CN105407047B - 基于中心度的机会网络数据分发方法以及机会网络系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于中心度的机会网络数据分发方法以及机会网络系统。该基于中心度的机会网络数据分发方法，包括步骤：步骤S1)：计算节点的中心度和数据传输概率；步骤S2)：源节点产生新的数据并产生数据的转发令牌，对不为1的转发令牌数量的节点，根据数据传输概率和与目的节点间的未来相遇概率进行折半处理，直至转发令牌为1或者数据成功转发到目的节点为止。该基于中心度的机会网络数据分发方法能够在不增加副本的前提下，提高数据转发成功率和减小数据转发延时。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于中心度的机会网络数据分发方法以及机会网络系统。
背景技术
随着手持移动终端的使用者越来越多，构建手持交换网络面临着极大的机会和挑战。手持交换网络在动态和无端到端连接的网络环境下利用机会传输进行人与人之间的通信，手持交换网络的主要挑战在于如何设计一个无端到端连接的数据分发机制。机会网络是一种不需要源节点和目的节点之间存在完整路径，利用节点移动带来的相遇机会实现网络通信的自组织网络。
目前常用的数据分发方法主要有：直接传递数据分发、泛洪数据分发(Epidemic)、传输等待数据分发(Spray and Wait)。
泛洪数据分发方法是最经典的泛洪路由协议，在该数据分发方法中，当节点相遇时，将数据全部转发给相遇的节点，在不考虑资源消耗的前提下，泛洪数据分发方法的数据传输效率是最高的。但由于机会网络的资源极其有限，而泛洪数据分发会消耗大量的资源，因此难以适用于机会网络。
传输等待数据分发方法综合了泛洪数据分发方法和直接传递方法的优点，在该数据分发方法中，最开始以泛洪数据分发的方式进行副本扩散，当保证有一条数据能够到达目的节点时，泛洪数据分发方式停止；接下来携带副本的节点以直接传递的方式将数据传输到目的节点。由于机会网络的网络环境比较恶劣，通过增加副本的方式，能够提高转发成功率，但会对原本已网络资源稀缺的机会网络造成非常大的负担。
另外，上述数据分发方法的公共缺点还有，当前数据分发方法除了调整副本数目外，并没有提供其他新的方法来提高转发效率。同时，上述数据分发方法均无法针对网络环境的变化进行自适应调整设计。
可见，设计一种不增加额外副本，提高数据转发成功率和减小数据转发延时的数据分发方式成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种基于中心度的机会网络数据分发方法以及机会网络系统，该基于中心度的机会网络数据分发方法能够在不增加副本的前提下，提高数据转发成功率和减小数据转发延时。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该基于中心度的机会网络数据分发方法，包括步骤：
步骤S1)：计算节点的中心度和数据传输概率；
步骤S2)：源节点产生新的数据并产生数据的转发令牌，对不为1的转发令牌数量的节点，根据数据传输概率和与目的节点间的未来相遇概率进行折半处理，直至转发令牌为1或者数据成功转发到目的节点为止。
优选的是，在步骤S1)中，每个节点计算自身的节点中心度BCi，并根据节点的中心度计算从自身节点到其他节点的数据传输概率ρab：
优选的是，在步骤S2)中，
1)如果转发令牌δ为1，数据将不再转发给其他节点直到遇到目的节点为止；
2)如果转发令牌δ不为1，则继续产生新的转发令牌，并对节点的转发令牌数量进行折半处理，直至数据遇到目的节点为止。
优选的是，1)中：数据成功转发到目的节点后，目的节点广播ACK确认消息给全网节点。
优选的是，2)具体包括步骤：
步骤21)：选举两个数据传输概率最大的邻居节点，并计算节点与目的节点间的未来相遇概率，将数据传输概率、节点间未来相遇概率定义为一个节点的概率数据二元矩阵；
步骤22)：当节点相遇时，互相交换彼此的二元矩阵中的概率数据，并更新节点数据库；
步骤23)：将两个数据传输概率最大的邻居节点的转发令牌数量重新折半设置；
步骤23)：重复步骤21)-步骤23)，不停地选举新的转发节点，直至转发令牌为1或者数据成功转发到目的节点为止。
优选的是，步骤21)中：源节点选举两个数据传输概率最大的邻居节点，根据转发延时的权重因素计算每个节点与目的节点间的未来相遇概率f(x)：
