CN108881009A - 基于临空信息网的时延约束路由方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于临空信息网的时延约束路由方法及装置，根据网络中各节点之间的连接信息或距离信息，确定第一集合，第一集合中包括至少一个备选路径的路由信息，路由信息包括备选路径对应的备选节点；针对第一集合中的每个备选路径，根据备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取备选路径对应的时延因子；将第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给备选节点。由于在选择备选节点时，考虑了备选路径的综合时延以及当前节点与备选节点之间的链路丢包率，能够保证最终选择的路径为时延较小且链路稳定的路径，从而改善网络的投递率和端到端的时延。

Description

基于临空信息网的时延约束路由方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于临空信息网的时延约束路由方法及装置。

背景技术

在一些特定网络环境下，会经常出现网络断开的现象，导致不能确保数据端到端的传输，这类网络被称为时延容忍网络(Delay Tolerant Networks，DTN)。DTN网络通常具有高动态性的特点，例如：临空信息网属于一种典型的DTN网络，用于对列车进行实时监控和预警的天临空地车一体化网络。

临空信息网包括浮空器、无人机、地面中心三类节点。其中，地面中心和浮空器为静态节点，地面中心为设置于地面的控制中心，浮空器可以设置于20km高度的空中。无人机节点为高动态节点，其运行轨迹与列车的运行轨迹一致。无人机节点实现对列车进行信息采集和探测的任务，并将采集的数据直接发送到地面中心节点，或者，通过一个或多个中继节点转发到地面中心节点。其中，中继节点可以为浮空器节点或者其他无人机节点。

由于临空信息网的高动态性会造成网络拓扑变化频繁，使得传统网络的路由方法无法适用于临空信息网。相关技术中，可以采用接触图路由(Contact Graph Routing，CGR)算法来计算路由。CGR算法中，由当前节点确定下一跳节点时，首先根据网络中节点之间的连接信息确定出若干个备选节点，然后选择对应的路径最短的备选节点作为下一跳节点进行数据转发。

然而，由于临空信息网中浮空器节点覆盖范围很大，与其他节点连接机会多且连接稳定，采用上述的CGR算法确定路由时，会使得很多数据在浮空器节点进行排队转发，导致数据转发时延较大。

发明内容

本发明提供一种基于临空信息网的时延约束路由方法及装置，根据预知的节点之间的连接信息计算路由，通过预估对多条备选路径的时延因子，选择时延因子最短的备选路径，从而可以降低网络的传输时延。

第一方面，本发明提供的基于临空信息网的时延约束路由方法，包括：

根据网络中各节点之间的连接信息或距离信息，确定第一集合，所述第一集合中包括至少一个备选路径的路由信息，所述路由信息包括所述备选路径对应的备选节点；其中，每个所述备选路径用于指示由当前节点通往目标节点的一条路径，所述备选节点用于指示所述备选路径中当前节点的下一跳节点；

针对所述第一集合中的每个所述备选路径，根据所述备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取所述备选路径对应的时延因子；

将所述第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给所述备选节点。

可选的，所述备选路径的综合时延包括下述时延中的一种或其组合：传输时延、等待时延和排队时延；

其中，所述传输时延用于指示待发送数据从当前节点沿所述备选路径发送至目标节点所需的传输时间；所述等待时延用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据之前所需的等待时间；所述排队时延用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据时所需的排队时间。

可选的，所述获取所述备选路径对应的时延因子之前，还包括：

预测当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量；

若所述缓存数据量用于指示当前节点与备选节点之间链路为溢出状态，则将所述备选路径的路由信息从所述第一集合中删除。

可选的，所述备选路径对应的时延因子根据下述公式获取：

τ＝(t_transfer+t_wait+t_queue)×p_lost；

其中，τ为所述备选路径对应的时延因子，t_transfer为所述传输时延，t_wait为所述等待时延，t_queue所述排队时延，p_lost为当前节点与备选节点之间链路的丢包率。

