CN111510385B - 基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善方法及装置,所述方法包括:将容滞网络应用场景映射在地图上,将地图划分区域;设置初始化时间,计算并记录容滞网络的各节点在初始化时间内对各区域的访问频率,每个节点保留全部区域的权重值向量表;获取所述容滞网络中两个节点进入到对方的通信范围的节点对,所述节点对包括进入到对方的通信范围的两个节点;进入节点对的散发阶段;判断该节点对中是否有节点的报文副本数为1,若有,进入等待阶段。根据本发明的方案,能够获得容滞网络(DTN)中报文递交概率高、减少递交延迟的效果。
Description
技术领域
本发明涉及容滞网络(DTN)领域,尤其涉及一种基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善方法及装置。
背景技术
容滞网络(DTN),即时延容忍网络,是由kevin等人于2003年提出的一种通用的面向消息的可靠的覆盖层网络体系结构,它是一种位于区域网络之上的覆盖网络,如图1所示。可以应用于IPN、无线传感器网络、车载网络等受限网络环境,主要是针对端到端连接和节点资源都有限时的一种解决方案,对军事、航天通信、灾难恢复、应急抢险等领域的信息交互提供有力的科学理论和技术支持。但容滞网络经常会出现网络断开的现象,导致报文在传输过程中不能确保端到端的路径。
即在现有技术中,容滞网络(DTN)中存在报文递交概率低、递交延迟长的问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出了一种基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善方法及装置,所述方法及装置,用以解决现有技术中容滞网络(DTN)中存在报文递交概率低、递交延迟长的技术问题。
根据本发明的第一方面,提供一种基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善方法,所述方法包括以下步骤:
步骤S201:将容滞网络应用场景映射在地图上,将地图划分区域,并对区域进行编号,分别用X0,X1,X2……XN-1表示,其中N为大于0的自然数;
步骤S202:设置初始化时间,计算并记录容滞网络的各节点在初始化时间内对各区域的访问频率fx i (y k ),根据访问频率确定容滞网络的各节点对各区域的权重值Px i (y k );Px i (y k )表示节点y k 对区域X i 的对应的权重值,每个节点y k 保留全部区域的权重值向量表;容滞网络的各节点y k 随机产生数据包;fx i (y k )表示节点y k 对区域X i 的访问频率,0≤i≤N−1,
fx i (y k ) = 节点y k 对区域X i 的访问次数/区域访问的总次数;
步骤 S203:获取容滞网络中进入到对方节点通信范围,且携带报文数目大于1的节点对,进入节点对的待散发状态;
步骤S204:进入该节点对的散发阶段;对于该节点对包括的两个节点,比较两个节点的全部区域的权重值向量表,利用余弦相似性比较所述两个节点的偏好相似性,并基于该偏好相似性转发报文及报文副本;
步骤S205:判断该节点对中是否有节点的报文副本数为1,若是,执行步骤S206;若否,进入步骤S204;
步骤S206:进入等待阶段,将报文副本数为1的节点标记为当前节点;若当前节点在该等待阶段遇到中继节点,则根据判断规则判断是否将当前节点自身携带的报文副本转发给中继节点;若当前节点在该等待阶段遇到目的节点,则直接将报文递交给目的节点;
步骤S207:获取当前节点的报文实际生存时间,若该当前节点的报文实际生存时间大于设置的报文生存时间(TTL),则将报文丢弃,该报文则递交失败;否则,报文递交成功。
进一步地,所述步骤S201:将容滞网络应用场景映射在地图上,将地图划分区域,并对区域进行编号,分别用X0,X1,X2……XN-1表示,其中N为大于0的自然数,包括:
将容滞网络应用场景映射在赫尔辛基(Helsinki)地图上,根据容滞网络应用场景的空间大小设置阈值,获取映射后的赫尔辛基地图中容滞网络节点分布密集程度,再获取容滞网络节点分布密集程度超过阈值区域,将该区域对应的赫尔辛基地图对应的建筑物为中心,根据预设半径,对地图进行划分,将地图划分为N个区域,并对区域从0开始进行编号。
进一步地,所述步骤S202,包括:
步骤S2021:设置初始化时间为24小时,fx i (y k )表示节点y k 对区域X i 的访问频率,计算所有节点对各区域的访问频率,计算公式为:
fx i (y k ) = 节点y k 对区域X i 的访问次数/区域访问的总次数,
步骤S2022:根据预设的权重值对照表,由节点y k 对区域X i 的访问频率fx i (y k )的频率值确定节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k );Px i (y k )表示节点y k 对区域X i 的对应的权重值,每个节点y k 保留全部区域的权重值向量表,该权重值向量表的具体数值以时间间隔h进行一次更新,其中h为自定义时间间隔;
步骤S2023:容滞网络的各节点y k 随机产生数据包并确定报文副本个数、目标节点、报文生存时间(TTL)、以及数据包大小。
