專利名稱：一種間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方法。屬于間歇性連接移動(dòng)網(wǎng) (ICMN)數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域。
背景技術(shù)：
間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)(ICMN)指的是數(shù)據(jù)通訊的源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間不存在(或大 多數(shù)情況下不存在)完整的通信鏈路的移動(dòng)無線自組織網(wǎng)絡(luò)。造成這種現(xiàn)象的原因很多，典 型的原因包括網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)過于稀疏、網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)、射頻關(guān)閉或障礙物等原因造成 的信號(hào)衰減等等。傳統(tǒng)的移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)體系中認(rèn)為把這樣的網(wǎng)絡(luò)在這種情況下只是幾個(gè)孤 立的連通區(qū)域，位于不同的區(qū)域的節(jié)點(diǎn)之間是無法進(jìn)行通訊的。由于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)在頻繁 的移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)中這些連通區(qū)域的結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，因此無法保證在某一時(shí)間上位于同一連通 區(qū)域中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)一定可以成功的進(jìn)行通訊。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變化導(dǎo)致使用傳統(tǒng) 的移動(dòng)無線自組織網(wǎng)的路由選擇協(xié)議(如DSDV，CGSR，AODV等等)試圖尋找一條完整的從源 節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的通訊路徑的方法變得非常沒有效率，甚至完全無法正常工作，因?yàn)檎业?的完整路徑可能由于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓芸焓?，從而要求路由算法重新尋找新的路徑?最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)大大加重。近幾年的研究中人們發(fā)現(xiàn)并可以通過增加節(jié)點(diǎn)的緩存暫時(shí)存 儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中需要轉(zhuǎn)發(fā)的消息，隨著節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)，可能出現(xiàn)能夠向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)投遞消息 的機(jī)會(huì)，從而完成數(shù)據(jù)的傳輸，整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中并不需要源節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間存 在一條完整的通訊鏈路。在這類網(wǎng)絡(luò)中中繼節(jié)點(diǎn)需要暫時(shí)緩存消息，隨著節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)等待 合適的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)會(huì)，中繼節(jié)點(diǎn)的工作模式由傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤按鎯?chǔ)-攜 帶-轉(zhuǎn)發(fā)”的模式，可以把節(jié)點(diǎn)攜帶待轉(zhuǎn)發(fā)消息移動(dòng)并等待合適的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)會(huì)看作是網(wǎng)絡(luò)中的 高延遲，所以ICMN也可以看作是一種帶有延遲容忍網(wǎng)絡(luò)特性的特殊的無線自組織網(wǎng)絡(luò)，屬 于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中的一種。如

圖1所示，(a)消息發(fā)送源設(shè)備S與消息傳遞目標(biāo)設(shè)備D之間不存在一條之間 的通訊鏈路，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中S與D之間無法進(jìn)行通訊，間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中設(shè)備S將消息轉(zhuǎn)發(fā) 給可達(dá)的中繼設(shè)備1，期望能夠通過中繼設(shè)備的移動(dòng)成功投遞消息；(b)中繼設(shè)備1在移動(dòng) 過程中將消息轉(zhuǎn)發(fā)給更接近目標(biāo)設(shè)備S的中繼設(shè)備2 ； (c)中繼設(shè)備2在移動(dòng)中獲得與目 標(biāo)設(shè)備D通訊的機(jī)會(huì)，成功投遞消息。1.2與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)