可选的，所述传输时延根据下述公式确定：

其中，k为所述备选路径上由当前节点i至目标节点j之间的节点，k+1为所述路径上节点k的下一跳节点，L为当前节点待转发的数据的长度，单位bit，B_k,k+1为所述备选路径上节点k与下一跳节点k+1之间的链路带宽，单位为bit/s，D_k,k+1为所述备选路径上节点k与下一跳节点k+1之间的物理距离，c为光速；

所述等待时延根据下述公式确定：

其中，t_delivery为当前节点与备选节点之间链路传输的开始时刻，t_now为当前时刻；

所述排队时延根据下述公式确定：

其中，L_buffer为当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量，B_i为当前节点与备选节点之间的链路带宽。

可选的，所述当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量根据下述公式确定：

其中，M为当前节点与备选节点之间链路上缓存的消息个数，L_m为当前节点与备选节点之间链路上缓存的第m个消息的长度，r_c为当前节点与备选节点之间链路上的缓存变化速率，单位为bit/s。

可选的，所述针对所述第一集合中的每个所述备选路径之前，还包括：

若当前节点的待发送数据为预设的关键数据，则将所述待发送数据发送给所述第一集合中的所有备选路径的备选节点。

第二方面，本发明提供的基于临空信息网的时延约束路由装置，包括：

确定模块，用于根据网络中各节点之间的连接信息或距离信息，确定第一集合，所述第一集合中包括至少一个备选路径的路由信息，所述路由信息包括所述备选路径对应的备选节点；其中，每个所述备选路径用于指示由当前节点通往目标节点的一条路径，所述备选节点用于指示所述备选路径中当前节点的下一跳节点；

获取模块，用于针对所述第一集合中的每个所述备选路径，根据所述备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取所述备选路径对应的时延因子；

路由模块，将所述第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给所述备选节点。

可选的，所述备选路径的综合时延包括下述时延中的一种或其组合：传输时延、等待时延和排队时延；

其中，所述传输时延用于指示待发送数据从当前节点沿所述备选路径发送至目标节点所需的传输时间；所述等待时延用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据之前所需的等待时间；所述排队时延用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据时所需的排队时间。

可选的，所述获取模块，还用于预测当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量；

若所述缓存数据量用于指示当前节点与备选节点之间链路为溢出状态，则将所述备选路径的路由信息从所述第一集合中删除。

可选的，所述备选路径对应的时延因子根据下述公式获取：

τ＝(t_transfer+t_wait+t_queue)×p_lost；

其中，τ为所述备选路径对应的时延因子，t_transfer为所述传输时延，t_wait为所述等待时延，t_queue所述排队时延，p_lost为当前节点与备选节点之间链路的丢包。

可选的，所述传输时延根据下述公式确定：

其中，k为所述备选路径上由当前节点i至目标节点j之间的节点，k+1为所述备选路径上节点k的下一跳节点，L为当前节点待转发的数据的长度，单位bit，B_k,k+1为所述备选路径上节点k与下一跳节点k+1之间的链路带宽，单位为bit/s，D_k,k+1为所述备选路径上节点k与下一跳节点k+1之间的物理距离，c为光速；

所述等待时延根据下述公式确定：

其中，t_delivery为当前节点与备选节点之间链路传输的开始时刻，t_now为当前时刻；

所述排队时延根据下述公式确定：

其中，L_buffer为当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量，B_i为当前节点与备选节点之间的链路带宽。

可选的，所述当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量根据下述公式确定：

其中，M为当前节点与备选节点之间链路上缓存的消息个数，L_m为当前节点与备选节点之间链路上缓存的第m个消息的长度，r_c为当前节点与备选节点之间链路上的缓存变化速率，单位为bit/s。

可选的，所述路由模块，还用于若当前节点的待发送数据为预设的关键数据，则将所述待发送数据发送给所述第一集合中的所有备选路径的备选节点。

第三方面，本发明提供的路由设备，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如第一方面任一项所述的方法。