进一步地,所述步骤S204:进入该节点对的散发阶段;对于该节点对包括的两个节点,比较该两个节点的全部区域的权重值向量表,利用余弦相似性比较所述两个节点的偏好相似性,并基于该偏好相似性转发报文及报文副本,包括:
步骤S2041:进入该节点对的散发阶段,对于该节点对包括的两个节点y j 和y k ,所述两个节点向对方发送自己的全部区域的权重值向量表;根据所述两个节点各自的全部区域的权重值向量表计算两个节点y j 和y k 的余弦相似性;所述余弦相似性的计算公式如下:
所述Px i (y j )为节点y j 对区域X i 的对应的权重值,Px i (y k )为节点y k 对区域X i 的对应的权重值;所述余弦相似性w jk 的取值范围为[0,1],如果计算出的所述余弦相似性w jk 为小数,则取其上限值;
步骤S2042:根据所述余弦相似性w jk 确定节点y j 和y k 转发的报文副本数及报文转发;所述报文转发指节点对中的两个节点y j 和y k 分别向对方节点转发自身携带但对方节点没有的报文;
所述根据所述余弦相似性w jk 确定节点y j 和y k 向对方节点转发的报文副本数,包括:如果余弦相似性w jk = 0,即节点y j 和y k 完全不相似,则节点y j 向节点y k 转发节点y j 的报文副本数一半的报文副本;节点y k 向节点y j 转发节点y k 的报文副本数一半的报文副本;如果余弦相似性w jk 不为0,则节点y j 和y k 将各自的报文副本转发给对方节点,转发的报文副本数量为L,
L = 节点自身携带的报文副本×(1−w jk )。
进一步地,所述步骤S206:进入等待阶段,将报文副本数为1的节点标记为当前节点;若当前节点在该等待阶段遇到中继节点,则根据判断规则判断是否将当前节点自身携带的报文副本转发给中继节点;若当前节点在该等待阶段遇到目的节点,则直接将报文递交给目的节点,其中,所述判断规则具体为:
获取当前节点的目的节点;若当前节点与中继节点在历史相遇信息中都没有目的节点的权重值向量表,则当前节点保留该报文副本;
获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,而中继节点在历史相遇信息中没有目的节点的权重值向量表,则当前节点保留该报文副本;
获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中没有目的节点的权重值向量表,而中继节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,则当前节点向中继节点转发自身携带的一个报文副本;
获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,中继节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,则计算当前节点与目的节点的余弦相似性、中继节点与目的节点的余弦相似性,若当前节点与目的节点的余弦相似性大,则当前节点保留该报文副本;否则,当前节点向中继节点转发自身携带的一个报文副本。
根据本发明第二方面,提供一种基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善装置,所述装置包括:
映射模块:将容滞网络应用场景映射在地图上,将地图划分区域,并对区域进行编号,分别用X0,X1,X2……XN-1表示,其中N为大于0的自然数;
初始化模块:设置初始化时间,计算并记录容滞网络的各节点在初始化时间内对各区域的访问频率fx i (y k ),根据访问频率确定容滞网络的各节点对各区域的权重值Px i (y k );Px i (y k )表示节点y k 对区域X i 的对应的权重值,每个节点y k 保留全部区域的权重值向量表;容滞网络的各节点y k 随机产生数据包;fx i (y k )表示节点y k 对区域X i 的访问频率,0≤i≤N−1,
fx i (y k ) = 节点y k 对区域X i 的访问次数/区域访问的总次数;
第一获取模块:获取容滞网络中进入到对方节点通信范围,且携带报文数目大于1的节点对,进入节点对的待散发状态;
转发模块:进入该节点对的散发阶段;对于该节点对包括的两个节点,比较两个节点的全部区域的权重值向量表,利用余弦相似性比较所述两个节点的偏好相似性,并基于该偏好相似性转发报文及报文副本;
第一判断模块:判断该节点对中是否有节点的报文副本数为1;
等待模块:进入等待阶段,将报文副本数为1的节点标记为当前节点;若当前节点在该等待阶段遇到中继节点,则根据判断规则判断是否将当前节点自身携带的报文副本转发给中继节点;若当前节点在该等待阶段遇到目的节点,则直接将报文递交给目的节点;
第二获取模块:获取当前节点的报文实际生存时间,若该当前节点的报文实际生存时间大于设置的报文生存时间(TTL),则将报文丢弃,该报文则递交失败;否则,报文递交成功。
进一步地,所述映射模块包括:
第一映射子模块,将容滞网络应用场景映射在赫尔辛基(Helsinki)地图上,根据容滞网络应用场景的空间大小设置阈值,获取映射后的赫尔辛基地图中容滞网络节点分布密集程度,再获取容滞网络节点分布密集程度超过阈值区域,将该区域对应的赫尔辛基地图对应的建筑物为中心,根据预设半径,对地图进行划分,将地图划分为N个区域,并对区域从0开始进行编号。
进一步地,所述初始化模块包括:
访问频率生成子模块:设置初始化时间为24小时,fx i (y k )表示节点y k 对区域X i 的访问频率,计算所有节点对各区域的访问频率,计算公式为:
fx i (y k ) = 节点y k 对区域X i 的访问次数/区域访问的总次数,
权重值向量表生成子模块:根据预设的权重值对照表,由节点y k 对区域X i 的访问频率fx i (y k )的频率值确定节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k );Px i (y k )表示节点y k 对区域X i 的对应的权重值,每个节点y k 保留全部区域的权重值向量表,该权重值向量表的具体数值以时间间隔h进行一次更新,其中h为自定义时间间隔;
数据包子模块:容滞网络的各节点y k 随机产生数据包并确定报文副本个数、目标节点、报文生存时间(TTL)、以及数据包大小。
进一步地,所述转发模块包括:
第一转发子模块:进入该节点对的散发阶段,对于该节点对包括的两个节点y j 和y k ,所述两个节点向对方发送自己的全部区域的权重值向量表;根据所述两个节点各自的全部区域的权重值向量表计算两个节点y j 和y k 的余弦相似性;所述余弦相似性的计算公式如下:
所述Px i (y j )为节点y j 对区域X i 的对应的权重值,Px i (y k )为节点y k 对区域X i 的对应的权重值;所述余弦相似性w jk 的取值范围为[0,1],如果计算出的所述余弦相似性w jk 为小数,则取其上限值;
计算子模块:根据所述余弦相似性w jk 确定节点y j 和y k 转发的报文副本数及报文转发;所述报文转发指节点对中的两个节点y j 和y k 分别向对方节点转发自身携带但对方节点没有的报文;
所述根据所述余弦相似性w jk 确定节点y j 和y k 向对方节点转发的报文副本数,包括:如果余弦相似性w jk = 0,即节点y j 和y k 完全不相似,则节点y j 向节点y k 转发节点y j 的报文副本数一半的报文副本;节点y k 向节点y j 转发节点y k 的报文副本数一半的报文副本;如果余弦相似性w jk 不为0,则节点y j 和y k 将各自的报文副本转发给对方节点,转发的报文副本数量为L,
L = 节点自身携带的报文副本×(1−w jk )。
进一步地,所述等待模块,包括:
第一规则子模块,获取当前节点的目的节点;若当前节点与中继节点在历史相遇信息中都没有目的节点的权重值向量表,则当前节点保留该报文副本;
第二规则子模块,获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,而中继节点在历史相遇信息中没有目的节点的权重值向量表,则当前节点保留该报文副本;
第三规则子模块,获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中没有目的节点的权重值向量表,而中继节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,则当前节点向中继节点转发自身携带的一个报文副本;
第四规则子模块,获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,中继节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,则计算当前节点与目的节点的余弦相似性、中继节点与目的节点的余弦相似性,若当前节点与目的节点的余弦相似性大,则当前节点保留该报文副本;否则,当前节点向中继节点转发自身携带的一个报文副本。
根据本发明第三方面,提供一种基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善系统,包括:
处理器,用于执行多条指令;
存储器,用于存储多条指令;
其中,所述多条指令,用于由所述存储器存储,并由所述处理器加载并执行如前所述的基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善方法。
根据本发明第四方面,提供一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有多条指令;所述多条指令,用于由处理器加载并执行如前所述的基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善方法。
本发明利用容滞网络中节点的特点建立行为相似模型,优化散发阶段中报文递交的盲目性,能较好地提高报文递交概率。借助余弦相似性,计算两个节点的区域偏好相似性,动态散发报文副本,增加报文在偏好相差较大的节点中的个数,提高报文在各节点的遍历性,增加报文递交概率降低延迟。本发明的方案可以解决现有技术中容滞网络(DTN)中存在报文递交概率低、递交延迟长的技术问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明提供如下附图进行说明。在附图中:
图1为现有技术中容滞网络的示意图;
图2为本发明一个实施方式的基于行为相似模型的容滞网络时延改善方法流程图;
图3为本发明一个实施方式的散发阶段的散发过程示意图;
图4为本发明的一个实施方式的基于行为相似模型的容滞网络时延改善装置结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例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。
