CN105704678B - 移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法 - Google Patents
移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,本发明根据邻居节点成功广播率的实时变化,动态调节节点的转发概率,使邻居节点成功广播率较低的节点有较少的转发机会,反之,邻居节点成功广播率较高的节点有较多的转发机会,从而减少网络中冗余信息的传递。本发明具有端到端时延较小,获取邻居节点信息时无需额外发送信息,减少了网络中信道的竞争,降低了包碰撞的概率,抑制了广播风暴的产生,能有效地提高整个网络的广播到达率,提高网络可靠性的特点。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域,具体涉及一种能够有效提高分组到达率、减少时延的移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法。
背景技术
移动自组织网络是由一组具备无线通信收发功能的设备组成的无中心且多跳的移动网络。移动自组织网络中的广播通信主要应用在音视频播放、路由选择等方面。
随着无线通信技术的不断发展,提出了许多广播算法,其中洪泛式广播方法最为简单,但它会造成严重的广播风暴问题,具体表现为信息冗余、信道竞争以及信号碰撞。因此,如何有效抑制广播风暴,减少不可靠广播尤为重要。
目前,国内外广播风暴的抑制方案主要可分为四种,分别为基于概率的广播抑制方案、基于区域的广播抑制方案、基于邻居信息的广播抑制方案和混合型的广播抑制方案。关于不可靠广播的研究方案主要有基于洪泛的广播方案、基于最小生成树的广播方案以及混合型的广播方案。
例如,Abdalla M等人提出了一种动态概率广播算法(Dynamic Probabilisticbroadcasting algorithms,DP),根据网络中节点周围邻居节点数,及时调整节点广播概率,在邻居节点数较多时减小广播概率,在邻居节点数较少时增大广播概率。网络中的节点周期性地向周围邻居节点发送Hello包来进行信息交互,并把接收到的邻居节点信息记录到邻居节点信息表中,然后根据邻居节点的疏密程度来动态调节节点的广播概率,它能有效抑制信息冗余,但是节点的疏密与广播碰撞、信息冗余关系不紧密,也就是说关联度不够大,因此限制了该算法性能的提高。
又例如,Einar和Paul提出了一种可靠广播方案。该方案根据网络中节点移动速度的改变而更改网络方案。在节点状态近似为静止时采用生成树方案,从而减少冗余信息,减少节点的能量消耗,并且节约网络带宽。在节点移动较快时,若仍采用生成树方案会导致生成树的更新和维护成本变高,因此采用洪泛可靠广播方案适应快速变化的网络。该方案的广播可靠性高,但其缺点在于不同方案的频繁切换会导致网络不稳定。
中国专利授权公开号:CN1033472501A,授权公开日:2013年10月9日,公布了一种基于方向的城市车载网络广播方法。在该方法中,所有车辆节点都需广播接收HELLO消息,并对新消息进行竞争转发。根据车辆节点的位置、运动方向和消息传输方向选择代理车辆节点,并对携带消息进行转发。该发明实现了消息的多向传输,但其不足之处在于当消息竞争转发时会带来信息冗余、信道争抢、信号碰撞等广播风暴问题,影响网络吞吐量和其他QoS指标,易造成网络不可靠。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的广播算法易造成的网络信息冗余、分组碰撞的不足,提供了一种能够有效提高网络分组到达率、减少时延的移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法(Broadcast algorithm Based on SuccessfulBroadcasting Ratio of Neighbor Nodes,BSRN)。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,所述移动自组织网络包括若干个移动的节点,包括如下步骤:
