專利名稱：節(jié)點緩存受限的dtn網(wǎng)絡路由方法
技術領域：
本發(fā)明屬于通信技術領域，特別涉及一種遲延容忍網(wǎng)絡DTN路由方法，本發(fā)明用于解決DTN網(wǎng)絡節(jié)點緩存受限時的路由問題。
背景技術：
遲延容忍網(wǎng)絡DTN具有節(jié)點資源受限、時延大、鏈路斷續(xù)連通等特點，這些特點使得在大部分時間內網(wǎng)絡中不存在端到端連通的路徑，因此無法一次將數(shù)據(jù)從源節(jié)點傳輸?shù)侥康墓?jié)點。而傳統(tǒng)Internet中使用的TCP/IP協(xié)議只有在持續(xù)的、雙向的端到端連通路徑存在的前提下才能平穩(wěn)運行。顯然TCP/IP這一經(jīng)典協(xié)議不再適用于DTN網(wǎng)絡，因此需要研究適合DTN網(wǎng)絡的路由方法。因為鏈路斷續(xù)連通，所以DTN網(wǎng)絡采取存儲轉發(fā)機制，即中繼節(jié)點收到來自上一 跳節(jié)點的數(shù)據(jù)后，先將其存儲，待該中繼節(jié)點與其下一跳節(jié)點連通后，再將數(shù)據(jù)轉發(fā)給下一跳節(jié)點。這種機制對中繼節(jié)點有限的存儲能力提出很大挑戰(zhàn)。然而很多已有的針對DTN網(wǎng)絡的路由方法都沒有考慮節(jié)點緩存的大小，是在節(jié)點緩存無限的基礎上提出的，因此需要研究在節(jié)點緩存受限的情況下，適用于DTN網(wǎng)絡的路由方法。如果路由方法不能合理地安排DTN網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸，一旦中繼節(jié)點緩存的大部分空間被停留時間較長的數(shù)據(jù)占據(jù)，即中繼節(jié)點無法及時將緩存內的數(shù)據(jù)轉發(fā)給下一跳節(jié)點，就易使得中繼節(jié)點緩存發(fā)生溢出，導致中繼節(jié)點因沒有空間接受而丟棄新數(shù)據(jù)，從而造成數(shù)據(jù)丟失，節(jié)點功率浪費，網(wǎng)絡吞吐量下降。西安電子科技大學的專利申請文件“間斷性連通網(wǎng)絡中的路由選擇方法”(公開號CN 101562564，申請?zhí)?00910022727. 9)公開了一種間斷性連通網(wǎng)絡中的路由選擇方法。該方法針對斷續(xù)連通的網(wǎng)絡鏈路，選擇通過量最大的路徑作為最佳路由，從而提高了網(wǎng)絡通過量。西安電子科技大學的專利申請文件“基于連通時序的多路徑路由方法”(公開號CN102316546A，申請?zhí)?01110293702. X)公開了一種基于連通時序的多路徑路由方法。該方法針對斷續(xù)連通的網(wǎng)絡鏈路，選擇多條路徑進行傳輸，實現(xiàn)了充分利用鏈路連通時序，提高了鏈路利用率和網(wǎng)絡通過量。上述方法存在的不足是沒有考慮到中繼節(jié)點緩存的有限性，因此在資源有限的網(wǎng)絡中難以很好運行，可能造成中繼節(jié)點緩存溢出，導致數(shù)據(jù)丟失、節(jié)點功率浪費，使得網(wǎng)絡吞吐量下降。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于解決DTN網(wǎng)絡節(jié)點緩存受限時的路由問題，提出一種節(jié)點緩存受限的DTN網(wǎng)絡路由方法，防止中繼節(jié)點緩存溢出，減少數(shù)據(jù)丟失，減少功率浪費，同時避免中繼節(jié)點緩存的大部分空間被停留時間較長的數(shù)據(jù)占據(jù)，使得整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流動性增強，達到網(wǎng)絡吞吐量的提高。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術思路是當一條路徑給另一條路徑退讓空間能夠增加流經(jīng)中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)量時，通過修改連通時序，實現(xiàn)合理安排各條路徑的數(shù)據(jù)傳輸。其具體步驟包括如下(I)找到網(wǎng)絡中經(jīng)過同一中繼節(jié)點的兩條路徑，定義先連通的路徑為路徑1，后連通的路徑為路徑2，獲得網(wǎng)絡拓撲；(2)依據(jù)歷史信息獲取網(wǎng)絡拓撲中兩條路徑上的鏈路的連通時序及鏈路速率，分別得到路徑I和路徑2上流入中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)V,U/)、vi{f)，及流出中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)；(3)對路徑I上流入中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)<(/)與流出中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)之差進行積分，對路徑2上流入中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)<(O與流出中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)^((0之差進行積分，分別得到路徑I和路徑2上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對中繼節(jié)點緩存的占用量函數(shù)C1UhC2 (t)；(4)計算兩個占用量函數(shù)C1U)與(2(0之和的最大值，若該最大值大于中繼節(jié)點緩存容量Crs則繼續(xù)執(zhí)行步驟(5);否則，執(zhí)行步驟(8)；(5)計算路徑I需要給路徑2退讓的空間C1 Ct =Q(ia)+ Cn-Cm,其中，C1Ua)為ta時刻路徑I上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對中繼節(jié)點緩存的占用量，ta為C2⑴開始增加的時刻，Cnu'為中繼節(jié)點的緩存容量，Cn為路徑2上的數(shù)據(jù)傳輸需要的存儲空間，其表示式為