首先结合图2说明为本发明一个实施方式的基于行为相似模型的容滞网络时延改善方法流程图。如图2所示,包括以下步骤:
步骤S201:将容滞网络应用场景映射在地图上,将地图划分区域,并对区域进行编号,分别用X0,X1,X2……XN-1表示,其中N为大于0的自然数;
步骤S202:设置初始化时间,计算并记录容滞网络的各节点在初始化时间内对各区域的访问频率fx i (y k ),根据访问频率确定容滞网络的各节点对各区域的权重值Px i (y k );Px i (y k )表示节点y k 对区域X i 的对应的权重值,每个节点y k 保留全部区域的权重值向量表;容滞网络的各节点y k 随机产生数据包;fx i (y k )表示节点y k 对区域X i 的访问频率,0≤i≤N−1,
fx i (y k ) = 节点y k 对区域X i 的访问次数/区域访问的总次数;
步骤 S203:获取容滞网络中进入到对方节点通信范围,且携带报文数目大于1的节点对,进入节点对的待散发状态;
步骤S204:进入该节点对的散发阶段;对于该节点对包括的两个节点,比较两个节点的全部区域的权重值向量表,利用余弦相似性比较所述两个节点的偏好相似性,并基于该偏好相似性转发报文及报文副本;
步骤S205:判断该节点对中是否有节点的报文副本数为1,若是,执行步骤S206;若否,进入步骤S204;
步骤S206:进入等待阶段,将报文副本数为1的节点标记为当前节点;若当前节点在该等待阶段遇到中继节点,则根据判断规则判断是否将当前节点自身携带的报文副本转发给中继节点;若当前节点在该等待阶段遇到目的节点,则直接将报文递交给目的节点;
步骤S207:获取当前节点的报文实际生存时间,若该当前节点的报文实际生存时间大于设置的报文生存时间(TTL),则将报文丢弃,该报文则递交失败;否则,报文递交成功。
所述步骤S201:将容滞网络应用场景映射在地图上,将地图划分区域,并对区域进行编号,分别用X0,X1,X2……XN-1表示,其中N为大于0的自然数,包括:
将容滞网络应用场景映射在赫尔辛基(Helsinki)地图上,根据容滞网络应用场景的空间大小设置阈值,获取映射后的赫尔辛基地图中容滞网络节点分布密集程度,再获取容滞网络节点分布密集程度超过阈值区域,将该区域对应的赫尔辛基地图对应的建筑物为中心,根据预设半径,对地图进行划分,将地图划分为N个区域,并对区域进行编号。
通过外部收集的trace集导入节点数据,trace集有严格的数据格式,例如节点位置(GPS)、buffer size、速度等。例如CARWDAD网站中收集了各种移动模型的真实场景的数据。
本实施例中,获取容滞网络节点分布密集程度超过阈值区域后,将该区域对应的赫尔辛基地图对应的建筑物为中心,根据预设半径,将地图划分为七个区域,并对区域进行编号,分别为0、1、2、3、4、5、6。
本实施例的容滞网络应用场景映射通过外部收集的trace集导入节点数据,路由时考量各节点对各区域的访问频率,而访问频率则参考了节点的社会属性,因此采用导入外部数据集的方式,结合节点的社会属性,使仿真场景更为真实。
所述步骤S202,包括:
步骤S2021:设置初始化时间为24小时,fx i (y k )表示节点y k 对区域X i 的访问频率,计算所有节点对各区域的访问频率,计算公式为:
fx i (y k ) = 节点y k 对区域X i 的访问次数/区域访问的总次数,
步骤S2022:根据预设的权重值对照表,由节点y k 对区域X i 的访问频率fx i (y k )的频率值确定节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k );Px i (y k )表示节点y k 对区域X i 的对应的权重值,每个节点y k 保留全部区域的权重值向量表,该权重值向量表的具体数值以时间间隔h进行一次更新,其中h为自定义时间间隔,
本实施例中,h可自定义为2小时。
本实施例中,所述预设的权重值对照表具有如下对应关系:
节点y k 对区域X i 的访问频率fx i (y k )的频率值记为Ax i (y k ),若Ax i (y k )∈[0,0.1],则节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k ) = 1;若Ax i (y k )∈(0.2,0.3],则节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k ) = 2;若Ax i (y k )∈(0.3,0.4],则节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k ) = 3;若Ax i (y k )∈(0.4,0.5]则节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k ) = 4;若Ax i (y k )∈(0.5,0.6],则节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k ) = 5;若Ax i (y k )∈(0.6,0.7],则节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k ) = 6;若Ax i (y k )∈(0.7,0.8],则节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k ) = 7;若Ax i (y k )∈(0.8,0.9],则节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k )= 8;若Ax i (y k )∈(0.9,1],则节点y k 对区域X i 的对应的权重值Px i (y k ) = 9。
