CN106603411B

CN106603411B - 一种基于转发概率的路由算法

Info

Publication number: CN106603411B
Application number: CN201611262036.2A
Authority: CN
Inventors: 夏爽; 张晋锋; 王盈盈; 赵欢
Original assignee: Dawning Information Industry Beijing Co Ltd
Current assignee: ZHONGKE SUGON INFORMATION INDUSTRY CHENGDU Co.,Ltd.; Dawning Information Industry Beijing Co Ltd
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2020-08-04
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: CN106603411A

Abstract

本发明提出了一种基于转发概率的路由算法，通过该路由算法避免了分配消息副本配额时的盲目性及消息副本转发的被动性，可以通过较少的复制转发次数完成消息投递，因此该路由算法有较高的消息传输成功率，在节点缓存相对较大时有较低的传输时延，以及更高的路由性能。

Description

一种基于转发概率的路由算法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体来说，涉及一种基于转发概率的路由算法。

背景技术

迄今为止，我们接触到的网络(无论是有线网络还是无线网络)都基于以下假设：在通信持续的时间里数据源和目的之间存在端到端路径；节点之间的最大往返时间不会太长，丢包率较小。然而，实际中还存在一类不满足以上假设的网络，如深空网络(延迟很长)、卫星网络(周期性连接)、稀疏移动自组网(经常中断)等，已有的网络架构及协议均不适用于这类网络。这一类网络统称为挑战性网络(challenged networks)。

1998年，NASA开始了深空网络(也称星际网络，interplanetary Internet，IPN)的研究，其基本想法是让地球和距离很远的太空船之间的数据通信能够简化到像发生在地球上的两个节点之间一样。该组人员后来发展成为Internet的IPNSIG(IPN Special-Interest Group)工作组。但是IPNSIG遇到的一个问题是目前还没有这样一个星际网络可以进行试验，于是一部分人开始研究如何将IPN的概念运用到陆地应用中。为此，IETF成立了新的工作组寻找更通用的延迟容忍网络(Delay Tolerant Network)，这个工作组称为DTNRG，是现在DTN体系结构和协议研究的主要公开组织。DTN是一种新型的网络体系结构，由Kevin Fall在2003年的国际会议上提出的，并正式确立了延时容忍网络的研究领域。延时容忍网络利用节点间的移动形成的通信机会来逐跳传递消息，以“存储-携带-转发”的方式实现节点间通信。这种网络可以处理恶劣条件下的网络通信需要，主要应用于缺乏基础通信设施、应对紧急突发状况及恶劣网络环境的场合。

传统的移动自组网通常是依赖于基础设施的，所有针对该网络的研究都是基于具有确定的端到端连接假设的，该网络有较短且相对确定的传输延迟，有相对较低的传输错误率；而延时容忍网络通常不依赖于基础设施，可能不存在贯穿始终的端到端连接，要依靠节点移动，相遇带来的机会进行数据转发，这些特点决定了延时容忍网络有较高的传输错误率、较长的传输延迟及较低的传输成功率，且端到端之间上行和下行带宽可能是不同的。由于延时容忍网络不要求网络的全连通，更适合实际的自组网需求，对于未来实现普适性计算具有重大影响，近年来引起了研究者的密切关注。

现有的副本控制路由算法(Spray and Wait Routing，SNW路由算法)分为两个阶段，散发阶段和等待阶段。在散发阶段，该算法为每个等待转发的消息提前设置副本配额L，源节点在遇到中继节点后给中继节点分配1份消息副本，当源节点中消息副本配额减为1时，进入等待阶段，所有包含此消息副本的节点等待与目的节点相遇并投递报文。

但是，现有的副本控制路由算法在分配消息副本配额时存在很大的盲目性，该源节点会为相遇的任何节点分配一定的副本配额，而没有考虑到相遇节点的消息转发能力如何，在DTN网络中节点具有分布稀疏性的特点，以及节点的能量受限的特点，使得在DTN中会存在只在局部区域运动的节点以及能量将要耗尽或能力已经耗尽的节点，如果将网络中消息的副本配额分配给上述类型的节点，将会极大的影响消息的传输性能，并且，该路由策略在等待阶段会一直等待遇到目的节点才转发消息副本，存在被动性的问题，从而会增加消息传输时延。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于转发概率的路由算法，该基于转发概率的路由算法(DPR算法)避免了分配消息副本配额时的盲目性及消息副本转发的被动性，可以通过较少的复制转发次数完成消息投递，因此DPR算法有较高的消息传输成功率，在节点缓存相对较大时有较低的传输时延，以及更高的路由性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种转发概率的路由算法。