第四方面，本发明提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如第一方面任一项所述的方法。

本发明提供的基于临空信息网的时延约束路由方法及装置，根据网络中各节点之间的连接信息或距离信息，确定第一集合，所述第一集合中包括至少一个备选路径的路由信息，所述路由信息包括所述备选路径对应的备选节点；针对第一集合中的每个所述备选路径，根据所述备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取所述备选路径对应的时延因子；将所述第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给所述备选节点。由于在选择备选节点时，考虑了备选路径的综合时延，能够避免选择时延较大的路径，使得待发送数据能够在有效期内达到目的节点，进而改善网络的投递率和端到端的时延。进一步的，由于DTN具有高动态性，网络拓扑可能临时变化，导致各节点之间的连接信息可能与实际情况不一致，本发明在确定时延因子时，还考虑了当前节点与备选节点之间的链路丢包率，使得能够选择链路状态较稳定的备选路径，从而减少由于路由失效导致的丢包，进一步改善了网络的投递率。

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，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为临空信息网的网络模型和拓扑关系图；

图2为本发明提供的基于临空信息网的时延约束路由方法实施例一的流程图；

图3为某一DTN网络的拓扑结构图；

图4为本发明提供的基于临空信息网的时延约束路由方法实施例二的流程图；

图5为本发明提供的基于临空信息网的时延约束路由装置实施例的结构示意图；

图6为本发明提供的路由设备的结构示意图。

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，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为临空信息网的网络模型和拓扑关系图，如图1所示，临空信息网包括浮空器、无人机、地面中心三类节点。其中，地面中心和浮空器为静态节点，地面中心为设置于地面的控制中心，浮空器可以设置于20km高度的空中。无人机节点为高动态节点，其运行轨迹与列车的运行轨迹一致。无人机节点实现对列车进行信息采集和探测的任务，并将采集的数据直接发送到地面中心节点，或者，通过一个或多个中继节点转发到地面中心节点。其中，中继节点可以为浮空器节点或者其他无人机节点。

其中，如图1所示，实线表示节点之间的链路是持续联通的，虚线表示节点之间的链路可以在某个时间段内连通。可见，临空信息网的高动态特性会造成网络拓扑变化频率，使得传统网络的路由方法无法适用于临空信息网。现有技术中，通常采用接触图路由CGR算法来计算路由。CGR算法中，由当前节点确定下一跳节点时，首先根据网络中节点之间的连接信息确定出若干个备选节点，然后选择对应的路径最短的备选节点作为下一跳节点进行数据转发。

然而，由于临空信息网中浮空器节点覆盖范围很大，与其他节点连接机会多且连接稳定，采用上述的CGR算法确定路由时，会使得很多数据在浮空器节点进行排队转发，导致数据转发时延较大。

本发明提供一种基于时延约束的接触图路由(Time Delay Constrains-ContactGraph Routing，TDC-CGR)方法，根据预知的节点之间的连接信息计算路由，通过预估对多条备选路径的时延因子，选择时延因子最短的备选路径，从而可以降低网络的传输时延。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图2为本发明提供的基于临空信息网的时延约束路由方法实施例一的流程图，可用于在DNT中确定当前节点到目标节点的路由，本实施例的执行主体可以是DNT中的任一节点，例如可以为图1所示的临空信息网中的任一无人机、浮空器或地面中心。如图2所示，本实施例的方法包括：

S21：根据网络中各节点之间的连接信息或距离信息，确定第一集合，所述第一集合中包括至少一个备选路径的路由信息，所述路由信息包括所述备选路径对应的备选节点；其中，每个所述备选路径用于指示由当前节点通往目标节点的一条路径，所述备选节点用于指示所述备选路径中当前节点的下一跳节点。

图3为某一DTN网络的拓扑结构图，为了使得本发明实施例描述更加清楚，本实施例以及后续实施例中将以图3所示的网络拓扑图为例进行详细描述。如图3所示，该DNT网络中包括节点1、节点2、节点3、节点4、节点5、节点6，各节点之间的连接关系参见图3。假设当前节点为节点1，目标节点为节点3，通过发明实施例的路由方法，可以找到一条由节点1通往节点3的最优路径。具体的，在节点1执行本发明实施例的方法可以确定出节点1的下一跳节点，然后在该下一跳节点继续执行本发明实施例的方法，依次类推，直至到达节点3。