权重值向量表如下表1,每个节点y k 都保留全部区域的权重值向量表,该权重值向量表的值以时间间隔2小时进行一次更新,如下表1所示:
表1
本实施例中,地图分为7个区域,且某个节点y对各区域的访问频率为fx0(y) =0.2,fx1(y) = 0.1,fx2(y) = 0,fx3(y) = 0.4,fx4(y) = 0,fx5(y) = 0,fx6(y) = 0.2。那么该节点y的权重值向量表如下表2所示:
表2
步骤S2023:容滞网络的各节点y k 随机产生数据包并确定报文副本个数、目标节点、报文生存时间(TTL)、以及数据包大小。
所述步骤S204:进入该节点对的散发阶段;对于该节点对包括的两个节点,比较该两个节点的全部区域的权重值向量表,利用余弦相似性比较所述两个节点的偏好相似性,并基于该偏好相似性转发报文及报文副本,包括:以下结合图3说明本发明的散发阶段的散发过程,如图3所示:
步骤S2041:进入该节点对的散发阶段,对于该节点对包括的两个节点y j 和y k ,所述两个节点向对方发送自己的全部区域的权重值向量表;根据所述两个节点各自的全部区域的权重值向量表计算两个节点y j 和y k 的余弦相似性;所述余弦相似性的计算公式如下:
所述Px i (y j )为节点y j 对区域X i 的对应的权重值,Px i (y k )为节点y k 对区域X i 的对应的权重值;所述余弦相似性w jk 的取值范围为[0,1],如果计算出的所述余弦相似性w jk 为小数,则取其上限值;
步骤S2042:根据所述余弦相似性w jk 确定节点y j 和y k 转发的报文副本数及报文转发;所述报文转发指节点对中的两个节点y j 和y k 分别向对方节点转发自身携带但对方节点没有的报文;
所述根据所述余弦相似性w jk 确定节点y j 和y k 向对方节点转发的报文副本数,包括:如果余弦相似性w jk = 0,即节点y j 和y k 完全不相似,则节点y j 向节点y k 转发节点y j 的报文副本数一半的报文副本;节点y k 向节点y j 转发节点y k 的报文副本数一半的报文副本;如果余弦相似性w jk 不为0,则节点y j 和y k 将各自的报文副本转发给对方节点,转发的报文副本数量为L,
L = 节点自身携带的报文副本×(1−w jk )。
所述的余弦相似性的主要思想是在空间直角坐标系中欧式距离衡量的是空间各点的绝对距离,它主要是和各个点在坐标系中的位置坐标有关,而余弦相似性计算的是两个向量方向之间夹角的余弦值,所以余弦相似性更加注重向量方向上的差异,而不只是距离或长度上的。利用各节点对内容的权重来区分各节点对报文内容的兴趣的相似度和差异,同时修正了节点间可能存在的度量标准不统一的缺陷。
所述的报文转发是基于余弦相似性的计算,通过转发报文使得兴趣相差较大的节点获得较多的报文副本数,余弦相似性可以表示节点之间对区域的偏好是否一致,如果对区域偏好越相似则余弦相似性值越大,转发副本数越少,对区域的偏好越不相似则作弦相似性值越小,转发副本数越多,转发的报文副本数根据余弦相似值确定,让报文副本更快的注入到网络中去,有助于与目的节点相遇。
所述步骤S206:进入等待阶段,将报文副本数为1的节点标记为当前节点;若当前节点在该等待阶段遇到中继节点,则根据判断规则判断是否将当前节点自身携带的报文副本转发给中继节点;若当前节点在该等待阶段遇到目的节点,则直接将报文递交给目的节点。其中,所述判断规则具体为:
获取当前节点的目的节点;若当前节点与中继节点在历史相遇信息中都没有目的节点的权重值向量表,则当前节点保留该报文副本;
获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,而中继节点在历史相遇信息中没有目的节点的权重值向量表,则当前节点保留该报文副本;
获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中没有目的节点的权重值向量表,而中继节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,则当前节点向中继节点转发自身携带的一个报文副本;
获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,中继节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,则计算当前节点与目的节点的余弦相似性、中继节点与目的节点的余弦相似性,若当前节点与目的节点的余弦相似性大,则当前节点保留该报文副本;否则,当前节点向中继节点转发自身携带的一个报文副本。