该转发概率的路由算法包括：散发阶段和等待阶段，

其中，散发阶段包括：

步骤S11，携带消息M的源节点A和中继节点B相遇，并且源节点A和中继节点B交换各自的转发概率向量值，以更新源节点A和中继节点B的转发概率向量值，其中，源节点携带L个消息M的消息副本，L＞1，L为正整数；

步骤S12，源节点A根据源节点A和中继节点B更新后的转发概率向量值，确定转发消息副本的数量N，并将N个消息副本转发至中继节点B；

步骤S13，继续等待其他节点相遇，并且重复步骤S11-步骤S12，直至源节点A剩余1个消息副本，源节点A进入等待阶段；

等待阶段包括：

步骤S21，源节点A和中继节点C相遇，并且源节点A和中继节点C交换各自的转发概率向量值，以更新源节点A和中继节点C的转发概率向量值；

步骤S22，源节点A根据源节点A和中继节点C更新后的转发概率向量值，确定源节点A和中继节点C分别与目标节点D相遇的概率值，以及根据概率值，将剩余的1个消息副本转发至中继节点C。

根据本发明的一个实施例，步骤S11进一步包括：

将中继节点B和目标节点D相匹配；

在中继节点B和目标节点D相匹配的情况下，源节点A将消息M转发至目标节点D；

在中继节点B和目标节点D不匹配的情况下，源节点A和中继节点B交换各自的转发概率向量值，以更新源节点A和中继节点B的转发概率向量值。

根据本发明的一个实施例，源节点A和中继节点B交换各自的转发概率向量值，以更新源节点A和中继节点B的转发概率向量值包括：

源节点A将自身的转发概率向量值DP_A转发给中继节点B，并且根据中继节点B的转发概率向量值DP_B，更新自身的转发概率向量值DP_A，其中，转发概率向量值DP_A为源节点A与其他节点相遇的概率值；

中继节点B将自身的转发概率向量值DP_B转发给源节点A，并且根据源节点A的转发概率向量值DP_A，更新自身的转发概率向量值DP_B，其中，转发概率向量值DP_B为中继节点B与其他节点相遇的概率值。

根据本发明的一个实施例，源节点A和中继节点C交换各自的转发概率向量值，以更新源节点A和中继节点C的转发概率向量值包括：

源节点A将自身的转发概率向量值DP_A转发给中继节点C，并且根据中继节点C的转发概率向量值DP_C，更新自身的转发概率向量值DP_A，其中，转发概率向量值DP_A为源节点A与其他节点相遇的概率值；

中继节点C将自身的转发概率向量值DP_C转发给源节点A，并且根据源节点A的转发概率向量值DP_A，更新自身的转发概率向量值DP_C，其中，转发概率向量值DP_C为中继节点C与其他节点相遇的概率值。

根据本发明的一个实施例，根据概率值，将剩余的1个消息副本转发至中继节点C包括：

根据概率值，确定源节点A对目标节点D的转发概率值DP_A(D)和中继节点C对目标节点D的转发概率值DP_C(D)，其中，转发概率值DP_A(D)表示源节点A到目标节点D的转发概率，转发概率值DP_C(D)表示中继节点C到目标节点D的转发概率；

比较转发概率值DP_A(D)和转发概率值DP_C(D)；

在转发概率值DP_A(D)大于转发概率值DP_C(D)的情况下，源节点A继续等待下一节点相遇；

在转发概率值DP_A(D)小于于转发概率值DP_C(D)的情况下，源节点A将剩余的1个消息副本转发至中继节点C。

本发明通过该路由算法避免了分配消息副本配额时的盲目性及消息副本转发的被动性，可以通过较少的复制转发次数完成消息投递，因此该路由算法有较高的消息传输成功率，在节点缓存相对较大时有较低的传输时延，以及更高的路由性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的附图。