其中，为转发延时的权重因素，权重因素包括随机参数η和时间t。
优选的是，步骤23)中：两个数据传输概率最大的邻居节点中，
其中一个的邻居节点的转发令牌的数量设置为：
另外一个邻居节点的转发令牌的数量设置为：
优选的是，步骤23)中：数据成功转发到目的节点后，目的节点广播ACK确认消息给全网节点。
一种机会网络系统，采用上述基于中心度的机会网络数据分发方法。
本发明的有益效果是：该基于中心度的机会网络数据分发方法的优点在于将中心度加入到机会网络数据分发机制中，节点的数据传输概率是基于中心度来计算的，通过研究中心度来优化机会网络数据分发效率。该基于中心度的机会网络数据分发方法能够在不增加副本的前提下，提高数据转发成功率和减小数据转发延时。
附图说明
图1为本发明实施例基于中心度的机会网络数据分发方法流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明基于中心度的机会网络数据分发方法以及机会网络系统作进一步详细描述。
本发明的技术构思在于：在人与人之间的网络中，中心度比路由架构更加稳定。本发明借鉴此架构，将中心度引入到机会网络数据分发机制中，并通过转发令牌、节点间未来相遇概率以及转发延时的权值来进行下一跳节点的选举，形成一种基于中心度的机会网络数据分发方法，从而提高数据转发成功率和减小数据转发延时。
本实施例针对机会网络中的数据分发问题，提供了一种基于中心度的机会网络数据分发方法以及机会网络系统，该基于中心度的机会网络数据分发方法能够在不增加副本的前提下，提高数据转发成功率和减小数据转发延时。
该机会网络数据分发方法中，包括步骤：
步骤S1)：计算节点的中心度和数据传输概率。
在该步骤中，每个节点计算自身的节点中心度BCi，并根据节点的中心度计算从自身节点到其他节点的数据传输概率ρab。
本实施例的数据分发方法中，节点的数据传输概率是基于中心度来计算的。其中，数据从节点a传输到节点b的传输概率ρab为：
本实施例的数据分发方法中，利用节点中心度，将节点的社会属性引入到数据分发机制中，使节点更有针对性的进行数据分发，从而提高了数据转发成功率。
步骤S2)：源节点产生新的数据并产生数据的转发令牌(即新的数据从源节点产生并产生转发令牌，转发令牌为机会网络中允许的最大副本数目)，根据转发令牌的数量进行不同的处理：
1)如果转发令牌δ为1，数据将不再转发给其他节点直到遇到目的节点为止。
若目的节点收到数据，将采用泛洪的方式将ACK(ACK是对收到的数据包的确认)消息反馈给全网节点，使得全网节点收到消息已成功转发到目的节点的信息。
2)如果转发令牌δ不为1，则继续产生新的转发令牌，并对节点的转发令牌数量进行折半处理，直至数据遇到目的节点为止。
该步骤具体包括如下步骤：
步骤21)：选举两个数据传输概率最大的邻居节点，并计算节点与目的节点间的未来相遇概率，将数据传输概率、节点间未来相遇概率定义为一个节点的概率数据二元矩阵。
源节点选举两个数据传输概率最大的邻居节点，根据转发延时的权重因素计算选举的每个节点与目的节点间的未来相遇概率f(x)，并将数据传输概率、节点间未来相遇概率定义为一个节点的概率数据二元矩阵；
节点间的未来相遇概率f(x)为：
其中，为转发延时的权重因素，权重因素包括随机参数η和时间t。
步骤22)：当节点相遇时，互相交换彼此的二元矩阵中的概率数据，并更新节点数据库。
上述的二元矩阵指的是数据传输概率和节点间未来相遇概率的矩阵。每个节点均产生一个二元矩阵，与其连接的节点数量无关。互相交换彼此的二元矩阵中的概率数据即一个节点的数据传输概率、节点间未来相遇概率分别交换为另一个节点的数据传输概率、节点间未来相遇概率。每个节点储存二元矩阵信息到本地数据库，并基于当前时间进行信息更新。这里的本地数据库指的是所有节点自身的数据库。
步骤23)：将两个数据传输概率最大的邻居节点的转发令牌数量重新设置。
优选的是，两个数据传输概率最大的邻居节点中，将其中一个传输概率最大的邻居节点的转发令牌的数量设置为：
(数学意思是向下取整)；
另外一个传输概率最大的邻居节点的转发令牌的数量设置为：
(数学意思是向上取整)。
步骤24)：重复步骤21)-步骤23)，不停地选举新的转发节点，直至转发令牌为1或者数据成功转发到目的节点为止。
在更新选择节点和节点数据库的基础上，重新比较自身节点数据库和对方节点数据库，并在更新的数据库基础上逐步减少转发令牌，直至转发令牌为1或者数据成功转发到目的节点为止。
