一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由方法
【專利摘要】一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)(DTN)路由方法，包括：步驟1，相遇節(jié)點(diǎn)相互交換數(shù)據(jù)表，并計(jì)算更新網(wǎng)絡(luò)每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相遇概率；步驟2，根據(jù)步驟1得到的最新相遇概率，對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況，計(jì)算得出可供選擇的傳輸路徑，選擇合適更優(yōu)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)；步驟3，在步驟2完后傳輸后，節(jié)點(diǎn)對(duì)存儲(chǔ)在自身緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。該路由方法的目的是提升成功傳輸率，優(yōu)化傳輸延遲和路由開銷。本發(fā)明提出的這種新的路由路徑選擇方法主要涉及三種選擇參數(shù)：1.網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的相遇概率；2.網(wǎng)絡(luò)中可傳輸路徑的跳數(shù)；3.路由選擇下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載量。
【專利說明】
一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)領(lǐng)域，涉及容遲網(wǎng)絡(luò)路由傳輸技術(shù)，尤其是一種面 向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)(DTN)路由方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在過去的網(wǎng)絡(luò)中，相互連接的設(shè)備大多是電腦等大型設(shè)備;而現(xiàn)在，基于各種網(wǎng)絡(luò) 范式的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算設(shè)備直接相互聯(lián)系，如電腦，智能手機(jī)，平板電腦，相機(jī)等其他設(shè) 備。由此出現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的原型。隨著物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，其應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)框架發(fā)揮著越來越重要的 作用，有效的網(wǎng)絡(luò)的框架為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序提供高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。然而，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò) 還不能很好的支撐物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。由于，現(xiàn)有的一些非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)仍存在著一些問題，例如 無線網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)中缺乏信任模型，薄弱的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等。因此，為這些非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng) 絡(luò)(例如，容遲網(wǎng)絡(luò))設(shè)計(jì)一個(gè)高效的路由方法至關(guān)重要，有效的容遲網(wǎng)絡(luò)路由對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng) 用的數(shù)據(jù)傳輸方面的發(fā)展有著承上啟下的直接作用。
[0003] 在容遲網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化，網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間某個(gè) 時(shí)刻或者某段時(shí)間內(nèi)不存在一條穩(wěn)定的端到端連通路徑。容遲網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，采 用"存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)"的傳輸機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷變化，使傳統(tǒng) 的路由無法適用。因此設(shè)計(jì)可靠有效的容遲網(wǎng)絡(luò)路由來促進(jìn)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的傳輸和共享是容 遲網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)核心問題，近年來，有大量針對(duì)容遲網(wǎng)絡(luò)的新的路由方法提出。例如， First Contact，Epidemic，Spray and wait，PR0PHET等路由方法。
[0004] 概率路由方法（PROPHET，Probabilistic Routing Protocol using History of Encounters&Transitivity)是基于歷史的預(yù)測(cè)傳輸策略的典型代表。然而，這其中仍然存 在不足之處：
[0005] 1.由于傳輸過程的時(shí)間和路徑延長(zhǎng)，傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)容可能受到一定的破壞，而不 完整。
[0006] 2.由于容遲網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，信息在傳輸過程中必定經(jīng)過多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)。然而， 若存在過多的中繼節(jié)點(diǎn)，信息容易在傳輸?shù)耐局衼G失，同時(shí)這會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸效率的低下。