(1-1)源节点发送广播分组:移动自组织网络中任一节点i可以作为产生广播分组的源节点,当节点i作为源节点广播时,在分组头写入当前节点i的IP地址、分组的序列号和当前节点的成功广播率Ri;以1的概率向周围邻节点广播该分组;将已广播分组个数Tia加1;在发送存储区中暂时缓存该广播分组;将该分组的源节点IP地址和序列号保存到节点i的已广播记录中,以便检测当前节点是否成功广播该分组;设置一个超时时间T2,并采取了出错重发机制;
(1-2)若节点k的定时时间T1计时到,节点k计算邻居节点的平均成功广播率,然后重置T1;
(1-3)若节点k的第j个邻居节点的邻居信息表的超时时间tkj到,说明第j个邻居节点已经长期没有分组发过来了,已经不是节点k的邻居了,将该节点对应的邻居信息表删除;
(1-4)网络中节点k接收和转发广播分组:若节点k接收到一个广播分组后,首先判断收到的分组是否出错、是否为第一次从该邻居收到、是否第一次收到该分组、是否是节点k自己已经发出去的分组、是否为已成功广播的分组,然后做出相应的处理:或者因出错而丢弃该分组;或者建立或更新邻居信息表;或者需要计算邻居的平均成功广播率后按概率广播该分组;或者将已成功广播分组数Tks加1;或者因已经成功广播过该分组而丢弃该分组;
(1-5)网络中所有节点反复交替执行步骤(1-1)至(1-4),直至所有节点停止广播该广播分组。
本发明根据邻居节点的平均成功广播率的实时变化,动态调整节点的转发概率,使得邻居节点平均成功广播率较高的节点有较大的广播转发概率;反之,若邻居节点成功广播率较低,则当前节点的广播转发概率也较小。若一个节点k的邻居节点的平均广播成功率高,意味着邻居节点的广播碰撞概率低,重发次数就少,因此,节点k就可以以较高的转发概率来广播,从而减少广播分组的碰撞,降低重发次数。另外,本发明在获取邻居节点信息时无需额外发送信息,从而进一步降低了分组碰撞的概率,减少网络中信道的竞争。以上措施都能抑制广播风暴的产生,有效地提高整个网络的广播到达率,提高广播可靠性,降低端到端时延。
作为优选,步骤(1-1)中的出错重发机制包括以下步骤:
(2-1)在源节点每次广播自己产生的分组后,设置一个超时时间T2,若在T2超时前收到该分组广播成功的反馈,说明该分组已被成功广播,停止计时,并将该分组从发送存储区中清空;
(2-2)若在T2超时前未收到该分组广播成功的反馈,则在T2到达后重新广播一次该分组,并重新将T2设置为初始值,继续监测是否有该分组广播成功的反馈,直到接收到该分组广播成功的反馈,或者达到最大重播次数M后,不再重发分组。
作为优选,步骤(1-2)中的节点k计算邻居节点的平均成功广播率包括以下步骤:
(3-1)节点k的定时时间T1计时到,节点k根据邻居信息表中的成功广播率计算出邻居节点的平均成功广播率Sk;
其中,n表示节点k的邻居信息表中有记录的邻节点个数,Rkj表示节点k的第j个邻居节点的成功广播率。显然,Sk∈(0,1];
然后重新设置定时器T1为初值。
作为优选,步骤(1-4)包括以下步骤:
当节点k接收到一个广播分组后,需要按以下步骤工作:
(4-1)节点k首先判断该分组是否发生错误,若发生了错误,则直接丢弃该分组;
(4-2)若没有发生错误,则继续判断当前节点k是否存在该分组对应的上一跳邻居节点(假定是第j个邻居节点)的邻居信息表,若不存在对应的邻居信息表,则建立新的邻居信息表,从该广播分组中提取出邻居节点的成功广播率Rkj,并写入邻居信息表,并在邻居信息表对应的位置写入超时时间tkj;若已存在对应的邻居信息表,则更新邻居信息表中相应的成功广播率Rkj和超时时间tkj。邻居信息表建立或更新后,就开始计时。
(4-3)然后,根据源节点IP地址和广播分组序列号判断当前节点是否记录了该分组已接收,若没有,说明当前节点是第一次接收该分组,则在当前节点中保存该分组序列号已接收的记录,然后节点k设置自身的转发概率Ck=Sk。
然后产生一个均匀分布的随机数a(a∈(0,1]),将a与Ck比较,决定是否发送该广播分组。若Ck≥a,则将节点k的成功广播率Rk写入分组的头部,发送该广播分组,然后将节点k的已广播分组数Tka加1,并将源节点IP地址和分组序列号保存到节点k的已广播记录中,以便检测当前节点是否成功广播该分组。若Ck<a,则不发送该广播分组,并丢弃它。
(4-4)若已经记录了该分组已接收,则继续判断节点k是否记录了该分组已广播的记录,若否,说明已接收过该分组,但是已作出不转发的决定,所以这次也不转发,丢弃该分组;