傳統(tǒng)的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議大多通過尋找進(jìn)行通訊的源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之 間的完整路徑來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸，這類算法實(shí)際上都隱含的進(jìn)行了一個(gè)假設(shè)網(wǎng)絡(luò) 中的通訊節(jié)點(diǎn)之間能夠找到一條完整的通訊線路。遺憾的是這一假設(shè)在ICMN中并不成立， 所以需要重新針對(duì)ICMN的網(wǎng)絡(luò)特征設(shè)計(jì)新的路由轉(zhuǎn)發(fā)算法。近幾年的研究中已經(jīng)幾種具 有代表性的算法，但是都存在這樣那樣的缺陷，在實(shí)際使用時(shí)效果并不理想。可以把這些算 法歸納為兩類，即基于消息復(fù)制的傳輸策略和基于感知預(yù)測(cè)的傳輸策略。1. 2. 1現(xiàn)有技術(shù)方案一基于消息復(fù)制的傳輸策略
4由于網(wǎng)絡(luò)中的傳輸鏈路不穩(wěn)定，節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)動(dòng)具有不可預(yù)知的特性，ICMN中數(shù) 據(jù)傳輸?shù)某晒β逝c傳統(tǒng)MANET比較傳輸成功率較低。很多轉(zhuǎn)發(fā)策略采用通過向網(wǎng)絡(luò)中傳輸 同一消息的多個(gè)消息副本的方法來提高傳輸?shù)某晒β剩瑴p少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)延。這類策略中 具有代表性的算法是傳染轉(zhuǎn)發(fā)算法(Epidemic Forward，簡(jiǎn)稱EF)，其策略為每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù) 一個(gè)消息隊(duì)列，當(dāng)連個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，交換對(duì)方?jīng)]有存儲(chǔ)的消息。其本質(zhì)是一種洪泛算法。EF 算法可以保證找的到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最短路徑，但由于實(shí)際使用時(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)帶寬、緩存等資 源的限制，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)增大到一定數(shù)量時(shí)，大量的廣播消息導(dǎo)致的擁塞使得網(wǎng)絡(luò)性能急 劇下降。在EF算法基礎(chǔ)上有一些算法試圖通過減少消息的復(fù)制數(shù)克服EF算法的缺陷，代 表性算法如Spray And Focus (簡(jiǎn)稱SAF)，該算法固定了向網(wǎng)絡(luò)中投遞的同一消息的副本 數(shù)量L，但為了保證傳輸?shù)男嗜孕枰ＷCL取一個(gè)較大值，其網(wǎng)絡(luò)負(fù)載仍然較大，實(shí)際使 用時(shí)的效果并不理想。1. 2. 2現(xiàn)有技術(shù)方案二
當(dāng)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)入可通信范圍，該策略通過收集和記錄一些相對(duì)位置信息，能量信息，速 度信息等感知信息。在這一類策略中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過收集和記錄一些相對(duì)位置信息，能量信息，速度信 息等感知信息預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)相遇的可能性來決定是否向相遇的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)消息。消息 在傳輸過程中只向與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)相遇概率較高的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。這類策略的代表性算法都是使 用某個(gè)效用方程(Utility Function)預(yù)測(cè)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的相遇概率，只有當(dāng)相遇節(jié)點(diǎn)的效用 方程的值大于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的效用方程值時(shí)才把消息交由相遇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。代表性算法如 Encounter Ages算法，其效用方程為一個(gè)相遇計(jì)時(shí)器，每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié) 點(diǎn)相遇的計(jì)時(shí)器，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)將對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)相遇計(jì)時(shí)器歸零，所有的計(jì)時(shí)器隨著時(shí)間 緩慢遞增，在這種情況下可以認(rèn)為每個(gè)節(jié)點(diǎn)中的與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的相遇計(jì)時(shí)器代表著節(jié)點(diǎn)離目 標(biāo)節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)近，計(jì)時(shí)器數(shù)值越小實(shí)際上代表該節(jié)點(diǎn)離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)越近。