[0007] 3.受信息生存時(shí)間和限額緩存的限制，部分?jǐn)?shù)據(jù)會(huì)因?yàn)樯鏁r(shí)間已滿或緩存區(qū)擁 擠而被刪除。
[0008] 針對(duì)已有路由方法存在的不足，為了提高信息成功傳輸率，減少數(shù)據(jù)丟失，從而提 高整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程的效率，本發(fā)明著眼于數(shù)據(jù)傳輸概率估算，節(jié)點(diǎn)緩存和節(jié)點(diǎn)負(fù)載量，提 出一種新的基于調(diào)度策略的路由方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 經(jīng)典概率路由方法(PROPHET)的規(guī)則是，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)頻繁的相遇，那么其傳輸概 率值將迅速增加。反之，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)受網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤的影響，在某一個(gè)時(shí)間單元內(nèi)的傳輸概率 就會(huì)急劇下降。另一方面，由于概率路由其本身緩存區(qū)的管理和傳輸規(guī)則的缺陷，數(shù)據(jù)可能 會(huì)被破壞或丟失。為解決概率路由方法的以上不足，本發(fā)明提出一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基 于調(diào)度策略的容遲網(wǎng)絡(luò)概率優(yōu)化路由方法，目的是提高概率路由的性能。
[0010] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò) 路由方法，包括：
[0011] 步驟1，相遇節(jié)點(diǎn)相互交換數(shù)據(jù)表，并計(jì)算更新網(wǎng)絡(luò)每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相遇概率；
[0012] 步驟2,根據(jù)步驟1得到的最新相遇概率，對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況，計(jì)算得出可供選擇的傳 輸路徑，選擇合適更優(yōu)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)；
[0013] 步驟3,在步驟2完后傳輸后，節(jié)點(diǎn)對(duì)存儲(chǔ)在自身緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。
[0014] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0015] 進(jìn)一步，所述步驟1中計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相遇概率，具體包括：
[0016] 步驟1.1，處于通訊范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)相互交換其攜帶的數(shù)據(jù)表，根據(jù)公式（1)計(jì)算通 訊范圍內(nèi)每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相遇概率；
[0017] 步驟1.2,根據(jù)公式(2)將這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)相遇概率重新規(guī)劃。
[0018] 進(jìn)一步，所述步驟2在選擇更優(yōu)傳輸節(jié)點(diǎn)的過程中，需要依據(jù)一系列的選擇判斷準(zhǔn) 則來從多種路徑中選擇更有效的傳輸路徑。
[0019] 進(jìn)一步，所述步驟2中包含了一種基于調(diào)度機(jī)制的傳輸模型，該模型通過對(duì)可能的 傳輸路徑的概率，傳輸路徑的跳數(shù)，以及下一跳節(jié)點(diǎn)的負(fù)載量進(jìn)行多重比較，最終獲得針對(duì) 待發(fā)數(shù)據(jù)更有效的傳輸路徑。具體包括：
[0020] 步驟2.1，根據(jù)步驟1得到的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相遇概率，得到多條可能的傳輸路徑；
[0021] 步驟2.2,根據(jù)公式(4)，計(jì)算出所有可能傳輸路徑的概率，然后根據(jù)得到的路徑概 率對(duì)所有路徑由概率從高到低進(jìn)行排序;若存在多于一條的路徑的傳輸概率相等，且都是 最大概率時(shí)，則比較這幾條傳輸路徑的傳輸跳數(shù);否則選擇概率最大的一條傳輸路徑傳輸 數(shù)據(jù)；
[0022] 步驟2.3,在比較傳輸路徑的傳輸跳數(shù)時(shí)，先計(jì)算得到每條路徑的總跳數(shù)，然后對(duì) 這幾條路徑由跳數(shù)從低到高進(jìn)行排序;若存在多于一條的路徑的跳數(shù)相等，且都是最低跳 數(shù)時(shí)，則比較這條傳輸路徑的下一跳節(jié)點(diǎn)負(fù)載量;否咋選擇跳數(shù)最少的一條傳輸路徑傳輸 數(shù)據(jù)；
[0023]步驟2.4,在比較傳輸路徑的下一跳節(jié)點(diǎn)負(fù)載量時(shí)，由節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)相互交換的數(shù)據(jù) 表中的節(jié)點(diǎn)負(fù)載量的值來判定，選擇負(fù)載量最少的節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)。若存在多個(gè)這樣 的節(jié)點(diǎn)，則選擇多條這樣的路徑同時(shí)傳輸，增大數(shù)據(jù)的傳輸率。
[0024] 進(jìn)一步，所述步驟3中對(duì)待節(jié)點(diǎn)中收到的來自其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理有效的調(diào) 度管理，分配相應(yīng)的優(yōu)先級(jí);并且刪除已經(jīng)成功傳遞到終點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
[0025] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:較為有效地提升了經(jīng)典概率路由方法的性能，使得數(shù)據(jù)傳輸率 明顯提升，數(shù)據(jù)傳輸延遲和路由開銷大大減少。與現(xiàn)有的發(fā)明相比，為了使數(shù)據(jù)傳輸更加有 效，且耗費(fèi)更少的網(wǎng)絡(luò)資源，本發(fā)明提出了兩種調(diào)度策略，使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)更加有效且高效，并 且可以提高路由方法的傳輸成功率。同時(shí)，本發(fā)明的路由方法中強(qiáng)調(diào)了完整傳輸預(yù)測(cè)值和 跳數(shù)，信息通過相對(duì)最短的路徑和傳輸預(yù)測(cè)最高的路徑傳輸，大大降低了路由開銷。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明的序列圖。