(4-5)若已经有该分组已接收和已广播的记录,但没有该分组已成功广播的记录,说明节点k收到了自己发出去的分组,表明已广播过该分组并且广播成功,则在节点已成功广播分组的表格中记录下该分组的源节点IP地址和序列号,并将节点k记录的已成功广播分组数Tks的值加1。
(4-6)若节点k有关于该分组已广播的记录,且有该分组已成功广播的记录,说明节点k已广播过该分组,并且广播成功,则不对该分组做其它处理,直接丢弃该分组。
作为优选,网络中的节点全部采用全向天线的模式;网络中的节点均处于同一平面上,且各节点地位平等;网络中的节点采用分布式的结构;网络中的节点在彼此的通信范围内时,其通信链路都是双向的;网络中的节点发射功率相同,发射消息所覆盖的范围是一个半径为R的圆。
作为优选,所述邻居信息表的内容包括:当前节点IP地址、邻居节点IP地址、邻居节点的成功广播率和邻居节点的超时时间。
作为优选,所述广播分组包括源节点IP地址、广播IP地址、广播分组的序列号、发送节点的IP地址、发送节点的成功广播率和数据区。
作为优选,对于节点k,已广播分组数为Tka,已成功广播分组数为Tks,Tka和Tks的初始值均为0;节点k每广播一个分组则使Tka增加1。
作为优选,节点k第一次收到一个自己发送的广播分组,表示自己曾经广播的分组被成功广播了,则使Tks增加1;每个节点k的成功广播率Rk的初始值为A(0<A≤1),而当Tka>0,Tks>0时,利用公式计算节点k的成功广播率Rk,Rk∈(0,1],Rk的值越大,说明节点的广播成功率越高。
作为优选,所述表格包括当前节点的IP地址、对应每一个收到过的分组的源节点IP地址和源节点发出的广播分组的序列号、广播分组是否已接收、广播分组是否已广播和广播分组是否已成功广播。
本发明具有如下有益效果:
(1)本发明在节点固定和移动的两种情况下都能保持较高的网络到达率。由于移动自组织网络是分布式的网络,网络中所有节点的地位都是均等的,每个节点通过分布式协议互联,每个节点都能通过接收邻居节点的广播分组,得到各个邻居节点的成功广播率,转发节点根据周围邻居节点成功广播率的变化,实时调整节点的转发概率,使得周围邻居节点成功广播率较高的节点有较高转发概率,从而减少网络中的信道竞争和分组碰撞,减少广播冗余信息,在一定程度上抑制广播风暴的产生,提高了网络的广播到达率;
(2)本发明的平均端到端较小。由于广播转发概率是根据邻居节点的成功广播率计算的,意味着有较高的邻居平均成功广播率的节点,其发送的成功概率也大,也就是说重发的可能性要小,因此可以降低时延。
(3)本发明的复杂度低。由于本算法中不需要额外发送分组来获得邻居信息,没有对网络造成额外的负荷,这方面也进一步降低了分组碰撞的概率。而且仅仅是根据已收到的广播分组中获得的邻居信息来计算转发概率,计算非常简单,因此算法复杂度低。
该方法适用于可靠性和实时性要求较高的应用场合。
附图说明
图1是本发明的一种广播流程图;
图2是本发明的源节点发送广播分组的一种流程图;
图3是本发明的节点接收和转发广播分组的一种流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示的实施例是一种移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,所述的移动自组织网络包括若干个移动的节点,网络中的节点全部采用全向天线的模式;网络中的节点均处于同一平面上,且各节点地位平等;网络中的节点采用分布式的结构。
网络中的节点在彼此的通信范围内时,其通信链路都是双向的;网络中的节点发射功率相同,发射消息所覆盖的范围是一个半径为R的圆。
具体包括下列步骤:
步骤100,源节点i发送广播分组。具体步骤为:在分组头写入当前节点i的IP地址、分组的序列号和当前节点的成功广播率Ri;以1的概率向周围邻节点广播该分组;将已广播分组个数Tia加1;在发送存储区中暂时缓存该广播分组;将该分组的源节点IP地址和序列号保存到节点i的已广播记录中,以便检测当前节点是否成功广播该分组;设置一个超时时间T2,并采取了出错重发机制。
步骤101,采取出错重发机制来提高源节点广播的成功率,具体步骤为:在源节点每次广播自己产生的分组时,设置一个超时时间T2,若在T2超时前收到该分组广播成功的反馈,说明该分组已被成功广播,停止计时,并将该分组从发送存储区中清空;若在T2超时前未收到该分组广播成功的反馈,则在T2到达后重新广播一次该分组,并重新将T2设置为初始值,继续监测是否有该分组广播成功的反馈,直到接收到该分组广播成功的反馈,或者达到最大重播次数M后,不再重发分组。