当节点携带该报文副本为1时,进入等待阶段,此时该节点根据四种情况判断是否将自身携带的一个副本转发给中继节点,这四种情况分别是(1)当前节点与目的节点在[0,2h]时间范围内与目的节点没有相遇过,那么此时两节点内就不会保留目的节点的权重值向量表,因此当前节点继续携带1个报文副本等待与目的节点相遇;(2)当前节点与目的节点在[0,2h]时间范围内与目的节点相遇过,而中继节点在[0,2h]时间范围内与目的节点没有相遇,那么当前节点会保留目的节点的权重值向量表,此时当前节点不转发报文副本,继续携带1个报文副本等待与目的节点相遇;(3)当前节点与目的节点在[0,2h]时间范围内与目的节点没有相遇过,而中继节点在[0,2h]时间范围内与目的节点相遇,那么中继节点会保留目的节点的权重值向量表,此时当前节点转发报文副本给中继节点;(4)当前节点与目的节点在[0,2h]时间范围内与目的节点相遇过,而中继节点在[0,2h]时间范围内与目的节点也相遇,那么当前节点和中继节点都保留目的节点的权重值向量表,根据余弦相似性,分别计算两个节点与目的节点的余弦相似性,将报文副本递交给与目的节点相似度更大的节点。
分成上述四种情况是为了改变等待阶段只是被动等待的状况,主动判断当前节点自身与中继节点哪一个与目的节点更有可能相遇,如果两节点在[0,2h]更新时间内都不曾与目的节点相遇,那么当前节点继续携带报文,如果其中一个节点在[0,2h]更新时间内曾与目的节点相遇,则让该节点携带报文,如果两节点在[0,2h]更新时间内都曾与目的节点相遇,则比较余弦相似性,将报文副本交给与目的节点余弦相似度更大的节点。
本发明的又一实施例,可以将网络中每个人携带的移动设备看做是网络节点,采用余弦相似度来表示用户对各个区域的兴趣差异,对于余弦相似度较小的节点散发较多的副本,余弦相似度较大的节点散发较少的副本,增加报文的扩散,在等待阶段,让携带报文节点不再是被动等待与目的节点相遇,而是主动判断自身与中继节点哪个更有可能与目的节点相遇,把报文交给与目的节点相遇可能性更大的节点,确保报文在TTL时间内递交,提高报文递交概率。
本发明实施例进一步给出一种基于行为相似性模型的容滞网络时延改善装置,如图4所示,所述装置包括:
映射模块:将容滞网络应用场景映射在地图上,将地图划分区域,并对区域进行编号,分别用X0,X1,X2……XN-1表示,其中N为大于0的自然数;
初始化模块:设置初始化时间,计算并记录容滞网络的各节点在初始化时间内对各区域的访问频率fx i (y k ),根据访问频率确定容滞网络的各节点对各区域的权重值Px i (y k );Px i (y k )表示节点y k 对区域X i 的对应的权重值,每个节点y k 保留全部区域的权重值向量表;容滞网络的各节点y k 随机产生数据包;fx i (y k )表示节点y k 对区域X i 的访问频率,0≤i≤N−1,
fx i (y k ) = 节点y k 对区域X i 的访问次数/区域访问的总次数;
第一获取模块:获取容滞网络中进入到对方节点通信范围,且携带报文数目大于1的节点对,进入节点对的待散发状态;
转发模块:进入该节点对的散发阶段;对于该节点对包括的两个节点,比较两个节点的全部区域的权重值向量表,利用余弦相似性比较所述两个节点的偏好相似性,并基于该偏好相似性转发报文及报文副本;
第一判断模块:判断该节点对中是否有节点的报文副本数为1;
等待模块:进入等待阶段,将报文副本数为1的节点标记为当前节点;若当前节点在该等待阶段遇到中继节点,则根据判断规则判断是否将当前节点自身携带的报文副本转发给中继节点;若当前节点在该等待阶段遇到目的节点,则直接将报文递交给目的节点;
第二获取模块:获取当前节点的报文实际生存时间,若该当前节点的报文实际生存时间大于设置的报文生存时间(TTL),则将报文丢弃,该报文则递交失败;否则,报文递交成功。
本发明实施例进一步给出一种基于行为相似性模型的容滞网络时延改善系统,包括:
处理器,用于执行多条指令;
存储器,用于存储多条指令;
其中,所述多条指令,用于由所述存储器存储,并由所述处理器加载并执行如前所述的基于行为相似性模型的容滞网络时延改善方法。
本发明实施例进一步给出一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有多条指令;所述多条指令,用于由处理器加载并执行如前所述的基于行为相似性模型的容滞网络时延改善方法。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,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,所述单元的划分,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装置(可以是个人计算机,实体机服务器,或者网络云服务器等,需安装Windows或者Windows Server操作系统)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(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S201:将容滞网络应用场景映射在地图上,将地图划分区域,并对区域进行编号,分别用X0,X1,X2……XN-1表示,其中N为大于0的自然数;
步骤S202:设置初始化时间,计算并记录容滞网络的各节点在初始化时间内对各区域的访问频率fxi(yk),根据访问频率确定容滞网络的各节点对各区域的权重值Pxi(yk);Pxi(yk)表示节点yk对区域Xi的对应的权重值,每个节点yk保留全部区域的权重值向量表;容滞网络的各节点yk随机产生数据包;fxi(yk)表示节点yk对区域Xi的访问频率,0≤i≤N-1,
fxi(yk)=节点yk对区域Xi的访问次数/区域访问的总次数;