图1是根据本发明实施例的转发概率的路由算法的流程图；

图2是根据本发明实施例的散发阶段的具体流程图；

图3是根据本发明实施例的等待阶段的具体流程图；

图4是根据本发明实施例的传输成功率随缓存的变化图；

图5是根据本发明实施例的网络开销随缓存的变化图；

图6是根据本发明实施例的平均时延随缓存的变化图。

具体实施方式

下面将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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种转发概率的路由算法。

如图1所示，根据本发明实施例的路由算法包括：其中，散发阶段包括：

步骤S101，携带消息M的源节点A和中继节点B相遇，并且源节点A和中继节点B交换各自的转发概率向量值，以更新源节点A和中继节点B的转发概率向量值，其中，源节点携带L个消息M的消息副本，L＞1，L为正整数；

步骤S103，源节点A根据源节点A和中继节点B更新后的转发概率向量值，确定转发消息副本的数量N，并将N个消息副本转发至中继节点B；

步骤S105，继续等待其他节点相遇，并且重复步骤S101-步骤S103，如，源节点A和中继节点E相遇，其过程与相继节点B类似，在此不做阐述，直至源节点A剩余1个消息副本，源节点A进入等待阶段；

等待阶段包括：

步骤S107，源节点A和中继节点C相遇，并且源节点A和中继节点C交换各自的转发概率向量值，以更新源节点A和中继节点C的转发概率向量值；

步骤S109，源节点A根据源节点A和中继节点C更新后的转发概率向量值，确定源节点A和中继节点C分别与目标节点D相遇的概率值，以及根据概率值，将剩余的1个消息副本转发至中继节点C。

通过本发明的上述方案，通过基于转发概率的路由算法(DPR算法)避免了分配消息副本配额时的盲目性及消息副本转发的被动性，可以通过较少的复制转发次数完成消息投递，因此DPR算法有较高的消息传输成功率，在节点缓存相对较大时有较低的传输时延，以及更高的路由性能。

根据本发明的一个实施例，步骤S101进一步包括：

将中继节点B和目标节点D相匹配；

比较转发概率值DP_A(D)和转发概率值DP_C(D)；

为了更好的描述本发明，下面通过具体的实施例进行详细的描述。

本发明提出的基于转发概率的路由算是对现有的散发等待路由算法的改进，因此，DPR算法也包括两个阶段，即散发阶段和等待阶段，同时，节点在每个阶段都首先需要更新转发概率值，然后再根据节点的转发概率值来决定消息副本转发数量分配和消息转发策略。

1、转发概率向量

1)、转发概率向量(DP_i)定义

在DPR中，节点N_i包含一个转发概率向量DP_i。DPi是一个长度为N的一维向量，其中N为网络中的节点总数量。DP_i中记录了节点N_i和其所有相遇节点间的转发概率值(DP_i)。转发概率向量和转发概率值之间的关系可表示为：DP_i＝{DP_i(A)，DPi(B)，DPi(C)，DPi(D)....}。显然，转发概率值DP_i会随着节点间的相遇频繁程度不断地进行更新。

网络中普通节点与目的节点间接触越频繁，此节点将会有更大的成功概率将消息传递到目的节点，因此，我们通过节点间的相遇频繁程度来计算转发概率值。转发概率值(如DP_i(A))反映了节点N_i可以成功将消息M传递到A节点的能力。DPi(A)越大表明节点i将报文成功投递到目的节点A的概率越大。

2)、转发概率向量计算

假设节点A与节点B相遇，A、B间传递的转发概率值根据下式1进行更新。

DP_A(B)＝DP_A(B)_old+[1-DP_A(B)_old]·DP_init

在上式1中，DP_A(B)表示节点A和节点B间的转发概率值，范围为[0，1]；DP_A(B)_old表示节点A和节点B在上一次相遇时的转发概率值；DP_init表示初始转发概率值，如该初始转发概率值被定义为0.75。

如果节点A和节点B之间频繁相遇，则DP_A(B)的值会不断的增大。这表明公式1正确的反映了节点间相遇的频繁程度对转发概率值的影响。

假设节点A和节点B在很长一段时间内没有相遇，两节点间的转发概率值会降低，如下式2所示。

DP_A(B)＝DP_A(B)_old·γ^T

在上式2中，参数γ∈[0，1]表示衰减参数，它用来表示转发概率值的衰减时间的影响程度；参数T表示衰减时间，即为两节点从上次相遇到本次相遇的时间。

假设节点A和节点B之间相遇频繁，节点B和节点C之间也相遇频繁。此时，节点A和节点C可以通过B节点间接地转发消息。因此，两节点间的转发概率值的更新具有传递性，其计算方法如下式3所示。