[0028]圖3為本發(fā)明的偽代碼邏輯圖。
[0029] 圖4為本發(fā)明的偽代碼邏輯圖的記號(hào)說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)力只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0031] 如圖1所示，一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由方法，主要包括傳輸概率計(jì)算模 塊、數(shù)據(jù)管理策略模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略模塊。
[0032] 傳輸概率計(jì)算模塊。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇后，節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B交換傳輸向量表，更新其傳 輸概率，并重新分配調(diào)整整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的傳輸概率。此外，節(jié)點(diǎn)A統(tǒng)計(jì)當(dāng)前時(shí)刻，可以用于 傳輸數(shù)據(jù)的路徑，計(jì)算所有路徑的完整傳輸概率值。若存在相同傳輸概率的路徑，還將統(tǒng)計(jì) 路徑的傳輸跳數(shù)。
[0033]數(shù)據(jù)管理策略模塊。數(shù)據(jù)管理主要是指對(duì)緩存區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，主要根據(jù)傳 輸概率計(jì)算模塊的結(jié)果和數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)果來衡定。一方面，根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的ACK消息， 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)從緩存中刪除相關(guān)數(shù)據(jù)的副本，以此空余出有效的空間供后續(xù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。另一方 面，根據(jù)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸概率大小來設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)高低，對(duì)傳輸概率大的節(jié)點(diǎn)數(shù) 據(jù)設(shè)置較高的優(yōu)先級(jí)，否之，設(shè)置較低的優(yōu)先級(jí)。對(duì)于優(yōu)先級(jí)較高的數(shù)據(jù)將會(huì)得到優(yōu)先傳輸 的機(jī)會(huì)，而優(yōu)先級(jí)較低的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)會(huì)相對(duì)較少，且當(dāng)緩存區(qū)溢出時(shí)，將考慮先刪除優(yōu)先級(jí) 低的數(shù)據(jù)。
[0034] 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略模塊。根據(jù)緩存區(qū)中的設(shè)定好的數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)依照如下原 則進(jìn)行:首先數(shù)據(jù)傳輸路徑保證是最大傳輸概率路徑，即數(shù)據(jù)傳輸路徑的完整傳輸概率值 在所有可供選擇的路徑中是最大的；其次，當(dāng)有多條路徑的完整傳輸概率值相等且都最大 時(shí)，則選擇傳輸最短路徑，即數(shù)據(jù)傳輸路徑的傳輸跳數(shù)最少。
[0035] 如圖2所示，一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由方法，就是通過調(diào)度方法來改進(jìn) 經(jīng)典概率路由的性能。為了減少網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤對(duì)傳輸預(yù)測(cè)值的影響，本發(fā)明的引用了平均增量 的方法，以達(dá)到緩和傳輸概率的變化情況和平衡分配每個(gè)節(jié)點(diǎn)的概率值的目的。具體計(jì)算 方法如下所述：
[0036] 我們定義節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B相遇的概率為P(A，B) e [0，1]，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A攜帶著數(shù)據(jù)與節(jié)點(diǎn) B相遇時(shí)，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的傳輸概率根據(jù)公式（1)計(jì)算得出。其中，βe (〇. 5，1 )，是一個(gè)初始 化的常數(shù)。然后需要重新規(guī)劃所有節(jié)點(diǎn)的傳輸概率值。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)構(gòu)成集合N，若i e N，j e N，那么重新規(guī)劃傳輸概率值，如公式(2)所示。
[0037] P(A,B)new=P(A,B)〇id+[l-P(A,B)0id]^ (1)
[0039]因而，在該網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要維護(hù)一個(gè)傳輸向量表來存放到所有節(jié)點(diǎn)的傳 輸概率值，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，彼此會(huì)相互交換這個(gè)傳輸向量表。若節(jié)點(diǎn)A第一次與節(jié)點(diǎn)B相 遇，在更新節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B傳輸概率P(A，B)時(shí)，其前一時(shí)刻的傳輸概率值為P init，如公式(3) 所示。其中，Pinite(0，l]是一個(gè)初始化的常數(shù)，定義了所有節(jié)點(diǎn)在第一次相遇時(shí)的概率值。
