CN104901888B - 一种基于活跃性调节的时延容忍网络数据路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于活跃性调节的时延容忍网络数据路由方法，包括：节点i与节点j相遇时，判断所述节点j是否为待转发消息的目的节点；若是，则将转发该待转发消息至节点j；若否，则节点i根据待转发消息的目的节点，计算自身活跃度加权后的转发效用值，并判断其是否小于节点j到目的节点的转发效用值；若是，则节点i转发该待转发消息至节点j。采用本发明公开的方法，可减少数据中转次数，降低节点能耗，延长网络寿命。

Description

一种基于活跃性调节的时延容忍网络数据路由方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于活跃性调节的时延容忍网络数据路由方法。

背景技术

在自然灾害或恐怖事件导致网络基础设施出现故障或者无法使用的时候，快速的恢复通信十分重要。借助Ad hoc(点对点)网络不需要基础设置支持、组网迅速、适应能力强的特点，可以快速的建立临时网络，从而为救援提供便利、减少灾难所带来的危害，服务于人民。在为组网提供便利的同时，Ad hoc网络也具有节点之间连接难以稳定维持、拓扑变化难以预测、路由中断频繁、稳定性较差等弊病，为网络协议的设计带来了巨大的挑战。

为了使Ad hoc网络的应用不受到周围环境的制约，时延容忍网络(DTN，DelayTolerant Network)的概念应运而生。延迟容忍网络是针对特殊网络环境通信而提出的，这类网络环境的通信条件恶劣，无法满足传统路由协议对于端到端路径时刻存在的要求。时延容忍网络，又称为机会网络，指的是在没有完整通信链路的情况下，完全依靠移动节点之间主动或者随机的接触，从而实现通信的网络。但是其节点受体积和重量的限制，携带的电源或其他设备资源都非常有限，从而一定程度上限制了应用的效能，导致节点不得不采用一定的策略以节省资源。

近年来，随着网络应用范围的拓展和服务需求的多样化，如何对路由协议性能进行优化从而最大限度利用网络资源成为研究的热点问题。在DTN中，由于节点的密度较低，节点之间往往不存在端到端的路径，这给DTN路由带来了巨大的困难。

因此，如何减少数据中转次数，降低路由的开销成为当前的研究重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于活跃性调节的时延容忍网络数据路由方法，可减少数据中转次数，降低节点能耗，延长网络寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于活跃性调节的时延容忍网络数据路由方法，包括：

节点i与节点j相遇时，判断所述节点j是否为待转发消息的目的节点；

若是，则将转发该待转发消息至节点j；

若否，则节点i根据待转发消息的目的节点，计算自身活跃度加权后的转发效用值，并判断其是否小于节点j到目的节点的转发效用值；若是，则节点i转发该待转发消息至节点j。

进一步的，节点i与节点j相遇时，判断所述节点j是否为待转发消息的目的节点之前还包括：

节点i与节点j相互交换转发效用值，所述转发效用值记录了节点自身将消息投递到其它节点的能力；

之后，节点i与节点j更新自身活跃度。

进一步的，节点的活跃度包括：

当前活跃度t_i，表示节点i在最近时间段T中相遇其他节点的次数；

最大活跃度t_i,max，该节点i曾经相遇其他节点的总次数。

进一步的，所述节点i根据待转发消息的目的节点，计算自身活跃度加权后的转发效用值包括：

假设目的节点为d；节点i曾经遇到的中转节点中到达到目的节点d最高的转发效用值记为Vbest_d，节点i与到达到目的节点d最高的转发效用值对应的中转节点间的转发效用值记为V_{i,best_d}；节点i与其他k个中转节点间的转发效用值的总和记为节点i当前活跃度记为t_i，最大活跃度记为t_i,max，则计算自身活跃度加权后的转发效用值的公式为：

进一步的，所述节点i转发该待转发消息至节点j之后包括：

节点i将节点j达到目的节点d的效用值V_j,d赋值给Vbest_d，并将节点i到节点j的转发效用值V_i,j赋值给V_{i,best_d}。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，节点在转发数据包的过程中，基于活跃性动态调节转发的门槛，一方面可以减少数据中转次数，降低节点能耗；另一方面，将该方案与现有基于效用的路由协议叠加使用可延长网络寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于活跃性调节的时延容忍网络数据路由方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1为本发明实施例提供的一种基于活跃性调节的时延容忍网络数据路由方法的流程图。如图1所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤11、节点i与节点j相遇时，判断所述节点j是否为待转发消息的目的节点；若是，则转入步骤12；否则，转入步骤13。

本发明实施例中，执行本步骤之前还包括：

节点i与节点j相互交换转发效用值，交换的目的在于，节点i与节点j可以相互判断对方是否是自身潜在的中转节点；此处的转发效用值为效用值向量，由一组效用值组成，记录了节点自身将消息投递到其它节点的能力；