DP_A(C)＝DP_A(C)_old+[1-DP_A(C)_old]·DP_A(B)·DP_B(C)·β

在式3中，β为传递参数，表明了可传递属性对传递传输预测概率的影响程度，如可将β值定义为0.25。

从式3我们得知，两个节点不仅需要更新它们之间转发概率值，还需要更新相对的节点转发概率值。例如，当节点A和节点B相遇，它们首先会交换各自的转发概率向量。假设DP_B(C)记录了节点B到节点C的转发概率值，节点A在更新完DP_A(B)值后，将会根据DP_A(C)和DP_A(B)来更新DP_A(C)的值。

2、DPR算法流程描述

该DPR算法分为两个阶段，分别为散发阶段和等待阶段，其中，散发阶段包括更新转发概率向量、消息副本配额分配以及消息转发三个步骤；等待阶段包括更新转发概率向量和消息转发两个步骤。

1)、基于转发概率的散发阶段流程描述

首先，节点A和节点B交换和更新各自的转发概率向量DP_A和DP_B。当节点A和节点B相遇，节点A首先将其转发概率向量DP_A发送给节点B，其中，DP_A记录了A节点和其他相遇节点的转发概率值。类似地，节点B发送转发概率向量DP_B给节点A，之后节点A和节点B更新各自的转发概率向量值。

根据本发明的一个实施例，假设节点A和节点B在更新之前的转发概率向量如表1-1和表1-2所示。

DP<sub>A</sub>(B)	DP<sub>A</sub>(C)	DP<sub>A</sub>(D)
			1/3	1/4	1/5

表1-1

DP<sub>B</sub>(A)	DP<sub>B</sub>(E)	DP<sub>B</sub>(F)
			1/3	1/2	1/6

表1-2

表1-1为更新前的DP_A，并且表1-1表明节点A可以直接地或间接地向节点B、C、D转发消息。

表1-2为更新前的DP_B，并且表1-2表明节点B可以直接地或间接地向节点A、E、F转发消息。

接下来，节点A和节点B会交换各自的转发概率向量DP，并通过公式1和公式3更新自己转发概率向量表。

在上述内容的基础上，节点A和节点B更新后的转发概率向量如表1-3和表1-4所示。

DP<sub>A</sub>(B)	DP<sub>A</sub>(C)	DP<sub>A</sub>(D)	DP<sub>A</sub>(E)	DP<sub>A</sub>(F)
					5/6	1/4	1/5	1/24	1/72

表1-3

表1-3为更新前的DP_A，节点A更新转发概率向量DP_A的计算方法如下所示：

根据表1-1中节点A的转发概率向量得知，节点A和节点B曾经相遇，且DP_A(B)为1/3，因此根据式1可更新DP_A(B)为：

DP_A(B)＝DP_A(B)_old+[1-DP_A(B)_old]·DP_init

＝1/3+(1-1/3)·(3/4)

＝5/6

假设节点A与节点B相遇期间不考虑转发概率值的衰减，由于节点B与节点E和节点F曾经相遇且转发消息，因此在A、B相遇时可根据式3计算A到E的转发概率和A到F的转发概率，具体如下：

DP_A(E)＝DP_A(E)_old+[1-DP_A(E)_old]·DP_A(B)·DP_B(E)·β

＝0+(1-0)·(1/3)·(1/6)·(1/4)

＝1/72

DP_A(F)＝DP_A(F)_old+[1-DP_A(F)_old]·DP_A(B)·DP_B(F)·β

＝0+(1-0)·(1/3)·(1/2)·(1/4)

＝1/24

节点B更新后的转发概率向量如表1-4所示。

DP<sub>B</sub>(A)	DP<sub>B</sub>(E)	DP<sub>B</sub>(F)	DP<sub>B</sub>(C)	DP<sub>B</sub>(D)
					5/6	1/2	1/6	1/48	1/60

表1-4

表1-4为更新前的DP_B，节点A更新转发概率向量DP_B的计算方法如下所示：

同上所述，节点B根据式1进行更新：

DP_B(A)＝DP_B(A)_old+[1-DP_B(A)_old]·DP_init

＝1/3+(1-1/3)·(3/4)

