CN105049347A - 一种基于社会网络任务分发模型的dtn路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，属于DTN无线网络技术领域。该方法包括以下步骤：步骤1、确定网络中各对象(节点和home：一种节点频繁访问区域设定的辅助节点)拥有社会资源以及节点拥有的社会名誉值；步骤2、有消息任务要转发的home，根据就近原则协商，从邻居home中选取最佳邻居home作为消息任务的合作者，并限制合作者数目；步骤3、home确定合适的合作home后，根据消息任务对社会资源的需求，从当前邻居中选取最佳路由节点；步骤4、中继节点在转发消息任务的过程中，根据消息任务类型采用不同的分发方式，并根据节点完成消息任务情况进行奖惩；步骤5、消息任务分发完后，等待消息任务携带者home完成消息任务的要求。本方法能够提高不同消息任务分发的可靠性，同时提高了消息的投递率，减小了网络开销。

Description

一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法

技术领域

本发明属于DTN无线网络技术领域，涉及一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法。

背景技术

延迟容忍网络(DelayTolerantNetworks)具有长延迟、连接不稳定等特性。近年来，这类网络中的机会路由得到了学者们的广泛关注，在转发消息时为了使节点做出正确的转发决策，分析节点的社会属性和预测节点的相遇机会对提高路由协议的性能具有关键作用。DTN中的Epidemic、SprayandWait、Prophet等路由没有考虑到节点的社会属性,并不适合社会网络。当前，利用节点社会性的路算法被提出，当前典型的基于节点社会性路由算法如、DTN-FLOW、SMART、HS、SEDUM、SDM、CAOR等。

在当前的路由算法中，通常只考虑单一消息任务在网络中的分发。然而，在实际的通信网络中，消息任务的种类繁多，如短信、实时通话信息等，不同类别的消息有不同的指标要求，如果将所有的消息采用同样的方式转发出去，必然使得不同类别的消息达不到相应指标，且造成没必要的网络开销。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，该方法可以解决DTN网络中多种消息转发的问题，同时解决基于社会网络的DTN路由节点社会资源利用不充分的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，包括以下步骤：

步骤1、确定网络中各对象(节点和home：一种节点频繁访问区域设定的辅助节点)拥有社会资源以及节点拥有的社会名誉值；

步骤2、有消息任务要转发的home，根据就近原则协商，从邻居home中选取最佳邻居home作为消息任务的合作者，并限制合作者数目；

步骤3、home确定合适的合作home后，根据消息任务对社会资源的需求，从当前邻居中选取最佳路由节点；

步骤4、中继节点在转发消息任务的过程中，根据消息任务类型采用不同的分发方式，并根据节点完成消息任务情况进行奖惩；

步骤5、消息任务分发完后，等待消息任务携带者home完成消息任务的要求。

进一步，在步骤1中，社会网络中节点通过周期性的HELLO辅助报文建立邻居列表，获取网络各个对象拥有的社会资源：对象的活跃度、本对象与目的对象的相遇频率以及对象的平均速度，并计算每个对象的社会名誉值；home通过CH_HELLO辅助报文将自身拥有资源情况告知邻居home。

进一步，在步骤2中，home收到消息任务后，根据邻居home上报的社会资源情况，从邻居中选取最佳的邻居home作为消息任务的合作者，home应该具有提供消息任务需要的资源，在此基础上再考虑home的名誉值，从而确定最佳合作者；并对消息任务的合作者数目，即消息任务副本数目进行限制，并采取单一分发方式，即每个home收到消息任务后，home自身保存一份消息任务副本，将剩下的消息任务一次性转发给最佳中继节点，以此类推，直至home收到的消息任务为单副本消息任务，消息任务分发完毕，不在选取任务合作伙伴。