具体的，图3中的每个节点均保存了DTN中各节点之间的连接信息列表或者距离信息列表，本实施例以连接信息为例进行说明。一条连接信息可用于指示该DNT中两节点之间的一条链路信息。具体的，连接信息可以包括：发送节点号、接收节点号、链路传输的开始时间、链路传输的结束时间、链路传输速率。

以节点1和节点2之间的链路为例，连接信息可以表示为(节点1，节点2，0s，1s，10⁶bit/s)，含义为：由节点1至节点2的链路，可以在0s-1s内传输数据，传输速率为10⁶bit/s。其余节点之间的链路信息可以采用相同的方式进行表示，得到如表1所示的连接信息列表。

表1：某DTN中节点的连接信息列表

可以理解的，根据表1所示的连接信息列表，可以确定出节点1到节点3的备选路径的集合，该集合中包括3个备选路径，第一条为：节点1->节点2->节点3，第二条为：节点1->节点4->节点5->节点6->节点3，第三条为：节点1->节点3。

并且，还可以在该集合中记录每条备选路径的路由信息，路由信息可以包括备选节点、路径长度等信息，其中，备选节点为该备选路径中作为当前节点的下一跳的节点。例如：上述第一条备选路径中的备选节点为节点2，路径长度为2跳；第二条备选路径中的备选节点为节点4，路径长度为4跳；第三条备选路径中的备选节点为节点3，路径长度为1跳。

需要说明的是，本实施例中根据DTN中各节点之间的连接信息，确定备选路径的集合的具体实施方式并不作具体限定，其可以采用现有技术中的CGR算法来实现。

S22：针对所述第一集合中的每个所述备选路径，根据所述备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取所述备选路径对应的时延因子。

S23：将所述第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给所述备选节点。

现有技术的CGR算法中，根据S21确定出多个备选路径的路由信息后，直接选择对应的路径长度最短的备选节点作为当前节点的下一跳节点进行数据转发。以图3所示的拓扑结构为例，采用现有技术中的CGR算法会直接选择第三条路径进行数据发送，即当前节点1直接将数据发送给目标节点3。

本实施例中，在得到包括多个备选路径的第一集合之后，针对每一条备选路径，计算该备选路径对应的时延因子，其中，时延因子可以指示该条备选路径的链路性能，时延因子越大，说明该条备选路径的时延越长或者丢包率越大，时延因子越小，说明该条备选路径的时延越短或者丢包率越小。然后在多个备选路径中，选择对应的时延因子最小的备选路径中的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给该备选节点。

具体的，时延因子可以根据该备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率获取。

可以理解的，备选路径的综合时延能够反映备选路径的时延性能，当前节点与备选节点之间链路的丢包率能够反映备选路径的稳定性，因此，根据时延因子进行路由选择，能够保证最终选择的路径为时延较小且链路稳定的路径。

可选的，所述备选路径的综合时延包括下述时延中的一种或其组合：传输时延、等待时延和排队时延；其中，所述传输时延用于指示待发送数据从当前节点沿所述备选路径发送至目标节点所需的传输时间；所述等待时延用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据之前所需的等待时间；所述排队时延用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据时所需的排队时间。本实施例中，在估计备选路径的综合时延时考虑了传输时延、等待时延和排队时延，使得对该备选路径的综合时延的估计更加准确。

本实施例中，针对第一集合中的每个所述备选路径，根据所述备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取所述备选路径对应的时延因子；将所述第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给所述备选节点；由于在选择备选节点时，考虑了备选路径的综合时延，能够避免选择时延较大的路径，使得待发送数据能够在有效期内达到目的节点，进而改善网络的投递率和端到端的时延。进一步的，由于DTN具有高动态性，网络拓扑可能临时变化，导致各节点之间的连接信息可能与实际情况不一致，本实施例中，在确定时延因子时，还考虑了当前节点与备选节点之间的链路丢包率，使得能够选择链路状态较稳定的备选路径，从而减少由于路由失效导致的丢包，进一步改善了网络的投递率。