步骤200,网络中的节点k按以下步骤定时计算邻居节点的平均成功广播率Sk:节点k的邻居信息表中记录了各个邻居节点的成功广播率,节点k每隔一定的时间T1,根据邻居信息表中的成功广播率计算出邻居节点的平均成功广播率Sk:
其中,n表示节点k的邻居信息表中有记录的邻节点个数,Rkj表示节点k的第j个邻居节点的成功广播率。显然,Sk∈(0,1]。
步骤300,若节点k的第j个邻居节点的邻居信息表的超时时间tkj到,说明第j个邻居节点已经长期没有分组发过来了,已经不是节点k的邻居了,将该节点对应的邻居信息表删除。
步骤400,网络中节点k接收和转发广播分组:节点接收到广播分组后,判断广播分组是否出错、是否为第一次从该邻居收到、是否第一次收到该分组、是否为节点自身发出的分组、是否为已成功广播的分组,然后根据判断做出相应处理。
步骤401,节点k首先判断该分组是否发生错误,若发生了错误,则直接丢弃该分组;
步骤402,若没有发生错误,则继续判断当前节点k是否存在该分组对应的上一跳邻居节点(假定是第j个邻居节点)的邻居信息表,若不存在对应的邻居信息表,则建立新的邻居信息表,从该广播分组中提取出邻居节点的成功广播率Rkj,并写入邻居信息表,并在邻居信息表对应的位置写入超时时间tkj;若已存在对应的邻居信息表,则更新邻居信息表中相应的成功广播率Rkj和超时时间tkj。邻居信息表建立或更新后,就开始计时。
步骤403,然后,根据源节点IP地址和广播分组序列号判断当前节点是否记录了该分组已接收,若没有,说明当前节点是第一次接收该分组,则在当前节点中保存该分组序列号已接收的记录,然后节点k计算自身的转发概率Ck值,Ck=Sk。
然后产生一个均匀分布的随机数a(a∈(0,1]),将a与Ck比较,决定是否发送该广播分组。若Ck≥a,则将节点k的成功广播率Rk写入分组的头部,发送该广播分组,然后将节点k的已广播分组数Tka加1,并将该源节点IP地址和分组序列号保存到节点k的已广播记录中,以便检测当前节点是否成功广播该分组。若Ck<a,则不发送该广播分组,并丢弃它。
步骤404,若已经记录了该分组已接收,则继续判断节点k是否记录了该分组已广播的记录,若否,说明已接收过该分组,但是已作出不转发的决定,所以这次也不转发,丢弃该分组。
步骤405,若已经记录了该分组已接收和已广播,但没有该分组已成功广播的记录,说明节点k收到了自己发出去的分组,表明已广播过该分组并且广播成功,则在节点已成功广播分组的表格中记录下该分组的源节点IP地址和序列号,并将节点k记录的已成功广播分组数Tks的值加1。
步骤406,若节点k有关于该分组已广播的记录,且有该分组已成功广播的记录,说明节点k已广播过该分组,并且广播成功,则不对该分组做其它处理,直接丢弃该分组。
步骤500,各节点不断重复100至400的各个步骤,直至所有节点停止广播该广播分组。
表1为本发明中的邻居信息表格式,具体包括:
①当前节点k的IP地址;
②k的j号邻居节点的信息,其中j=1,2,…,n,包括:
k的j号邻居节点的IP地址;
k的j号邻居节点的成功广播率Rkj;
k的j号邻居节点的超时时间tkj。
表1
其中,Rkj表示当前节点k的第j个邻居节点的成功广播率,tkj表示当前节点k的第j个邻居节点的超时时间,若超过超时时间该邻居节点的信息未被刷新,则认为该邻居节点已经不是当前节点的邻居节点,将该邻居节点的信息从当前节点邻居信息表中删除。每次记录和刷新后将超时时间设置为初始值。
表2给出了节点k中记录的关于广播分组是否已接收、已广播和已成功广播的信息,具体格式为:
①当前节点k的IP地址;
②源节点i发出的序列号为x的分组情况,具体为:
源节点i的IP地址;
源节点i发出的广播分组的序列号x;
广播分组是否已接收:Yes表示已接收,No表示未接收;
广播分组是否已广播:Yes表示已广播,No表示未广播;
广播分组是否已成功广播:Yes表示已成功广播,No表示未成功广播。
③源节点m发出的序列号为y的分组情况,具体为:
节点m的IP地址;
节点m发出的广播分组的序列号y;
广播分组是否已接收:Yes表示已接收,No表示未接收;
广播分组是否已广播:Yes表示已广播,No表示未广播;