在数据分发的整个过程中，均以中心度为基准，并根据以上公式逐渐减少转发令牌数量。例如，如果δ＝5，由于(5-2)/2＝1.5，则其中一个转发令牌的数量按照向下取整方式设置为1，即该节点可以再产生1个副本；另一个转发令牌的数量按照向上取整方式设置为2，即该节点可以再产生2个副本。
在目前常用的数据分发方法中，由于机会网络具有节点稀疏、资源有限、延时大的特点，因此如果一个节点成功转发数据到目的节点后，无法通知另外一个停止，其他节点仍在继续转发副本(尽管及时能最终转发至目的节点，目的节点由于已接收有效数据会绝收数据)，造成无谓的网络资源浪费。在本实施例的数据分发方法中，可以采取如下方式之一告知节点停止转发：1、目的节点广播ACK确认消息给全网节点；2、副本经过一定时间，会自动失效。本实施例优选采用第一种方法进行节点停止转发告知。
一种机会网络系统，采用上述基于中心度的机会网络数据分发方法。
在现有的机会网络的数据分发过程中，副本数目的增加造成数据的快速转发，造成机会网络中有限资源的占用。本实施例的数据分发方法中，在数据传输概率最大的节点之间采用转发令牌数量折半的方法进行数据分发控制，能有效控制副本数目的增加，因此减小了机会网络中数据转发延时。
本发明提供了一种基于中心度的机会网络数据分发方法。与现有技术相比，该基于中心度的机会网络数据分发方法的优点在于将中心度加入到机会网络数据分发机制中，节点的数据传输概率是基于中心度来计算的，通过研究中心度来优化机会网络数据分发效率。该基于中心度的机会网络数据分发方法能够在不增加副本的前提下，提高数据转发成功率和减小数据转发延时。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于中心度的机会网络数据分发方法，其特征在于，包括步骤：
步骤S1)：计算节点的中心度和数据传输概率；其中：
每个节点计算自身的节点中心度BCi，并根据节点的中心度计算从自身节点到其他节点的数据传输概率ρab：
其中，ρab为消息从节点a传输到节点b的传输概率，BCb为节点b的中心度，CCab为节点a与节点b之间的链路连接程度，并且
步骤S2)：源节点产生新的数据并产生数据的转发令牌，对不为1的转发令牌数量的节点，根据数据传输概率和与目的节点间的未来相遇概率进行折半处理，直至转发令牌为1或者数据成功转发到目的节点为止。
2.根据权利要求1所述的基于中心度的机会网络数据分发方法，其特征在于，在步骤S2)中，
1)如果转发令牌δ为1，数据将不再转发给其他节点直到遇到目的节点为止；
2)如果转发令牌δ不为1，则继续产生新的转发令牌，并对节点的转发令牌数量进行折半处理，直至数据遇到目的节点为止。
3.根据权利要求2所述的基于中心度的机会网络数据分发方法，其特征在于，1)中：数据成功转发到目的节点后，目的节点广播ACK确认消息给全网节点。
4.根据权利要求2所述的基于中心度的机会网络数据分发方法，其特征在于，2)具体包括步骤：
步骤21)：选举两个数据传输概率最大的邻居节点，并计算节点与目的节点间的未来相遇概率，将数据传输概率、节点间未来相遇概率定义为一个节点的概率数据二元矩阵；
步骤22)：当节点相遇时，互相交换彼此的二元矩阵中的概率数据，并更新节点数据库；
步骤23)：将两个数据传输概率最大的邻居节点的转发令牌数量重新折半设置；
步骤24)：重复步骤21)-步骤23)，不停地选举新的转发节点，直至转发令牌为1或者数据成功转发到目的节点为止。
5.根据权利要求4所述的基于中心度的机会网络数据分发方法，其特征在于，步骤21)中：源节点选举两个数据传输概率最大的邻居节点，根据转发延时的权重因素计算每个节点与目的节点间的未来相遇概率f(x)：
其中，为转发延时的权重因素，权重因素包括随机参数η和时间t。
6.根据权利要求4所述的基于中心度的机会网络数据分发方法，其特征在于，步骤23)中：两个数据传输概率最大的邻居节点中，
其中一个的邻居节点的转发令牌的数量设置为：
另外一个邻居节点的转发令牌的数量设置为：
7.根据权利要求4所述的基于中心度的机会网络数据分发方法，其特征在于，步骤23)中：数据成功转发到目的节点后，目的节点广播ACK确认消息给全网节点。
8.一种机会网络系统，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述基于中心度的机会网络数据分发方法。
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