消息傳輸過程中攜帶 消息的節(jié)點(diǎn)只有在相遇節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)遇的計(jì)時(shí)器的數(shù)值小于當(dāng)期節(jié)點(diǎn)時(shí)才把消息交由 相遇節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。這一類算法的主要缺陷是傳輸時(shí)延較大，無法滿足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸 方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明一種間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于包括如下步驟
1)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)移動(dòng)設(shè)備維護(hù)一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備相遇的預(yù)測(cè)矩陣；矩陣的每一行對(duì) 應(yīng)該設(shè)備對(duì)于與其他設(shè)備相遇時(shí)間的預(yù)測(cè)，其形式為[Ti(Cl), Ti(Cl)]，其中Ti(d)是設(shè)備 i估算的與目標(biāo)設(shè)備d相遇的周期間隔，τ i (d)為設(shè)備i維護(hù)的與目標(biāo)設(shè)備d的相遇計(jì)時(shí) 器；
2)信息源設(shè)備在產(chǎn)生需要向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送消息時(shí)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送許可，所述發(fā)送許 可表示所需發(fā)送信息整個(gè)消息傳輸過程中網(wǎng)絡(luò)上最多可以產(chǎn)生L份消息副本；
3)當(dāng)攜帶待轉(zhuǎn)發(fā)消息的設(shè)備i中允許向網(wǎng)絡(luò)中注入的消息副本數(shù)L大于1時(shí)，設(shè)備i 首先以階段一分發(fā)消息；當(dāng)設(shè)備i與網(wǎng)絡(luò)中另一設(shè)備j相遇時(shí)，設(shè)備i按以下策略確定由設(shè)備j協(xié)同分發(fā)消息的數(shù)量
如果Wj(d) > 2aWi(d)，則將L/2a份轉(zhuǎn)發(fā)許可交由設(shè)備j轉(zhuǎn)發(fā)，其中Wi(d)為設(shè)備i與 設(shè)備d下次相遇的預(yù)期時(shí)間，Wj (d)為設(shè)備j與設(shè)備d下次相遇的預(yù)期時(shí)間；
如果Wj(d)< Wi (d)/2a，則在設(shè)備i中保留一份消息發(fā)送副本，將其余的(2a-l)L/2a份 消息副本交由設(shè)備j轉(zhuǎn)發(fā)；
其他情況下將
權(quán)利要求
一種間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于包括如下步驟1)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)移動(dòng)設(shè)備維護(hù)一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備相遇的預(yù)測(cè)矩陣；矩陣的每一行對(duì)應(yīng)該設(shè)備對(duì)于與其他設(shè)備相遇時(shí)間的預(yù)測(cè)，其形式為[ Ti(d)，τi(d) ]，其中Ti(d)是設(shè)備i估算的與目標(biāo)設(shè)備d相遇的周期間隔，τi (d)為設(shè)備i維護(hù)的與目標(biāo)設(shè)備d的相遇計(jì)時(shí)器；2)信息源設(shè)備在產(chǎn)生需要向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送消息時(shí)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送許可，所述發(fā)送許可表示所需發(fā)送信息整個(gè)消息傳輸過程中網(wǎng)絡(luò)上最多可以產(chǎn)生L份消息副本；3)當(dāng)攜帶待轉(zhuǎn)發(fā)消息的設(shè)備i中允許向網(wǎng)絡(luò)中注入的消息副本數(shù)L大于1時(shí)，設(shè)備i首先以階段一分發(fā)消息；當(dāng)設(shè)備i與網(wǎng)絡(luò)中另一設(shè)備j相遇時(shí)，設(shè)備i按以下策略確定由設(shè)備j協(xié)同分發(fā)消息的數(shù)量如果Wj(d) > 2aWi(d)，則將L/2a份轉(zhuǎn)發(fā)許可交由設(shè)備j轉(zhuǎn)發(fā)，其中Wi(d)為設(shè)備i與設(shè)備d下次相遇的預(yù)期時(shí)間，Wj(d) 為設(shè)備j與設(shè)備d下次相遇的預(yù)期時(shí)間；如果Wj(d)< Wi(d)/2a，則在設(shè)備i中保留一份消息發(fā)送副本，將其余的(2a 1)L/2a份消息副本交由設(shè)備j轉(zhuǎn)發(fā)；其他情況下將 