广播分组是否已成功广播:Yes表示已成功广播,No表示未成功广播。
依次类推。
表2
图2表示本发明中源节点发送广播分组的流程,广播的分组由源节点发出,由目的节点接收。
如图2所示,本发明中源节点广播分组的具体流程为:
①源节点产生并发送广播分组,在分组头写入当前节点i的IP地址、分组的序列号和当前节点的成功广播率Ri,以1的概率向周围邻节点广播该分组;将已广播分组个数Tia加1;在发送存储区中暂时缓存该广播分组;同时将该分组的源节点IP地址和序列号保存到节点i的已广播记录中,以便检测当前节点是否成功广播该分组;初始化超时时间T2;然后执行②。
②在T2超时前,判断源节点是否已收到该分组成功广播的反馈。若已收到成功反馈,则不再重新广播该分组,并停止计时,从发送缓冲区删除该分组;若未收到成功反馈,则执行③。
③判断该分组重新广播次数是否大于M次(程序中设为2次),若该分组重新广播次数大于M次,则不再重新广播该分组;否则,则执行①。
图3表示本发明中节点接收和转发广播分组的流程图。
如图3所示,网络中任意一个节点接收和转发广播分组的流程如下:
①定时时间T1到后,计算节点的邻居节点平均成功广播率,并重置定时器T1的初值,转向⑨。
②若节点k的第j个邻居节点的邻居信息表的超时时间tkj到,说明第j个邻居节点已经长期没有分组发过来了,已经不是节点k的邻居了,将该节点对应的邻居信息表删除,转向⑨。
③该节点在接收一个广播分组后,判断接收的分组是否出错,如果分组出错,则丢弃该分组,转向⑨;若分组未出错,则继续。
④判断当前节点k是否存在该分组对应的上一跳邻居节点(假定是第j个邻居节点)的邻居信息表,若不存在邻居信息表,则建立新的邻居信息表,从该广播分组中提取出邻居节点的成功广播率Rkj,写入邻居信息表,并在邻居信息表对应的位置写入超时时间tkj;若已存在该邻居的邻居信息表,则更新邻居信息表中相应的成功广播率Rkj和超时时间tkj。邻居信息建立或更新后,就开始计时。
⑤判断节点k是否已有关于广播分组序列号已接收的记录,若有,则执行⑥;若没有,则在当前节点k保存该分组序列号已接收的记录,并计算自身的转发概率Ck,产生一个均匀分布的随机数a(a∈(0,1]),将a与Ck比较,决定是否发送该广播分组。若Ck≥a,则将节点k的成功广播率Rk写入分组的头部,发送该广播分组,然后将节点k的已广播分组数Tka加1,并将该源节点IP地址和分组序列号保存到节点k的已广播记录中,以便检测当前节点是否成功广播该分组,丢弃该分组,转向⑨。若Ck<a,则不发送该广播分组,并丢弃该分组,转向⑨。
⑥判断节点k是否存在该分组已广播记录。若有,则执行⑦;若没有,则丢弃该广播分组,转向⑨。
⑦判断节点k是否存在该分组已成功广播记录。若节点k没有分组成功广播记录,则在已成功广播分组记录中记录该广播分组源节点IP和序列号,并将当前节点k记录的已成功广播分组数Tks加1,然后丢弃该广播分组,转向⑨。若节点已存在该分组的已成功广播记录,则丢弃该分组,转向⑨。
⑨结束。
根据本实施方式的流程就可以撰写出本发明协议方法的程序代码,代码编译成功之后就可以应用于网络的广播中。为了更好的体现本发明协议方法的性能提高,用网络仿真模拟软件对本发明协议方法进行仿真。
本发明方法主要从三个性能指标进行分析:(1)到达率(Reachablility):定义为网络中实际收到广播分组的节点数与所有应当收到广播分组的节点数比值的均值。其中所有目的节点应当收到的广播分组个数就是源节点发送的广播分组个数与所有目的节点个数之积。(2)端到端时延平均值(Average end-to-end delay):源节点发送的广播分组首次到达所有目的节点所消耗的时间的平均值。(3)网络生存时间(Network survival time):网络从开始运行一直到网络中出现某个能量耗尽的节点为止所持续的时间。
为了能更好的看出本发明协议方法的优势所在,将本发明的方法BSRN与DEBRB(Distance and Energy-Balance based Reliable Broadcast)和DP两个协议方法进行了对比。其中DEBRB尽量选取距离较远、覆盖面积广、剩余能量较多的邻居节点作为转发节点,是一种性能较为优良的广播协议方法。DP协议根据周围邻居节点密度的大小来实时调节节点广播的概率大小。