權利要求
1.一種節(jié)點緩存受限的DTN網(wǎng)絡路由方法，其步驟包括如下 (O找到網(wǎng)絡中經(jīng)過同一中繼節(jié)點的兩條路徑，定義先連通的路徑為路徑1，后連通的路徑為路徑2，獲得網(wǎng)絡拓撲； (2)依據(jù)歷史信息獲取網(wǎng)絡拓撲中兩條路徑上的鏈路的連通時序及鏈路速率，分別得至IJ路徑I和路徑2上流入中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)vt(0、'ξ(,)，及流出中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)心(O、、it(o·’ (3)對路徑I上流入中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)<(/)與流出中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)匕(0之差進行積分，對路徑2上流入中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)V 與流出中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)v 2,,,(O之差進行積分，分別得到路徑I和路徑2上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對中繼節(jié)點緩存的占用量函數(shù)C1UhC2⑴； (4)計算兩個占用量函數(shù)C1U)與(2(0之和的最大值，若該最大值大于中繼節(jié)點緩存容量Cmx，則繼續(xù)執(zhí)行步驟(5);否則，執(zhí)行步驟(8)； (5)計算路徑I需要給路徑2退讓的空間C1 其中，C1Ua)為&時刻路徑I上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對中繼節(jié)點緩存的占用量，^為C2(t)開始增加的時刻，Onax為中繼節(jié)點的緩存容量，Cn為路徑2上的數(shù)據(jù)傳輸需要的存儲空間，其表示式為
2.根據(jù)權利要求I所述的節(jié)點緩存受限的DTN網(wǎng)絡路由方法，其特征在于，所述步驟(2)中路徑I和路徑2上流入中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)<(0、v；n(t)，及流出中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)心⑷、V20JO，表示如下
3.根據(jù)權利要求I所述的節(jié)點緩存受限的DTN網(wǎng)絡路由方法，其特征在于，所述步驟(6)中的路徑I退讓空間后將損失的傳輸數(shù)據(jù)量F1，按如下公式進行計算
4.根據(jù)權利要求I所述的節(jié)點緩存受限的DTN網(wǎng)絡路由方法，其特征在于，所述步驟(6)中的路徑2獲得退讓空間后能夠增加的傳輸數(shù)據(jù)量F2，按如下公式進行計算
全文摘要
本發(fā)明公開了一種節(jié)點緩存受限的DTN網(wǎng)絡路由方法。主要解決現(xiàn)有技術的中繼節(jié)點緩存溢出問題。其實現(xiàn)步驟為1)找到經(jīng)過同一中繼節(jié)點的兩條路徑，獲得網(wǎng)絡拓撲；2)根據(jù)網(wǎng)絡拓撲中各條鏈路信息，得到兩條路徑上流入與流出中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)速率函數(shù)；3)根據(jù)兩條路徑上的流入與流出數(shù)據(jù)速率函數(shù)得到兩條路徑上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對中繼節(jié)點緩存的占用量函數(shù)；4)根據(jù)兩個占用量函數(shù)之和的最大值判斷緩存是否溢出；5)計算為避免溢出需要退讓的空間；6)判斷是否滿足退讓條件；7)修改連通時序來退讓空間；8)根據(jù)連通時序安排數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明能夠防止中繼節(jié)點緩存溢出，避免緩存的大部分空間被停留時間較長的數(shù)據(jù)占據(jù)，提高網(wǎng)絡吞吐量。
文檔編號H04L12/701GK102882778SQ201210415239
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權日2012年10月25日
發(fā)明者李紅艷, 于薇, 李建東, 馬英紅, 楊春剛, 劉偉, 黃鵬宇, 王璽鈞, 胡俊偉 申請人:西安電子科技大學