图4为本发明提供的基于临空信息网的时延约束路由方法实施例二的流程图，在上述实施例的基础上，本实施例对本发明技术方案的实施细节进行详细的描述。如图4所示，本实施例的方法包括：

S41：根据网络中各节点之间的连接信息或距离信息，确定第一集合，所述第一集合中包括至少一个备选路径的路由信息，所述路由信息包括所述备选路径对应的备选节点。

具体的，S41的具体实施方式可以参见实施例一中的S21，此处不再赘述。

S42：判断当前节点的待发送数据是否为预设的关键数据，若是，则执行S43，若否，则执行S44。

S43：将所述待发送数据发送给所述第一集合中的所有备选路径的备选节点。

具体的，可以根据实际情况预先定义某些待发送数据为关键数据，例如，按照数据的重要程度将重要等级最高的数据作为关键数据。对于关键数据，可以使用多条路径进行发送，即，在第一集合中的所有备选路径中进行传输，以保证该数据的准确、按时投递。对于非关键数据，按照后续步骤在第一集合中选择其中一条最优路径进行传输。

S44：遍历第一集合中的每个备选路径，执行S45至S48。

S45：预测当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量。

具体的，假设当前遍历的备选路径为实施例一中的第二条路径，即：节点1->节点4->节点5->节点6->节点3，根据表1可知，节点1与节点4之间的链路传输的开始时间为1s，结束时间为2s。假设当前时间为0.5s，则S45中在预测当前节点与备选节点之间的缓存数据量时，需要同时考虑当前节点中已经缓存的数据量，以及在需要等待的0.5s(即当前时间0.5s至链路传输的开始时间1s之间的时间段)内可能出现的缓存变化情况。一种可选的方式中，采用下述公式对当前节点与备选节点之间的缓存数据量进行预测。

其中，L_buffer为当前节点与备选节点之间的缓存数据量，M为当前节点与备选节点之间链路上缓存的消息个数，L_m为当前节点与备选节点之间链路上缓存的第m个消息的长度，r_c为当前节点与备选节点之间链路上的缓存变化速率，单位为bit/s，t_wait为等待时间，其计算方法可以参见后续的公式(4)。

S46：根据所述缓存数据量，判断当前节点与备选节点之间链路是否为溢出状态，若是，则执行S47，若否，则执行S48。

S47：将该备选路径的路由信息从第一集合中删除。

具体的，若S45中预测得到的当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量已经达到最大或者即将达到最大，则说明该条链路为溢出状态，使用该条链路进行数据发送会导致严重的网络拥塞，因此，将处于溢出状态的备选路径从第一集合中删除，后续步骤中不再考虑该备选路径。

本实施例中，通过检查当前节点与备选节点之间链路的缓存占用情况，可以排除可能产生拥塞的路径，在某些节点链路缓存较重的情况下，可以避开该节点，选择其他路径，有效降低排队时延对网络性能的影响。

S48：根据该备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取该备选路径对应的时延因子。

具体的，综合时延可以包括传输时延、等待时延和排队时延，可以采用下述公式获取备选路径对应的时延因子。

τ＝(t_transfer+t_wait+t_queue)×p_lost (2)

其中，τ为时延因子，t_transfer为所述传输时延，t_wait为所述等待时延，t_queue所述排队时延，p_lost为当前节点与备选节点之间链路的丢包率。

可选的，传输时延t_transfer用于指示待发送数据从当前节点沿所述备选路径发送至目标节点所需的传输时间，可以包括传播时延和发送时延两部分，具体可以采用下述公式进行计算。

其中，k为所述备选路径上由当前节点i至目标节点j之间的节点，k+1为所述备选路径上节点k的下一跳节点，L为当前节点待转发的数据的长度，单位bit，B_k,k+1为所述备选路径上节点k与下一跳节点k+1之间的链路带宽，单位为bit/s，D_k,k+1为所述备选路径上节点k与下一跳节点k+1之间的物理距离，c为光速。

