CN108882333B - 一种基于发送探测包的自适应性路径信息的收集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于发送探测包的自适应性路径信息的收集方法。该方法主要通过源节点向目的节点发送探测包，且目的节点接收到探测包以后将探测信息以确认包的方式返回给源节点实现的。其中，探测包在路径中所收集的信息主要包括路径上所有节点的总发送时延倒数之和、路径平均等待时延和链路可靠性。其中链路可靠性是通过目的节点收包数量与源节点发包数量的比值来量化。通过探测收集到的信息可以用于估算后续不同长度的数据包所经历的时延信息，源节点也可以通过探测包收集到的信息进行不同路径的选择。

Description

一种基于发送探测包的自适应性路径信息的收集方法
技术领域：
本发明是关于一种路径信息的收集方法，具体涉及一种基于发送探测包的自适应性路径信息的收集方法。
背景技术：
机会网络(OPENT,OpportunisticNetWork)是一种特殊的移动自组织网络，来源于移动自组网(MANETS,Mobile Ad hoc Networks)和延迟容忍网络(DTN,Delay TolerantNetwork)。机会网络和移动自组网均是由一些可移动的节点组成，它们既不要求搭建固定的通信基础设施，也不需要统一的中央管理系统，相比于传统网络，他们组网灵活、搭建速度快，被广泛应用到军事活动、车载通信等场景中。
与移动自组网不同的是，机会网络不要求源、目的节点间存在完整的端到端链路来实现信息传输，而是通过节点移动带来的机遇实现信息传递，即“存储‐携带‐转发”方法。机会网络的这种特点使得许多极端恶劣条件下的通信成为了可能，吸引了众多研究者的参与，甚至有学者预言机会网络的对推动未来的普适计算有重要的意义。
不要求端到端的机会网络虽然能很好的适应一些极端环境下的通信，但是相比于传统基于链路的通信方式，机会通信模式有可能存在着传输成功率低、链路状态不稳定以及高传输时延等问题。因此源节点如果能够通过发送探测包的方式获取到不同的路径以及节点的状态信息，并且将探测收集的信息用于后续估算不同长度的数据包中，对于更好的辅助路由选择具有十分重要的意义。
现有的研究方法中虽然有些方法是利用探测包探测信息，但是并没有针对不同长度的数据包提出具有较强自适应性的探测信息收集方法，但是这种探测路径信息的收集方法却可以更加准确地反映路径状况，也可以更加可靠的用在估算后续不同长度数据包时延信息当中，从而更好的辅助路由选择。针对上述问题该发明提出一种基于发送探测包的自适应性路径信息的收集方法，能够将探测收集的信息用于准确估算数据包经历的时延信息。
发明内容：
为了实现上述目的，本发明提出的方案是通过目的节点接收带有中间信息的探测包并将收集到的探测信息以确认包的形式返回给源节点的方式实现的。其特征包括下列五个方法：(1)源节点通过探测包计算发送不同数据包时路径中的总发送时延；(2)源节点通过探测包获取路径的平均等待时间；(3)源节点通过探测包获取路径的可靠性信息；(4)目的节点与非目的节点的共同回复方法；(5)源节点存储收集到的信息的方法。
本发明通过如下技术方案实现：
基于发送探测包的自适应性路径信息的收集方法，主要包括如下内容：
1.源节点通过探测包计算发送不同数据包时路径中的总发送时延，这里所述计算路径中总发送时延的方法是：将探测包所经历所有节点的发送速率的倒数进行求和，用S表示，即
Figure BDA0001642927930000021
用上述求和结果S与H的乘积求出发送不同长度的数据包时路径中总发送时延Ts，即Ts＝S*H，其中Vi代表探测包经历的任一节点的发送速率，i代表经历的任一节点编号，H代表发送的数据包长度；
2.源节点通过探测包获取路径的平均等待时间，这里所述路径的平均等待时间是用路径中所有节点的平均等待时间之和计算的，假设路径中每个节点的平均等待时间为