步骤S203:获取容滞网络中进入到对方节点通信范围,且携带报文数目大于1的节点对,进入节点对的待散发状态;
步骤S204:进入该节点对的散发阶段;对于该节点对包括的两个节点,比较两个节点的全部区域的权重值向量表,利用余弦相似性比较所述两个节点的偏好相似性,并基于该偏好相似性转发报文及报文副本;
步骤S205:判断该节点对中是否有节点的报文副本数为1,若是,执行步骤S206;若否,进入步骤S204;
步骤S206:进入等待阶段,将报文副本数为1的节点标记为当前节点;若当前节点在该等待阶段遇到中继节点,则根据判断规则判断是否将当前节点自身携带的报文副本转发给中继节点;若当前节点在该等待阶段遇到目的节点,则直接将报文递交给目的节点;
步骤S207:获取当前节点的报文实际生存时间,若该当前节点的报文实际生存时间大于设置的报文生存时间(TTL),则将报文丢弃,该报文则递交失败;否则,报文递交成功;
所述步骤S202,包括:
步骤S2021:设置初始化时间为24小时,fxi(yk)表示节点yk对区域Xi的访问频率,计算所有节点对各区域的访问频率,计算公式为:
fxi(yk)=节点yk对区域Xi的访问次数/区域访问的总次数,
步骤S2022:根据预设的权重值对照表,由节点yk对区域Xi的访问频率fxi(yk)的频率值确定节点yk对区域Xi的对应的权重值Pxi(yk);Pxi(yk)表示节点yk对区域Xi的对应的权重值,每个节点yk保留全部区域的权重值向量表,该权重值向量表的具体数值以时间间隔h进行一次更新,其中h为自定义时间间隔;
步骤S2023:容滞网络的各节点yk随机产生数据包并确定报文副本个数、目标节点、报文生存时间(TTL)、以及数据包大小;
所述步骤S204:进入该节点对的散发阶段;对于该节点对包括的两个节点,比较该两个节点的全部区域的权重值向量表,利用余弦相似性比较所述两个节点的偏好相似性,并基于该偏好相似性转发报文及报文副本,包括:
步骤S2041:进入该节点对的散发阶段,对于该节点对包括的两个节点yj和yk,所述两个节点向对方发送自己的全部区域的权重值向量表;根据所述两个节点各自的全部区域的权重值向量表计算两个节点yj和yk的余弦相似性;所述余弦相似性的计算公式如下:
所述Pxi(yj)为节点yj对区域Xi的对应的权重值,Pxi(yk)为节点yk对区域Xi的对应的权重值;所述余弦相似性wjk的取值范围为[0,1],如果计算出的所述余弦相似性wjk为小数,则取其上限值;
步骤S2042:根据所述余弦相似性wjk确定节点yj和yk转发的报文副本数及报文转发;所述报文转发指节点对中的两个节点yj和yk分别向对方节点转发自身携带但对方节点没有的报文;所述根据所述余弦相似性wjk确定节点yj和yk向对方节点转发的报文副本数,包括:如果余弦相似性wjk=0,即节点yj和yk完全不相似,则节点yj向节点yk转发节点yj的报文副本数一半的报文副本;节点yk向节点yj转发节点yk的报文副本数一半的报文副本;如果余弦相似性wjk不为0,则节点yj和yk将各自的报文副本转发给对方节点,转发的报文副本数量为L,L=节点自身携带的报文副本×(1-wjk);
所述步骤S206:进入等待阶段,将报文副本数为1的节点标记为当前节点;若当前节点在该等待阶段遇到中继节点,则根据判断规则判断是否将当前节点自身携带的报文副本转发给中继节点;若当前节点在该等待阶段遇到目的节点,则直接将报文递交给目的节点,其中,所述判断规则具体为:
获取当前节点的目的节点;若当前节点与中继节点在历史相遇信息中都没有目的节点的权重值向量表,则当前节点保留该报文副本;
获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,而中继节点在历史相遇信息中没有目的节点的权重值向量表,则当前节点保留该报文副本;
获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中没有目的节点的权重值向量表,而中继节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,则当前节点向中继节点转发自身携带的一个报文副本;
获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,中继节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,则计算当前节点与目的节点的余弦相似性、中继节点与目的节点的余弦相似性,若当前节点与目的节点的余弦相似性大,则当前节点保留该报文副本;否则,当前节点向中继节点转发自身携带的一个报文副本。
2.如权利要求1所述的基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善方法,其特征在于,所述步骤S201:将容滞网络应用场景映射在地图上,将地图划分区域,并对区域进行编号,分别用X0,X1,X2……XN-1表示,其中N为大于0的自然数,包括:
将容滞网络应用场景映射在地图上,根据容滞网络应用场景的空间大小设置阈值,获取映射后的地图中容滞网络节点分布密集程度,再获取容滞网络节点分布密集程度超过阈值区域,将该区域对应的地图对应的建筑物为中心,根据预设半径,对地图进行划分,将地图划分为N个区域,并对区域从0开始进行编号。