进一步，在步骤3中，确定最佳的消息任务合作home后，要将消息任务分发给该home，首先从当前邻居节点中，根据消息任务对社会资源要求以及节点拥有资源情况和节点在网络中名誉大小，选取最佳中继节点，选取的中继节点应该拥有能转发消息任务的能力，即能提供消息任务需求的社会资源，并拥有较好的名誉以防止在转发消息任务过程中将消息任务丢弃和欺骗行为。

进一步，在步骤4中，在中继节点将消息任务转发到选取最佳home过程中，遇到home时采取不同的消息任务分发方式，如果当前home是消息任务的合作者，直接将消息任务转发给该home，如果不是消息任务合作者，检查当前消息任务类型，如果当前消息任务对时延要求高，那么将消息任务分发给该home，以减小消息任务的分发时延，同时表示消息任务分发失败，对该节点进行惩罚；如果消息任务对时延要求不高，那么将消息任务只分发给消息任务合作者。

进一步，在步骤5中，消息任务在分发过程中，如果目的节点收到消息任务，即消息任务已经完成，此时停止剩余消息任务的分发；如果在消息任务分发完毕后，目的节点还是没有收到消息任务，此时等待目的节点与携带消息任务的homes相遇，从而完成消息任务的要求。

进一步，邻居home之间通过CH_HELLO报文来完成信息的交互，具体包括以下步骤：

1)home生成CH_HELLO报文后，用周期性广播的方式将CH_HELLO传送给节点；

2)节点经过home时就能收到home广播的CH_HELLO报文，节点经过home时，只缓存一个最先收到CH_HELLO报文；

3)节点再次经过其它home时，将缓存中所有的CH_HELLO报文转发给home，home根据收到CH_HELLO新旧来更新邻居home的信息。

本发明的有益效果在于：本方法基于消息任务分发模型，充分利用节点社会资源，针对不同消息任务采用不同分发方式，从而提高不同消息任务分发的可靠性及满足了消息任务的要求，同时提高了消息的投递率，并减小了网络开销。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1：为本发明的网络模型图；

图2：为HELLO消息报文格式；

图3：为CH_HELLO消息报文格式；

图4：为消息任务分发模型；

图5：为中继节点选取方法；

图6：为不同消息任务分发模型；

图7：为TA-DTN路由方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本方法首先确定对象拥有的社会资源情况及对象名誉值。home(辅助节点)根据就近协商原则，从邻居home中确定合适的合作者；然后根据消息任务对社会资源的需求，从当前邻居中选取最佳中继节点；中继节点在执行任务过程中根据消息任务类型选用不同的分发方式，并根据节点完成任务情况进行奖惩；最后携带任务的homes完成消息任务的要求。图7为TA-DTN路由方法流程图。

首先分析本发明的网络模型，具体模型如图1所示，图中深色区域表示节点频繁访问的区域，称为homes，其它区域为一般区域，节点访问频率较低。本发明提出一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，包括：

步骤1：在整个路由方法流程中周期性地向邻居广播HELLO包，通过HELLO包获取网络中各个对象的社会资源：对象的活跃度、本对象与目的对象的相遇频率以及对象的平均速度，并计算每个对象的社会名誉值。homes通过CH_HELLO辅助报文将自身拥有资源情况告知邻居homes。HELLO包的格式如图2所示：