Figure BDA0001642927930000022
路径平均等待时间为
Figure BDA0001642927930000023
在本方法中提到的计算路径中每个节点的平均等待时间，是指经历某个节点的所有包的等待时间的平均值，具体计算方法是：将到达某一节点的所有包即将发送的时刻与到达时刻分别求和并相减，最后除以包的数量，假设n个包经历某一节点时，到达时刻分别为t1,t2,…tn，即将发送的时刻分别为T1,T2…,Tn，该节点的平均等待时间
Figure BDA0001642927930000024
3.源节点通过探测包获取链路的可靠性信息，所述链路可靠性是根据目的节点收到的探测包数量a与源节点的发出探测包的数量b的比值p来判断的，其中目的节点将自身实际收包数量a通过回复包返回给源节点，源节点通过计算比值
Figure BDA0001642927930000025
来衡量链路可靠性。
4.探测包在每到达一个节点时首先要判断当前节点是否为目的节点，然后作出相应回复,具体步骤如下：
步骤(1)若当前节点为目的节点，则目的节点回复一个确认包给源节点，该确认包携带的信息有：所有节点发送速率的倒数求和S、链路平均等待时间和目的节点实际收包数量b；
步骤(2)若当前节点为非目的节点，则侦听在Δσ时间里是否有其他节点转发该探测包，若没有，当前节点回复失败响应包给源节点，证明该探测包无法到达目的节点，若有，则继续转发探测包；
在本方法中，侦听在Δσ时间里是否有其他节点转发该探测包，这里定义Δσ的取值为源节点每发送两个探测包之间的时间间隔，若源节点在Time时间内发送m个数据包，Δσ取值为
Figure BDA0001642927930000031
5.为了使源节点收到的探测信息便于存储，源节点会维护一个信息汇总表，表中存储的信息有：发包数量、目的节点收包数量、路径平均等待时间、包的长度以及所有节点发送速率的倒数求和S。表中存储的信息内容如下表1
表1
源节点发包数量 包的大小 节点发送速率的倒数求和 路径平均等待时间 目的节点收包数量
路径一
路径二
路径三
……
附图说明：
图1是节点转发探测包处理流程图；
图2是目的节点回复确认包给源节点示意图；
图3是非目的节点回复失败反馈包给源节点示意图；
具体实施方式：
为使本发明的目的和技术方案更加清晰，下面结合附图1～3和实施例对本发明技术方案进行具体说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施方式表述的范围。
本发明一种基于发送探测包的适应性路径信息的收集方法，通过如下步骤实现：(其中S代表源节点，D代表目的节点，标号1、2、3的节点代表非目的节点)步骤(1)源节点S在时间Time内不定时发送探测包，并且探测包的数量为定值m，执行步骤2；
步骤(2)当前节点s侦听在Δσ时间内有节点1转发探测包，执行步骤3；
步骤(3)探测包判断当前节点1为非目的节点，执行步骤4；
步骤(4)节点1收到探测包以后记录其自身的发送速率倒数与平均等待时间，执行步骤5；
步骤(5)当前节点1侦听在Δσ时间内有节点2转发该探测包，执行步骤6；
步骤(6)探测包判断下一节点2为非目的节点，执行步骤7；
步骤(7)节点2接收到探测包以后，探测包记录包括当前节点2在内的之前所有节点的发送速率的倒数之和s、平均等待时间之和
Figure BDA0001642927930000041
并执行步骤8；
步骤(8)当前节点2继续侦听在Δσ时间内是否有其他节点转发该探测包，若有，执行步骤10(情况如图2)；若没有，执行步骤9；(情况如图3)
步骤(9)立即回复携带包括当前节点2在内的之前所有历经节点的发送速率倒数之和S和
Figure BDA0001642927930000042
信息的失败反馈包给源节点，告知源节点当前探测包无法到达目的节点，该探测包收集完整信息失败；
步骤(10)节点2侦听到Δσ时间内有节点3转发该探测包，探测包判断节点3是非目的节点，继续执行步骤11；