3.一种基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善装置,其特征在于,所述装置包括:映射模块:将容滞网络应用场景映射在地图上,将地图划分区域,并对区域进行编号,分别用X0,X1,X2……XN-1表示,其中N为大于0的自然数;
初始化模块:设置初始化时间,计算并记录容滞网络的各节点在初始化时间内对各区域的访问频率fxi(yk),根据访问频率确定容滞网络的各节点对各区域的权重值Pxi(yk);Pxi(yk)表示节点yk对区域Xi的对应的权重值,每个节点yk保留全部区域的权重值向量表;容滞网络的各节点yk随机产生数据包;fxi(yk)表示节点yk对区域Xi的访问频率,0≤i≤N-1,
fxi(yk)=节点yk对区域Xi的访问次数/区域访问的总次数;
第一获取模块:获取容滞网络中进入到对方节点通信范围,且携带报文数目大于1的节点对,进入节点对的待散发状态;
转发模块:进入该节点对的散发阶段;对于该节点对包括的两个节点,比较两个节点的全部区域的权重值向量表,利用余弦相似性比较所述两个节点的偏好相似性,并基于该偏好相似性转发报文及报文副本;
第一判断模块:判断该节点对中是否有节点的报文副本数为1;
等待模块:进入等待阶段,将报文副本数为1的节点标记为当前节点;若当前节点在该等待阶段遇到中继节点,则根据判断规则判断是否将当前节点自身携带的报文副本转发给中继节点;若当前节点在该等待阶段遇到目的节点,则直接将报文递交给目的节点;
第二获取模块:获取当前节点的报文实际生存时间,若该当前节点的报文实际生存时间大于设置的报文生存时间(TTL),则将报文丢弃,该报文则递交失败;否则,报文递交成功;
所述初始化模块包括:
访问频率生成子模块:设置初始化时间为24小时,fxi(yk)表示节点yk对区域Xi的访问频率,计算所有节点对各区域的访问频率,计算公式为:
fxi(yk)=节点yk对区域Xi的访问次数/区域访问的总次数,
权重值向量表生成子模块:根据预设的权重值对照表,由节点yk对区域Xi的访问频率fxi(yk)的频率值确定节点yk对区域Xi的对应的权重值Pxi(yk);Pxi(yk)表示节点yk对区域Xi的对应的权重值,每个节点yk保留全部区域的权重值向量表,该权重值向量表的具体数值以时间间隔h进行一次更新,其中h为自定义时间间隔;
数据包子模块:容滞网络的各节点yk随机产生数据包并确定报文副本个数、目标节点、报文生存时间(TTL)、以及数据包大小;
所述转发模块包括:
第一转发子模块:进入该节点对的散发阶段,对于该节点对包括的两个节点yj和yk,所述两个节点向对方发送自己的全部区域的权重值向量表;根据所述两个节点各自的全部区域的权重值向量表计算两个节点yj和yk的余弦相似性;所述余弦相似性的计算公式如下:
所述Pxi(yj)为节点yj对区域Xi的对应的权重值,Pxi(yk)为节点yk对区域Xi的对应的权重值;所述余弦相似性wjk的取值范围为[0,1],如果计算出的所述余弦相似性wjk为小数,则取其上限值;
计算子模块:根据所述余弦相似性wjk确定节点yj和yk转发的报文副本数及报文转发;所述报文转发指节点对中的两个节点yj和yk分别向对方节点转发自身携带但对方节点没有的报文;所述根据所述余弦相似性wjk确定节点yj和yk向对方节点转发的报文副本数,包括:如果余弦相似性wjk=0,即节点yj和yk完全不相似,则节点yj向节点yk转发节点yj的报文副本数一半的报文副本;节点yk向节点yj转发节点yk的报文副本数一半的报文副本;如果余弦相似性wjk不为0,则节点yj和yk将各自的报文副本转发给对方节点,转发的报文副本数量为L,L=节点自身携带的报文副本×(1-wjk);
所述等待模块,包括:
第一规则子模块,获取当前节点的目的节点;若当前节点与中继节点在历史相遇信息中都没有目的节点的权重值向量表,则当前节点保留该报文副本;
第二规则子模块,获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,而中继节点在历史相遇信息中没有目的节点的权重值向量表,则当前节点保留该报文副本;
第三规则子模块,获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中没有目的节点的权重值向量表,而中继节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,则当前节点向中继节点转发自身携带的一个报文副本;
第四规则子模块,获取当前节点的目的节点,若当前节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,中继节点在历史相遇信息中有目的节点的权重值向量表,则计算当前节点与目的节点的余弦相似性、中继节点与目的节点的余弦相似性,若当前节点与目的节点的余弦相似性大,则当前节点保留该报文副本;否则,当前节点向中继节点转发自身携带的一个报文副本。
4.如权利要求3所述的基于行为相似模型的容滞网络端到端时延改善装置,其特征在于,所述映射模块包括:
第一映射子模块,将容滞网络应用场景映射在地图上,根据容滞网络应用场景的空间大小设置阈值,获取映射后的地图中容滞网络节点分布密集程度,再获取容滞网络节点分布密集程度超过阈值区域,将该区域对应的地图对应的建筑物为中心,根据预设半径,对地图进行划分,将地图划分为N个区域,并对区域从0开始进行编号。
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