＝5/6

由于节点A和节点C、D曾经相遇且转发消息，因此根据式3计算得到B到C的转发概率和B到D的转发概率，具体如下：

DP_B(C)＝DP_B(C)_old+[1-DP_B(C)_old]·DP_B(A)·DP_A(E)·β

＝0+(1-0)·(1/3)·(1/4)·(1/4)

＝1/48

DP_B(D)＝DP_B(D)_old+[1-DP_B(D)_old]·DP_B(A)·DP_A(D)·β

＝0+(1-0)·(1/3)·(1/5)·(1/4)

＝1/60

如图2所示，两节点相互交换并更新概率向量后，节点A根据节点间的转发概率向量比例来确定消息副本配额。假设节点A携带消息M，其中M的目的节点为节点D，节点A所携带的消息M的副本数量为L，节点A和中继节点B相遇后经过步骤一交换并更新各自的转发概率向量，节点A先判断节点B中是否已经存在消息M，若存在，则放弃本次转发，继续等待下次节点相遇；若不存在，则根据更新后的转发概率值DP_A(D)和DP_B(D)来给节点B分配消息副本数量N，其计算公式如下式所示：

最后，节点A转发N个消息副本给节点B，节点A中剩余L-N个消息副本，此时节点B与节点A同时向网络中散发消息副本。

如果节点A在散发阶段与消息M的目的节点D相遇，则消息转发流程会在此时结束，否则，节点A会在携带的消息副本数减为1时，进入等待阶段。

2)、基于转发概率的等待阶段流程描述

在现有的SNWSNW路由算法的等待阶段，携带消息M的节点会一直等待目的节点出现后，才把消息M转发给目的节点。但是，在DPR算法中，假设节点B携带消息M进入等待阶段，且消息M的目的节点为D，节点B会根据转发概率向量来判断是否向相遇节点转发消息，具体等待阶段步骤如图3所示，其具体如下：

首先，节点相遇后交换并更新其概率向量值，假设节点B与中继节点C相遇，两节点会先交换各自的转发概率向量，并更新，此外，更新过程同散发阶段相同，在此不做阐述；

然后，节点根据更新后的转发概率向量决定是否给相遇节点转发消息，节点B先判断节点C中是否已经存在消息M，若存在则结束本次通信，继续等待下次节点相遇；若不存在，则节点B比较与节点C对节点D的转发概率值DP_B(D)和DP_C(D)。

若DP_B(D)>DP_C(D)，说明节点B遇到目的节点D的概率大于节点C遇到目的节点D的概率，则节点B不会将消息M转发给节点C；

若DP_B(D)<DP_C(D)，说明节点B遇到目的节点D的概率小于节点C遇到目的节点D的概率，则节点B会将消息M转发给节点C，并将自己携带的消息M删除。

直到有携带消息M的节点成功将消息转发给目的节点，则结束本次消息传输。

为了更好的描述本发明，下面通过现有的路由算法的仿真来进行说明。

本次仿真对传染病路由算法(Epidemic)、散发等待路由算法(SNW算法)、Prophet路由算法算法、直接转发路由算法(Direct Delivery)、本发明的基于转发概率的路由方法(DPR算法)的性能进行比较，其主要通过分析消息投递率、平均传输时延、网络节点开销三种性能指标来验证改进的路由算法的优越性。

仿真参数列表如表1-5所示，仿真场景设置为节点在4500m*3400m的区域内随机移动，节点移动模型采用Random Waypoint移动模型，仿真时间为12小时，节点移动速度为0.5-1.5m/s，传输速度为250kb/s，场景中设置节点的无线电通信范围为10m，说明两相遇节点在运动到与彼此相距10m的范围内会建立连接进行通信。

除表1-5中设置的参数之外，网络中消息的产生设置如下所示：整个网络中90％的节点作为源节点会产生消息，其他的10％节点仅转发消息而不产生消息；在仿真过程中的前2000s，产生消息的源节点每隔一秒创建一个数据包，其目地节点随机；在仿真过程中的后2000s，网络中不再产生新的数据包，仅转发当前网络中存在的消息。