可选的，等待时延t_wait用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据之前所需的等待时间。具体的，每个节点的待发送数据中，并不是所有的数据都会被立即转发出去，需要等待当前节点与备选节点之间链路传输的开始时间到时，才能进行转发。具体可以采用下述公式进行计算。

其中，t_delivery为当前节点与备选节点之间链路传输的开始时刻，t_now为当前时刻。

可选的，排队时延t_queue用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据时所需的排队时间，具体可以采用下述公式计算。

其中，L_buffer为当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量，计算方法可参见公式(1)，B_i为当前节点与备选节点之间的链路带宽。

S49：将第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给该备选节点。

本实施例中，针对第一集合中的每个所述备选路径，根据所述备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取所述备选路径对应的时延因子；将所述第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给所述备选节点；由于在选择备选节点时，考虑了备选路径的综合时延，能够避免选择时延较大的路径，使得待发送数据能够在有效期内达到目的节点，进而改善网络的投递率和端到端的时延。进一步的，由于DTN具有高动态性，网络拓扑可能临时变化，导致各节点之间的连接信息可能与实际情况不一致，本实施例中，在确定时延因子时，还考虑了当前节点与备选节点之间的链路丢包率，使得能够选择链路状态较稳定的备选路径，从而减少由于路由失效导致的丢包，进一步改善了网络的投递率。

图5为本发明提供的基于临空信息网的时延约束路由装置实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例的路由装置500包括：确定模块501、获取模块502、路由模块503。

确定模块501，用于根据网络中各节点之间的连接信息或距离信息，确定第一集合，所述第一集合中包括至少一个备选路径的路由信息，所述路由信息包括所述备选路径对应的备选节点；其中，每个所述备选路径用于指示由当前节点通往目标节点的一条路径，所述备选节点用于指示所述备选路径中当前节点的下一跳节点；

获取模块502，用于针对所述第一集合中的每个所述备选路径，根据所述备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取所述备选路径对应的时延因子；

路由模块503，将所述第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给所述备选节点。

可选的，所述备选路径的综合时延包括下述时延中的一种或其组合：传输时延、等待时延和排队时延；其中，所述传输时延用于指示待发送数据从当前节点沿所述备选路径发送至目标节点所需的传输时间；所述等待时延用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据之前所需的等待时间；所述排队时延用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据时所需的排队时间。

可选的，获取模块502，还用于预测当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量；若所述缓存数据量用于指示当前节点与备选节点之间链路为溢出状态，则将所述备选路径的路由信息从所述第一集合中删除。

可选的，所述备选路径对应的时延因子τ根据下述公式获取：

τ＝(t_transfer+t_wait+t_queue)×p_lost；

其中，t_transfer为所述传输时延，t_wait为所述等待时延，t_queue所述排队时延，p_lost为当前节点与备选节点之间链路的丢包。

可选的，所述传输时延根据下述公式确定：

其中，k为所述备选路径上由当前节点i至目标节点j之间的节点，k+1为所述备选路径上节点k的下一跳节点，L为当前节点待转发的数据的长度，单位bit，B_k,k+1为所述备选路径上节点k与下一跳节点k+1之间的链路带宽，单位为bit/s，D_k,k+1为所述备选路径上节点k与下一跳节点k+1之间的物理距离，c为光速。

所述等待时延根据下述公式确定：

其中，t_delivery为当前节点与备选节点之间链路传输的开始时刻，t_now为当前时刻。

所述排队时延根据下述公式确定：

其中，L_buffer为当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量，B_i为当前节点与备选节点之间的链路带宽。

可选的，当前节点与节点之间链路的缓存数据量根据下述公式确定：

其中，M为当前节点与备选节点之间链路上缓存的消息个数，L_m为当前节点与备选节点之间链路上缓存的第m个消息的长度，r_c为当前节点与备选节点之间链路上的缓存变化速率，单位为bit/s。