步骤(11)节点3接收到探测包以后，探测包记录包括当前节点3在内的之前所有节点的发送速率的倒数之和s、平均等待时间之和
Figure BDA0001642927930000043
并执行步骤12；
步骤(12)当前节点3继续侦听在Δσ时间内有节点D转发该探测包，执行步骤13；
步骤(13)探测包判断当前节点D为目的节点，执行步骤14；
步骤(14)目的节点收到探测包的信息之后立即回复携带所有节点发送速率的倒数求和S、链路平均等待时间
Figure BDA0001642927930000044
和目的节点实际收包数量b信息的确认包给源节点，并执行步骤15；
步骤(15)源节点将目的节点回复的该条路径上的确认包信息加入自身携带的信息表汇总表中，该探测包信息收集完毕。

Claims (1)

1.基于发送探测包的自适应性路径信息的收集方法，其特征在于源节点会根据目的节点回复的反馈信息进行信息的收集，且收集的信息可适用于估算后续不同长度数据包所经历的时延，所述方法主要包括：
(1)源节点通过探测包计算发送不同数据包时路径中的总发送时延，这里所述计算路径中总发送时延的方法是：将探测包所经历所有节点的发送速率的倒数进行求和，用S表示，即
Figure FDA0002537708730000011
用上述求和结果S与H的乘积求出发送不同长度的数据包时路径中总发送时延Ts，即Ts＝S*H，其中Vi代表探测包经历的任一节点的发送速率，i代表经历的任一节点编号，H代表发送的数据包长度；
(2)源节点通过探测包获取路径的平均等待时间，这里所述路径的平均等待时间是用路径中所有节点的平均等待时间之和计算的，假设路径中每个节点的平均等待时间为
Figure FDA0002537708730000012
路径平均等待时间为
Figure FDA0002537708730000013
上述路径的平均等待时间包含路径中每个节点的平均等待时间，每个节点的平均等待时间是指经历某个节点的所有包的等待时间的平均值，具体计算方法是：将到达某一节点的所有包即将发送的时刻与到达时刻分别求和并相减，最后除以包的数量，假设n个包经历某一节点时，到达时刻分别为t1,t2,…tn，即将发送的时刻分别为T1,T2…,Tn，该节点的平均等待时间
Figure FDA0002537708730000014
(3)源节点通过探测包获取链路的可靠性信息，所述链路可靠性是根据目的节点收到的探测包数量a与源节点的发出探测包的数量b的比值p来判断的，其中目的节点将自身实际收包数量a通过回复包返回给源节点，源节点通过计算比值
Figure FDA0002537708730000015
来衡量链路可靠性；
(4)基于发送探测包的自适应性路径信息的收集方法中，根据目的节点与非目的节点的不同属性，采取不同的回复方法，其特征在于，主要包括以下两种情况：
①若当前节点为目的节点，则目的节点回复一个确认包给源节点，该确认包携带的信息有：所有节点发送速率的倒数求和S、路径平均等待时间
Figure FDA0002537708730000016
和目的节点实际收包数量b；
②若当前节点为非目的节点，则侦听在Δσ时间里是否有其他节点转发该探测包，若没有，当前节点回复失败反馈包给源节点，说明该探测包无法到达目的节点，若有，则继续转发探测包；
其中上述Δσ的取值为源节点平均每发送两个探测包之间的时间间隔，若源节点在Time时间内发送m个数据包，Δσ取值为
Figure FDA0002537708730000021
(5)基于发送探测包的自适应性路径信息的收集方法中，源节点存储收集到的信息，其特征在于，源节点维护一个信息汇总表，表中存储的信息有：发包数量、目的节点收包数量、路径平均等待时间、包的长度以及所有节点发送速率的倒数求和S。
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