此外，仿真过程中通过改变节点缓存大小来分析各个性能指标走势情况，节点缓存大小变化范围为2M、5M、10M、15M、20M。

表1-5

此外，图4显示了上述5种路由算法随节点缓存变化其报文投递率的变化情况。在节点缓存较低为2M时，各种算法的报文投递率没有显著区别，SNW算法和DPR算法的报文投递率基本相同，这是由于节点缓存低时，节点中无法存储更多的报文副本，阻碍了报文转发。除直接转发算法外，其他算法的报文投递率都随节点缓存提高，而直接转发算法在5M缓存后投递率保持不变，这是由于直接转发算法在网络中没有消息副本，不需要利用节点的缓存来存储消息。从图4出还可以看出，在节点缓存大于5M后，DPR算法相比SNW算法的报文投递率有所提高。这是由于DPR算法在分配报文副本配额时可以为转发概率值(DP值)高的节点分配较多的副本配额，并且在等待阶段不再被动等待目的节点的出现，而是主动将消息转发给DP值较高的节点，使得网络中有限消息的副本能更有效率的传输到目的节点，从而提高报文投递率。

另外，图5显示了上述5种路由算法随节点缓存变化其网络开销的变化情况。结果显示，在节点缓存较低时传染病路由算法(EPR)的网络开销远远高于其他路由算法，这是由于其洪泛式的转发消息造成网络中消息副本数量不断增加，使得网络开销较大。DPR算法与SNW算法相比网络开销稍高，这是由于两种路由算法在散发阶段网络中副本数量相同，而在等待阶段，DPR路由算法主动的转发消息给转发概率值较高的相遇节点，使得网络中会增加一定数量的消息中继次数，而SNW路由算法会一直等待遇到目标节点，网络中不再有中继转发，因此DPR算法的网络开销与SNW相比稍高，但总体相差不大。直接转发(DD)路由算法由于网络中副本的单一性且不存在无效节点转发，因此其节点网络开销比一直为0。

从图5还可以得出，随着仿真实验中节点缓存的不断增加，各个路由算法的网络开销也呈下降的趋势，因此适当地增加节点缓存可以缓解网络中消息的拥塞，降低网络开销。

此外，图6显示了上述5种路由算法随节点缓存变化其传输时延的变化情况。结果显示，传染病算法、直接转发算法、Prophet算法都具有相对较高的传输时延。其中直接转发路由由于其路由机制为源节点携带消息直到遇到目的节点才转发消息，因此具有最高的传输时延。传染病路由算法和Prophet路由算法的主动转发机制使得其具有相比直接转发路由算法较低的传输时延。在节点缓存小于10M时，SNW路由算法的传输时延要低于DPR路由算法，这是由于DPR路由在节点缓存较小时，等待阶段产生一定数量的消息副本使得网络中产生消息拥塞，增加了传输时延。而在节点缓存大于10M时，网络中拥塞有所缓解，此时DPR具有相对较低的传输时延。

综合上述分析得知，由于DPR算法避免了分配消息副本配额时的盲目性及消息副本转发的被动性，可以通过较少的复制转发次数完成消息投递，因此DPR算法有较高的消息传输成功率，在节点缓存相对较大时有较低的传输时延，以及与SNW算法相当的网络开销。因此DPR路由算法相比仿真实验中的路由算法有着更高的路由性能。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过基于转发概率的路由算法(DPR算法)避免了分配消息副本配额时的盲目性及消息副本转发的被动性，可以通过较少的复制转发次数完成消息投递，因此DPR算法有较高的消息传输成功率，在节点缓存相对较大时有较低的传输时延，以及更高的路由性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于转发概率的路由算法，其特征在于，所述路由算法包括散发阶段和等待阶段，

其中，所述散发阶段包括：

步骤S11，携带消息M的源节点A和中继节点B相遇，并且所述源节点A和所述中继节点B交换各自的转发概率向量值，以更新所述源节点A和所述中继节点B的转发概率向量值，其中，所述源节点携带L个消息M的消息副本，L＞1，L为正整数；