可选的，路由模块503，还用于若当前节点的待发送数据为预设的关键数据，则将所述待发送数据发送给所述第一集合中的所有备选路径的备选节点。

本实施例的基于临空信息网的时延约束路由装置，可用于执行上述任一方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图6为本发明提供的路由设备实施例的结构示意图，如图6所示，本实施例的路由设备600包括：存储器601、处理器602以及计算机程序，其中，所述计算机程序存储在存储器601中，并被配置为由处理器602执行，可以实现上述任一方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可以实现上述任一方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，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)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在上述网络设备或者终端设备的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于临空信息网的时延约束路由方法，其特征在于，包括：

根据网络中各节点之间的连接信息或距离信息，确定第一集合，所述第一集合中包括至少一个备选路径的路由信息，所述路由信息包括所述备选路径对应的备选节点；其中，每个所述备选路径用于指示由当前节点通往目标节点的一条路径，所述备选节点用于指示所述备选路径中当前节点的下一跳节点；

针对所述第一集合中的每个所述备选路径，根据所述备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取所述备选路径对应的时延因子；

将所述第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给所述备选节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述备选路径的综合时延包括下述时延中的一种或其组合：传输时延、等待时延和排队时延；

其中，所述传输时延用于指示待发送数据从当前节点沿所述备选路径发送至目标节点所需的传输时间；所述等待时延用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据之前所需的等待时间；所述排队时延用于指示当前节点向所述备选路径中的备选节点转发数据时所需的排队时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述备选路径对应的时延因子之前，还包括：

预测当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量；

若所述缓存数据量用于指示当前节点与备选节点之间链路为溢出状态，则将所述备选路径的路由信息从所述第一集合中删除。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述备选路径对应的时延因子根据下述公式获取：

τ＝(t_transfer+t_wait+t_queue)×p_lost；

其中，τ为所述备选路径对应的时延因子，t_transfer为所述传输时延，t_wait为所述等待时延，t_queue所述排队时延，p_lost为当前节点与备选节点之间链路的丢包率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述传输时延根据下述公式确定：

其中，k为所述备选路径上由当前节点i至目标节点j之间的节点，k+1为所述备选路径上节点k的下一跳节点，L为当前节点待转发的数据的长度，单位bit，B_k，k+1为所述备选路径上节点k与下一跳节点k+1之间的链路带宽，单位为bit/s，D_k，k+1为所述备选路径上节点k与下一跳节点k+1之间的物理距离，c为光速；

所述等待时延根据下述公式确定：

其中，t_delivery为当前节点与备选节点之间链路传输的开始时刻，t_now为当前时刻；

所述排队时延根据下述公式确定：

其中，L_buffer为当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量，B_i为当前节点与备选节点之间的链路带宽。

6.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述当前节点与备选节点之间链路的缓存数据量根据下述公式确定：

其中，M为当前节点与备选节点之间链路上缓存的消息个数，L_m为当前节点与备选节点之间链路上缓存的第m个消息的长度，r_c为当前节点与备选节点之间链路上的缓存变化速率，单位为bit/s。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述第一集合中的每个所述备选路径之前，还包括：

若当前节点的待发送数据为预设的关键数据，则将所述待发送数据发送给所述第一集合中的所有备选路径的备选节点。

8.一种基于临空信息网的时延约束路由装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于根据网络中各节点之间的连接信息或距离信息，确定第一集合，所述第一集合中包括至少一个备选路径的路由信息，所述路由信息包括所述备选路径对应的备选节点；其中，每个所述备选路径用于指示由当前节点通往目标节点的一条路径，所述备选节点用于指示所述备选路径中当前节点的下一跳节点；

获取模块，用于针对所述第一集合中的每个所述备选路径，根据所述备选路径对应的综合时延，以及当前节点与备选节点之间链路的丢包率，获取所述备选路径对应的时延因子；

路由模块，将所述第一集合中时延因子最小的备选路径对应的备选节点，作为当前节点的下一跳节点，将当前节点的待发送数据发送给所述备选节点。

9.一种路由设备，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；

所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。