约了网络资源,使数据包更快地流向目的节点。
附图说明
图1是节点分组结构示意图。
图2是分组过程步骤一示意图。
图3是分组过程步骤二示意图。
图4是分组过程步骤三示意图。
图5是分组过程步骤四示意图。
图6是分组过程步骤五示意图。
具体实施方式
实施例
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本分组算法研究的分组算法基于以下分组思路。
由定义1,如果两个节点之间的边上的权值越大,说明这两个节点接触越频繁。则可将这两个节点分成一组。这样,如果另外的节点要发送数据给节点,而它只能遇到节点,它可以认为节点和的接触频率很高,只要将数据发送给节点,就可以保证通过中转可以将数据成功发送到目的节点。
由此,基于逻辑拓扑图中边上权值大小,可将节点进行分组。
2. 若,则将边集中权值最大的边上两个节点按照如下三种情况分类讨论,合并到一个组内:(1)若都没有被分组,则将合并成一组,记作,将加入到中;(2)若已经被合并到某个组,而还没有被分组,则将加入到所在的中;(3)若已经被合并到组中,已经被合并到组中,则将和合并成一个新组,并将和从中删除,添加到中。若,则分组结束;
实施例2
将所有逻辑边上的权值求一个倒数,即权值越小的边,代表节点接触越频繁。于是上述分组算法步骤变成:
2. 若,则将边集中权值最小的边上两个节点按照如下三种情况分类讨论,合并到一个组内:(1)若都没有被分组,则将合并成一组,记作,将加入到中;(2)若已经被合并到某个组,而还没有被分组,则将加入到所在的中;(3)若已经被合并到组中,已经被合并到组中,则将和合并成一个新组,并将和从中删除,添加到中。若,则分组结束;
图2-图6演示了以图1作为网络组节点组逻辑拓扑图下分组阈值的分组过程。其中,节点合并的过程按照其边上权值由小到大依次进行。
由此,如果将若干接触状况较好的节点划归为一个逻辑组,那么当组外节点要发送数据给组内某个节点时,只要它能将数据发送到组内任何一个节点上,就可以保证非常高的投递成功率。
网络逻辑拓扑图的引入,可以带来合理且高效的分组方式,而高效的分组方式,可以简化路由协议,同时会增加数据投递成功率和减少时延。
节点的分组完全依赖于各条边上的权值,因此,如何计算权值,将会对分组结果的优劣产生决定性的影响。
上述实施例不以任何方式限制本发明,凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种基于时延容忍网络的无领导节点式分组路由方法,其特征在于按照以下步骤进行:
步骤1、 设时延容忍网络具有如下拓扑图 ,是节点集,是边集,只要两个节点,,存在一次成功的接触,则之间存在一条边;边上的权值是节点间的接触次数,且称与互为邻居节点,记节点的邻居节点集合为;由若干节点组成的群组记为,群组中节点个数称为群组的势,记作;由群组g组成的集合记为,集合中群组的个数称为的势,记作;设组节点逻辑拓扑图,中的点是由组成的组,即,中的边为组的接触状况,即;,;
步骤4、分组判断:若,则将边集中权值最大的边上两个节点按照如下三种情况分类讨论,合并到一个组内:(1)若都没有被分组,则将合并成一组,记作,将加入到中;(2)若已经被合并到某个组,而还没有被分组,则将加入到所在的中;(3)若已经被合并到组中,已经被合并到组中,则将和合并成一个新组,并将和从中删除,添加到中,若,则分组结束;
2.根据权利要求1所述的基于时延容忍网络的无领导节点式分组路由方法,其特征在于:将所有逻辑边上的权值求一个倒数,即权值越小的边,代表节点接触越频繁,于是分组算法步骤为:
步骤2、若,则将边集中权值最小的边上两个节点按照如下三种情况分类讨论,合并到一个组内:(1)若都没有被分组,则将合并成一组,记作,将加入到中;(2)若已经被合并到某个组,而还没有被分组,则将加入到所在的中;(3)若已经被合并到组中,已经被合并到组中,则将和合并成一个新组,并将和从中删除,添加到中,若,则分组结束;
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