(1)type和hops字段占1个字节，其他字段占4个字节；

(2)type字段区分不同的分组类型；

(3)speed，frequent，分别表示对象拥有的资源；

(4)reputation表示对象拥有的名誉值；

(5)表示对象间的协商强度，表示对象数目。

CH_HELLO消息包格式如图3所示：

(1)type和hops字段占1个字节，其他字段占4个字节；

(2)type和hops字段占1个字节，其他字段占4个字节；

(3)speed，frequent，分别表示homes拥有的资源；

(4)reputation表示homes拥有的名誉值；

(5)time表示该消息包产生的时间。

计算各个对象拥有的社会资源：对象的活跃度、本对象与目的对象的相遇频率以及对象的平均速度，和每个对象的社会名誉值。

通过CH_HELLO辅助报文将自身拥有资源情况告知邻居homes，通过以下步骤进行：

1)homes生成CH_HELLO报文后，用周期性广播的方式将CH_HELLO传送给节点；

2)节点经过homes时就能收到homes广播的CH_HELLO报文，节点经过homes时，只缓存一个最先收到CH_HELLO报文；

3)节点再次经过其它homes时，将缓存中所有的CH_HELLO报文转发给homes。homes根据收到CH_HELLO新旧来更新邻居homes的信息。图3为CH_HELLO消息报文格式。

步骤2：home收到消息任务后，根据邻居home上报的社会资源情况，从邻居中选取最佳的邻居home作为消息任务的合作者，home应该具有提供消息任务需要的资源，在此基础上再考虑home的名誉值，从而确定最佳合作者。具体步骤如下：

1)根据消息任务所需资源选取满足要求的邻居homes集；

2)再从满足要求的homes集中选取最优的home作为合作者。

并对消息任务的合作者数目(即消息任务副本数目)进行限制，并采取单一分发方式，即每个home收到消息任务后，home自身保存一份消息任务副本，将剩下的消息任务一次性转发给最佳中继节点，以此类推，直至home收到的消息任务为单副本消息任务，消息任务分发完毕，不再选取任务合作伙伴。

结合图4做进一步说明。首先有消息任务要分发的home，A，从当前邻居中选取消息任务合作者，首先选取符合要求的homes集，然后再计算其中各个子集拥有资源多少，选取拥有资源最多的子集作为消息任务合作者。本地保存一份消息副本等待目的节点出现在本home中，将其余的消息任务副本全部转发给，收到消息任务副本后，作类似处理，直至消息任务分发完毕。

步骤3，确定最佳的消息任务合作home后，要将消息任务分发给该home，首先从当前邻居节点中，根据消息任务对社会资源要求以及节点拥有资源情况和节点在网络中名誉大小，选取最佳中继节点，选取的中继节点应该拥有能转发消息任务的能力(即能提供消息任务需求的社会资源)，并拥有较好的名誉以防止在转发消息任务过程中将消息任务丢弃和欺骗行为。具体步骤如下：

1)根据消息任务所需资源选取满足要求的节点集；

2)再从满足要求的节点集中选取完成该消息任务的最佳中继节点。

结合图5做进一步说明该步骤。如图5所示，深色区域内和区域外各有很多节点，深色区域表示home，当home有消息任务要分发后，首先从深色区域内按照步骤1选取节点集，然后从节点集中选取最佳中继节点。

步骤4，在中继节点将消息任务转发到选取最佳home过程中，遇到home时采取不同的消息任务分发方式，如果当前home是消息任务的合作者，直接将消息任务转发给该home，如果不是消息任务合作者，检查当前消息任务类型，如果当前消息任务对时延要求高，那么将消息任务分发给该home，以减小消息任务的分发时延，同时表示消息任务分发失败，对该节点进行惩罚。如果消息任务对时延要求不高，那么将消息任务只分发给消息任务合作者。

图6对该步骤作进一步说明，如图6所示，home，A，有消息任务要分发出去，选取C作为消息任务的合作者，因此当节点携带该消息任务运动到C时，由于C为合作home，因此将消息任务转发给C，而此时C选取E作为消息任务的合作者，但是中继节点携带消息任务访问的第一个home并不是E，而是D，此时就要根据消息任务类型来选择消息任务的分发方式，如果此时消息任务对时延要求高，为了减小消息任务分发时延，将消息任务转发给D，由D来完成接下来消息任务的分发，同时对节点进行惩罚；如果此时的消息任务对时延要求不高，那么只有消息任务到达目的home，E，才将消息任务分发给home。