步骤S12，所述源节点A根据所述源节点A和所述中继节点B更新后的转发概率向量值，确定转发所述消息副本的数量N，并将N个所述消息副本转发至所述中继节点B；

步骤S13，继续等待其他节点相遇，并且重复步骤S11-步骤S12，直至所述源节点A剩余1个消息副本，所述源节点A进入所述等待阶段；

所述等待阶段包括：

步骤S21，所述源节点A和所述中继节点C相遇，并且所述源节点A和所述中继节点C交换各自的转发概率向量值，以更新所述源节点A和所述中继节点C的转发概率向量值；

步骤S22，所述源节点A根据所述源节点A和所述中继节点C更新后的转发概率向量值，确定所述源节点A和所述中继节点C分别与目标节点D相遇的概率值，以及根据所述概率值，将剩余的1个消息副本转发至所述中继节点C；

其中，所述步骤S11进一步包括：

将所述中继节点B和所述目标节点D相匹配；

在所述中继节点B和所述目标节点D相匹配的情况下，所述源节点A将所述消息M转发至所述目标节点D；

在所述中继节点B和所述目标节点D不匹配的情况下，所述源节点A和所述中继节点B交换各自的转发概率向量值，以更新所述源节点A和所述中继节点B的转发概率向量值；

其中，所述等待阶段还包括：

所述中继节点B与中继节点C相遇，并且所述中继节点B和所述中继节点C交换各自的转发概率向量值，以更新所述中继节点B和所述中继节点C的转发概率向量值；

所述中继节点B根据更新后的所述转发概率向量决定是否给相遇的所述中继节点C转发消息，所述中继节点B先判断所述中继节点C中是否已经存在消息M，若存在则结束本次通信，继续等待下次节点相遇；若不存在，确定所述中继节点B对所述目标节点D的转发概率值DP_B(D)和所述中继节点C对所述目标节点D的转发概率值DP_C(D)；

比较所述转发概率值DP_B(D)和所述转发概率值DP_C(D)；

若DP_B(D)>DP_C(D)，则所述中继节点B不将消息M转发给所述中继节点C；

若DP_B(D)<DP_C(D)，则所述中继节点B将消息M转发给所述中继节点C，并将自己携带的消息M删除。

2.根据权利要求1所述的路由算法，其特征在于，所述源节点A和所述中继节点B交换各自的转发概率向量值，以更新所述源节点A和所述中继节点B的转发概率向量值包括：

所述源节点A将自身的转发概率向量值DP_A转发给所述中继节点B，并且根据所述中继节点B的转发概率向量值DP_B，更新自身的转发概率向量值DP_A，其中，所述转发概率向量值DP_A为所述源节点A与其他节点相遇的概率值；

所述中继节点B将自身的转发概率向量值DP_B转发给所述源节点A，并且根据所述源节点A的转发概率向量值DP_A，更新自身的转发概率向量值DP_B，其中，所述转发概率向量值DP_B为所述中继节点B与其他节点相遇的概率值。

3.根据权利要求1所述的路由算法，其特征在于，所述源节点A和所述中继节点C交换各自的转发概率向量值，以更新所述源节点A和所述中继节点C的转发概率向量值包括：

所述源节点A将自身的转发概率向量值DPA转发给所述中继节点C，并且根据所述中继节点C的转发概率向量值DPC，更新自身的转发概率向量值DPA，其中，所述转发概率向量值DPA为所述源节点A与其他节点相遇的概率值；

所述中继节点C将自身的转发概率向量值DPC转发给所述源节点A，并且根据所述源节点A的转发概率向量值DPA，更新自身的转发概率向量值DPC，其中，所述转发概率向量值DPC为所述中继节点C与其他节点相遇的概率值。

4.根据权利要求3所述的路由算法，其特征在于，根据所述概率值，将剩余的1个消息副本转发至所述中继节点C包括：

根据所述概率值，确定所述源节点A对所述目标节点D的转发概率值DP_A(D)和所述中继节点C对所述目标节点D的转发概率值DP_C(D)，其中，转发概率值DP_A(D)表示所述源节点A到所述目标节点D的转发概率，所述转发概率值DP_C(D)表示所述中继节点C到所述目标节点D的转发概率；

比较所述转发概率值DP_A(D)和所述转发概率值DP_C(D)；

在所述转发概率值DP_A(D)大于所述转发概率值DP_C(D)的情况下，所述源节点A继续等待下一节点相遇；

在所述转发概率值DP_A(D)小于所述转发概率值DP_C(D)的情况下，所述源节点A将剩余的1个消息副本转发至所述中继节点C。