仿真分别在三种不同的情况下进行,分别是网络中节点个数不同的情况,网络中不同节点覆盖半径的情况和源节点发包速度CBR不同的情况。
(1)在节点静止时,本发明中的BSRN方法的到达率在大多数情况下要好于其它两种协议。在BSRN协议中,节点的转发概率是由周围邻居节点成功广播率决定的,周围邻居节点成功广播率较高表示到达率相对较高。当节点动态移动时的网络到达率与静止状态相似。总结起来,BSRN协议的广播到达率在大多数情况下都优于其他两种协议方法。
(2)在节点静止时,BSRN协议和DP协议的端到端时延平均值明显低于DEBRB协议,而且BSRN协议的端到端时延平均值比DP协议更小。节点移动时,BSRN协议和DP协议的端到端时延平均值仍然要明显小于DEBRB协议。由于BSRN协议和DP协议在转发分组时都是直接转发的,没有延时转发机制。另外,BSRN算法选择周围邻居节点成功广播率高的节点来广播分组,提高节点广播效率,减少广播跳数。这两方面因素综合起来使得BSRN的端到端时延较小。
(3)在节点静止或移动时,BSRN协议的网络生存时间相对较短。因为BSRN协议根据周围邻居节点的成功广播率来决定当前节点广播的概率,当一个节点的邻居节点的成功广播率相对较高,节点的广播概率也较高,所以节点耗费更多的能量,导致网络生存时间较小。
根据仿真结果分析,本发明协议方法在到达率、端到端时延平均值上具有优势,因此,BSRN算法可适用于要求高可靠性、高实时性的应用场合。
应理解,本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,所述移动自组织网络包括若干个移动的节点,其特征是,包括如下步骤:
(1-1)源节点发送广播分组:选择移动自组织网络中任一节点i作为产生广播分组的源节点,在分组头写入当前节点i的IP地址、分组的序列号和当前节点的成功广播率Ri;以1的概率向周围邻节点广播该分组;将已广播分组个数Tia加1;在发送存储区中暂时缓存该广播分组;将该分组的源节点IP地址和序列号保存到节点i的已广播记录中,以便检测当前节点是否成功广播该分组;设置一个超时时间T2,并采取出错重发机制;
(1-2)若网络中任一节点k的定时时间T1计时到,节点k计算邻居节点的平均成功广播率,然后重置T1;
节点k的定时时间T1计时到,节点k根据邻居信息表中的成功广播率计算出邻居节点的平均成功广播率Sk;
其中,n表示节点k的邻居信息表中有记录的邻节点个数,Rkj表示节点k的第j个邻居节点的成功广播率;Sk∈(0,1],然后重新设置定时器T1为初值;
(1-3)若节点k的第j个邻居节点的邻居信息表的超时时间tkj到,说明第j个邻居节点已经长期没有分组发过来了,已经不是节点k的邻居了,将该节点对应的邻居信息表删除;
(1-4)网络中节点k接收和转发广播分组;
(1-4-1)当节点k接收到一个广播分组后,节点k首先判断该分组是否发生错误,若发生了错误,则直接丢弃该分组;
(1-4-2)若没有发生错误,则继续判断当前节点k是否存在该分组对应的上一跳邻居节点j的邻居信息表,若不存在对应的邻居信息表,则建立新的邻居信息表,从该广播分组中提取出邻居节点的成功广播率Rkj,并写入邻居信息表,并在邻居信息表对应的位置写入超时时间tkj;若已存在对应的邻居信息表,则更新邻居信息表中相应的成功广播率Rkj和超时时间tkj;邻居信息表建立或更新后,开始计时;
(1-4-3)然后,根据源节点IP地址和广播分组序列号判断当前节点是否记录了该分组已接收,若没有,说明当前节点是第一次接收该分组,则在当前节点中保存该分组序列号已接收的记录,然后节点k设置自身的转发概率Ck=Sk;
然后产生一个均匀分布的随机数a(a∈(0,1]),将a与Ck比较,决定是否发送该广播分组;若Ck≥a,则将节点k的成功广播率Rk写入分组的头部,发送该广播分组,然后将节点k的已广播分组数Tka加1,并将源节点IP地址和分组序列号保存到节点k的已广播记录中,以便检测当前节点是否成功广播该分组;若Ck<a,则不发送该广播分组,并丢弃它;
(1-4-4)若已经记录了该分组已接收,则继续判断节点k是否记录了该分组已广播的记录,若否,说明已接收过该分组,但是已作出不转发的决定,所以这次也不转发,丢弃该分组;
(1-4-5)若已经有该分组已接收和已广播的记录,但没有该分组已成功广播的记录,说明节点k收到了自己发出去的分组,表明已广播过该分组并且广播成功,则在节点已成功广播分组的表格中记录下该分组的源节点IP地址和序列号,并将节点k记录的已成功广播分组数Tks的值加1;