之后，节点i与节点j更新自身活跃度。

步骤12、将转发该待转发消息至节点j。

由于节点j即为目的节点，此时无需进行其他计算，直接转发该待转发消息至节点j。

步骤13、节点i根据待转发消息的目的节点，计算自身活跃度加权后的转发效用值，并判断其是否小于节点j到目的节点的转发效用值；若是，则转入步骤14；否则，转入步骤15。

本发明实施例中，引入了节点的活跃度，其主要包括：当前活跃度t_i，表示节点i在最近时间段T中相遇其他节点的次数；最大活跃度t_i,max，该节点i曾经相遇其他节点的总次数。

节点i计算自身活跃度加权后的转发效用值的公式为：

其中，目的节点为d；节点i曾经遇到的中转节点中到达到目的节点d最高的转发效用值为Vbest_d，表示节点i与其他k个中转节点间的转发效用值的总和，节点i与到达到目的节点d最高的转发效用值对应的中转节点间的转发效用值为V_{i,best_d}。

步骤14、节点i转发该待转发消息至节点j。

此时，节点i将节点j达到目的节点d的效用值V_j,d赋值给Vbest_d，并将节点i到节点j的转发效用值V_i,j赋值给V_{i,best_d}。

步骤15、节点i拒绝转发该待转发消息至节点j。

为了便于理解，下面结合一具体的示例来做进一步的介绍。

本示例中，节点A需要将一条消息送至目的节点E。

首先将该消息的最高效用值Vbest_E初始化为节点A自身到消息目的节点E的效用值。当节点A与节点B相遇时，它们相互交换转发效用值向量。所述效用值向量，由一组效用值组成。交换的目的在于，节点A与节点B可以相互判断对方是否是自身潜在的中转节点。节点B到目的节点E的转发效用值设定为V_B,E。假设B节点到目的节点E的转发效用值比A节点的活跃度加权后的效用值大，即节点A转发该条消息至节点B。式中的V_A,A、V_A,k是个初始化的值，根据不同计算效用值的算法，初始值可以取不同。同时，节点A更新Vbest_E，更新方法为Vbest_E＝V_B,E，并且节点A记录到目的节点E最好的方法是转发给节点B，即best_E＝B，V_{best_E}＝V_A,B。

之后，节点A需要将一条消息送至目的节点E时，节点A和节点C相遇，并且节点C到目的节点E的转发效用值假定为此时，节点A将拒绝将消息转发给节点C，此处的即为V_A,B。最终，节点A遇见节点D，并且发现点D到目的节点E的转发效用值为节点A将需要送至节点E的消息转发给节点D，此处的即为V_A,B与V_A,C之和。

本发明上述方案，节点在转发数据包的过程中，基于活跃性动态调节转发的门槛，一方面可以减少数据中转次数，降低节点能耗；另一方面，将该方案与现有基于效用的路由协议叠加使用可延长网络寿命。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于活跃性调节的时延容忍网络数据路由方法，其特征在于，包括：

节点i与节点j相遇时，判断所述节点j是否为待转发消息的目的节点；

若是，则将转发该待转发消息至节点j；

若否，则节点i根据待转发消息的目的节点，计算自身活跃度加权后的转发效用值，并判断其是否小于节点j到目的节点的转发效用值；若是，则节点i转发该待转发消息至节点j；

其中，所述节点i根据待转发消息的目的节点，计算自身活跃度加权后的转发效用值包括：

假设目的节点为d；节点i曾经遇到的中转节点中到达到目的节点d最高的转发效用值记为Vbest_d，节点i与到达到目的节点d最高的转发效用值对应的中转节点间的转发效用值记为V_{i,best_d}；节点i与其他k个中转节点间的转发效用值的总和记为节点i当前活跃度记为t_i，最大活跃度记为t_i,max，则计算自身活跃度加权后的转发效用值的公式为：

<mrow> <msub> <mi>Vbest</mi> <mi>d</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>max</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>b</mi> <mi>e</mi> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mo>_</mo> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mi>k</mi> </munder> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mrow>

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，节点i与节点j相遇时，判断所述节点j是否为待转发消息的目的节点之前还包括：

节点i与节点j相互交换转发效用值，所述转发效用值记录了节点自身将消息投递到其它节点的能力；

之后，节点i与节点j更新自身活跃度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，节点的活跃度包括：

当前活跃度t_i，表示节点i在最近时间段T中相遇其他节点的次数；

最大活跃度t_i,max，该节点i曾经相遇其他节点的总次数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点i转发该待转发消息至节点j之后包括：

节点i将节点j达到目的节点d的效用值V_j,d赋值给Vbest_d，并将节点i到节点j的转发效用值V_i,j赋值给V_{i,best_d}。