步骤5，消息任务在分发过程中，如果目的节点收到消息任务，即消息任务已经完成，此时停止剩余消息任务的分发；如果在消息任务分发完毕后，目的节点还是没有收到消息任务，此时等待目的节点与携带消息任务的homes相遇，从而完成消息任务的要求。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、确定网络中各对象，即节点和home拥有社会资源以及节点拥有的社会名誉值；

步骤2、有消息任务要转发的home，根据就近原则协商，从邻居home中选取最佳邻居home作为消息任务的合作者，并限制合作者数目；

步骤3、home确定合适的合作home后，根据消息任务对社会资源的需求，从当前邻居中选取最佳路由节点；

步骤4、中继节点在转发消息任务的过程中，根据消息任务类型采用不同的分发方式，并根据节点完成消息任务情况进行奖惩；

步骤5、消息任务分发完后，等待消息任务携带者home完成消息任务的要求。

2.根据权利要求1所述的一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，其特征在于：在步骤1中，社会网络中节点通过周期性的HELLO辅助报文建立邻居列表，获取网络各个对象拥有的社会资源：对象的活跃度、本对象与目的对象的相遇频率以及对象的平均速度，并计算每个对象的社会名誉值；home通过CH_HELLO辅助报文将自身拥有资源情况告知邻居home。

3.根据权利要求1所述的一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，其特征在于：在步骤2中，home收到消息任务后，根据邻居home上报的社会资源情况，从邻居中选取最佳的邻居home作为消息任务的合作者，home应该具有提供消息任务需要的资源，在此基础上再考虑home的名誉值，从而确定最佳合作者；并对消息任务的合作者数目，即消息任务副本数目进行限制，并采取单一分发方式，即每个home收到消息任务后，home自身保存一份消息任务副本，将剩下的消息任务一次性转发给最佳中继节点，以此类推，直至home收到的消息任务为单副本消息任务，消息任务分发完毕，不在选取任务合作伙伴。

4.根据权利要求1所述的一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，其特征在于：在步骤3中，确定最佳的消息任务合作home后，要将消息任务分发给该home，首先从当前邻居节点中，根据消息任务对社会资源要求以及节点拥有资源情况和节点在网络中名誉大小，选取最佳中继节点，选取的中继节点应该拥有能转发消息任务的能力，即能提供消息任务需求的社会资源，并拥有较好的名誉以防止在转发消息任务过程中将消息任务丢弃和欺骗行为。

5.根据权利要求1所述的一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，其特征在于：在步骤4中，在中继节点将消息任务转发到选取最佳home过程中，遇到home时采取不同的消息任务分发方式，如果当前home是消息任务的合作者，直接将消息任务转发给该home，如果不是消息任务合作者，检查当前消息任务类型，如果当前消息任务对时延要求高，那么将消息任务分发给该home，以减小消息任务的分发时延，同时表示消息任务分发失败，对该节点进行惩罚；如果消息任务对时延要求不高，那么将消息任务只分发给消息任务合作者。

6.根据权利要求1所述的一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，其特征在于：在步骤5中，消息任务在分发过程中，如果目的节点收到消息任务，即消息任务已经完成，此时停止剩余消息任务的分发；如果在消息任务分发完毕后，目的节点还是没有收到消息任务，此时等待目的节点与携带消息任务的homes相遇，从而完成消息任务的要求。

7.根据权利要求2所述的一种基于社会网络任务分发模型的DTN路由方法，其特征在于：邻居home之间通过CH_HELLO报文来完成信息的交互，具体包括以下步骤：

1)home生成CH_HELLO报文后，用周期性广播的方式将CH_HELLO传送给节点；

2)节点经过home时就能收到home广播的CH_HELLO报文，节点经过home时，只缓存一个最先收到CH_HELLO报文；

3)节点再次经过其它home时，将缓存中所有的CH_HELLO报文转发给home，home根据收到CH_HELLO新旧来更新邻居home的信息。