(1-4-6)若节点k有关于该分组已广播的记录,且有该分组已成功广播的记录,说明节点k已广播过该分组,并且广播成功,则不对该分组做其它处理,直接丢弃该分组;
(1-5)网络中所有节点反复交替执行步骤(1-1)至(1-4),直至所有节点停止广播该广播分组。
2.根据权利要求1所述的移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,其特征是,步骤(1-1)中的出错重发机制包括以下步骤:
(2-1)在源节点每次广播自己产生的分组后,设置一个超时时间T2,若在T2超时前收到该分组广播成功的反馈,说明该分组已被成功广播,停止计时,并将该分组从发送存储区中清空;
(2-2)若在T2超时前未收到该分组广播成功的反馈,则在T2到达后重新广播一次该分组,并重新将T2设置为初始值,继续监测是否有该分组广播成功的反馈,直到接收到该分组广播成功的反馈,或者达到最大重播次数M后,不再重发分组。
3.根据权利要求1所述的移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,其特征是,网络中的节点全部采用全向天线的模式;网络中的节点均处于同一平面上,且各节点地位平等;网络中的节点采用分布式的结构;网络中的节点在彼此的通信范围内时,其通信链路都是双向的;网络中的节点发射功率相同,发射消息所覆盖的范围是一个半径为R的圆。
4.根据权利要求1所述的移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,其特征是,所述邻居信息表的内容包括:当前节点IP地址、邻居节点IP地址、邻居节点的成功广播率和邻居节点的超时时间。
5.根据权利要求1所述的移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,其特征是,所述广播分组包括源节点IP地址、广播IP地址、广播分组的序列号、发送节点的IP地址、发送节点的成功广播率和数据区。
6.根据权利要求1所述的移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,其特征是,对于节点k,已广播分组数为Tka,已成功广播分组数为Tks,Tka和Tks的初始值均为0;节点k每广播一个分组则使Tka增加1。
7.根据权利要求6所述的移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,其特征是,节点k第一次收到一个自己发送的广播分组,表示自己曾经广播的分组被成功广播了,则使Tks增加1;每个节点k的成功广播率Rk的初始值为A(0<A≤1),而当Tka>0,Tks>0时,利用公式计算节点k的成功广播率Rk,Rk∈(0,1],Rk的值越大,说明节点的广播成功率越高。
8.根据权利要求1所述的移动自组织网络中基于邻居成功广播率的广播方法,其特征是,所述表格包括当前节点的IP地址、对应每一个收到过的分组的源节点IP地址和源节点发出的广播分组的序列号、广播分组是否已接收、广播分组是否已广播和广播分组是否已成功广播。
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
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CN102256333A (zh) * | 2011-08-17 | 2011-11-23 | 东南大学 | 车辆自组织网络中的一种数据中继传输方法 |
CN103957571A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-07-30 | 中国石油大学(华东) | 一种基于布朗运动的Ad hoc网络路由发现方法 |
CN104038960A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-09-10 | 西北工业大学 | 一种三维ad hoc网络广播数据包接收率的计算方法 |
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