份消息許可交由設(shè)備j轉(zhuǎn)發(fā)；通過改變上述公式中參數(shù)a的數(shù)值可以控制消息分發(fā)設(shè)備向協(xié)同設(shè)備轉(zhuǎn)交消息的速度，a為大于1的數(shù)，當(dāng)a取1的時(shí)候，設(shè)備實(shí)際表現(xiàn)為按照SAF算法進(jìn)行消息分發(fā)；4)當(dāng)攜帶有需轉(zhuǎn)發(fā)消息的設(shè)備i中的轉(zhuǎn)發(fā)許可數(shù)降為1時(shí)，設(shè)備i切換到階段二，當(dāng)設(shè)備i與網(wǎng)絡(luò)中的另一設(shè)備j相遇時(shí)，按以下方法確定是否將消息副本交由設(shè)備j轉(zhuǎn)發(fā)如果Wj(d) < Wi(d) – Wth，則將消息交由設(shè)備j轉(zhuǎn)發(fā)；其中Wth為預(yù)先設(shè)定的門限值；否則不將消息副本轉(zhuǎn)發(fā)給設(shè)備j；上述原先攜帶消息的設(shè)備為設(shè)備i；候選的協(xié)助分發(fā)設(shè)備為設(shè)備j；消息投遞的目標(biāo)設(shè)備為設(shè)備d，其中所述階段一和階段二指SAF算法中的階段一和階段二。2010105329958100001dest_path_image002.jpg
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述原 先攜帶消息的設(shè)備為消息分發(fā)設(shè)備，該設(shè)備是消息產(chǎn)生的源設(shè)備或在前一次分發(fā)過程中獲 得了其他設(shè)備的協(xié)助分發(fā)請(qǐng)求并獲取了一定數(shù)量分發(fā)許可的設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述 Ti (d)與τ i (d)的計(jì)算方法如下當(dāng)設(shè)備i與設(shè)備j相遇時(shí)，雙方都搜索自己的相遇向量表，進(jìn)行以下操作①如果無法找到與設(shè)備j對(duì)應(yīng)的第一次相遇，則創(chuàng)建對(duì)應(yīng)于設(shè)備d的向量，并令 Ti(d)=⑴，Ti (d) =0 ；②若對(duì)應(yīng)向量中Ti(d)=⑴即第二次相遇，則令Ti(d)=Ti (d)，Ti (d)=0；③在其余的情況下，每次相遇時(shí)令如下Ti(d)= (1-δ ) X (舊的 Ti(d)值)+ δ X τ i(d)，并令 Ti (d)=0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述發(fā) 送許可以一個(gè)特殊標(biāo)識(shí)字段的形式出現(xiàn)，字段中的值表示當(dāng)前設(shè)備一共可以向網(wǎng)絡(luò)中注入 多少份該消息；當(dāng)源設(shè)備要求一個(gè)協(xié)同設(shè)備協(xié)助分發(fā)消息時(shí)，源設(shè)備將該消息復(fù)制給協(xié)同 設(shè)備，并把需要協(xié)同設(shè)備協(xié)助分發(fā)的消息分?jǐn)?shù)m告訴協(xié)同設(shè)備；協(xié)同設(shè)備中將產(chǎn)生一個(gè)數(shù) 值為m的發(fā)生許可標(biāo)識(shí)，同時(shí)源設(shè)備把自身的發(fā)送許可標(biāo)識(shí)位中值減少m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述a 的典型取值為a=2。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種間歇性連接移動(dòng)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方法，包括如下步驟網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)移動(dòng)設(shè)備維護(hù)一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備相遇的預(yù)測(cè)矩陣；矩陣的每一行對(duì)應(yīng)該設(shè)備對(duì)于與其他設(shè)備相遇時(shí)間的預(yù)測(cè)；信息源設(shè)備在產(chǎn)生需要向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送消息時(shí)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送許可；設(shè)備i首先分發(fā)消息；當(dāng)攜帶有需轉(zhuǎn)發(fā)消息的設(shè)備i中的轉(zhuǎn)發(fā)許可數(shù)降為1時(shí)，設(shè)備i切換到階段二，設(shè)備i確定是否將消息副本交由設(shè)備j轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明改善了向網(wǎng)絡(luò)中注入過多消息副本導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞的問題；實(shí)現(xiàn)基于可達(dá)性效用方程的更有效的消息分發(fā)策略；克服了SAF算法中消息分發(fā)過于隨意的問題；在抑制向網(wǎng)絡(luò)中注入的消息副本數(shù)量的前提下仍能獲得較小的消息傳遞延遲。
文檔編號(hào)H04W24/04GK101959225SQ20101053299
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者錢景輝 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)