[0040] P(A,B)〇id = Pinit (3)
[0041 ]利用這種方法，使節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B傳輸概率值P(A，B)與節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B相遇的頻繁程 度產(chǎn)生密切的聯(lián)系。對(duì)節(jié)點(diǎn)A而言，若節(jié)點(diǎn)A和某一節(jié)點(diǎn)C相遇的頻繁程度極低，那么P(A，C) 就會(huì)越來越低，從而使節(jié)點(diǎn)C得不到傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)。
[0042]由于容遲網(wǎng)絡(luò)固有的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的傳遞過程中將經(jīng)過眾多的 中繼節(jié)點(diǎn)，經(jīng)歷無數(shù)次的復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)。然而頻繁的復(fù)制副本，和中繼轉(zhuǎn)發(fā)容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)的缺 損，甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸失敗。因此，我們定義了完整傳輸概率值，它計(jì)算了從目前節(jié)點(diǎn)i到目 標(biāo)節(jié)點(diǎn)d的整條路徑的傳輸概率，記為S(i，i+Ι，…，d)，如公式(4)所示。
[0044] 對(duì)于源節(jié)點(diǎn)i到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)d，由公式(4)可以得到多個(gè)S(i，i + 1，···，(!)值，其中最大 值的一條路徑就是傳輸?shù)淖顑?yōu)路徑，即它具有最大的成功傳輸概率值。由此，我們選擇的是 一條較為高效的傳輸路徑，以此降低傳輸?shù)氖÷屎蛿?shù)據(jù)的丟失率。
[0045] 當(dāng)?shù)托Щ驘o效數(shù)據(jù)充斥著整個(gè)容遲網(wǎng)絡(luò)，占據(jù)著節(jié)點(diǎn)緩存時(shí)，一些重要急待傳輸 的信息被擱置延遲。為了解決這一問題，本發(fā)明是基于調(diào)度策略的容遲網(wǎng)絡(luò)概率優(yōu)化路由 方法。這種路由方法運(yùn)用了調(diào)度機(jī)制來優(yōu)化概率路由，主要由兩種調(diào)度策略組成:一部分是 數(shù)據(jù)管理策略，另一部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略。通過這兩種機(jī)制協(xié)同作用使路由方法的成功傳 輸率得到提高，并且減小了傳輸延遲。
[0046]數(shù)據(jù)管理策略指的是在節(jié)點(diǎn)緩存區(qū)內(nèi)通過設(shè)置數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)對(duì)其進(jìn)行管理調(diào)度 的策略。首先，利用廣播ACK，通知其他節(jié)點(diǎn)刪除已經(jīng)完成傳遞的信息;其次，基于傳輸概率 值來確定信息的優(yōu)先級(jí)。若信息的傳輸概率值低，則賦予其較低的優(yōu)先級(jí)，使其不易得到傳 輸機(jī)會(huì)，從而避免產(chǎn)生低效傳輸?shù)男畔⒏北荆M(jìn)而提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源利用率和傳輸效率。 反之，對(duì)于傳輸概率值較高的信息，則被賦予較高的優(yōu)先級(jí)，使其盡快的得到傳輸機(jī)會(huì)。
[0047] 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略指的是根據(jù)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)在執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)所遵循的調(diào)度策略。在容遲 網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)兩個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相互傳遞消息副本，但是為了提高網(wǎng)絡(luò)的性能， 我們對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)的執(zhí)行進(jìn)行控制和調(diào)整。首先，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B相遇時(shí)，判斷相遇的節(jié)點(diǎn)B是否 就是該信息的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，若是則節(jié)點(diǎn)A直接將信息轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)B;若不是則繼續(xù)一下判斷，即 節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B相互交換傳輸概率的傳輸向量表，由三個(gè)度量指標(biāo)來來判斷節(jié)點(diǎn)A是否將數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)B。兩個(gè)相遇節(jié)點(diǎn)交換傳輸向量表之后，根據(jù)公式(4)可以得到一條可連通路 徑的完整傳輸概率值S( i，i+1，…，d)，根據(jù)概率估算結(jié)果選擇概率最大的路徑進(jìn)行傳輸。當(dāng) 有兩條或多條路徑的傳輸概率值相等時(shí)，則分別計(jì)算這幾條路徑的跳數(shù)，從中選擇跳數(shù)最 小的路徑。通過這個(gè)方法，如果仍然有多條路徑傳輸跳數(shù)相等，則選擇負(fù)載量小的下一跳節(jié) 點(diǎn)?？偠灾?，在轉(zhuǎn)發(fā)策略中，我們的原則是選擇具有較高成功傳輸率，相對(duì)較短的傳輸路 徑，并且節(jié)點(diǎn)負(fù)載量較小的下一跳節(jié)點(diǎn)。
[0048] 如圖3和圖4所示，一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由方法，其具體實(shí)施過程如 下：
[0049] 1.對(duì)任意節(jié)點(diǎn)A遇到節(jié)點(diǎn)B后，節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B之間相互交換傳輸向量表，并根據(jù)公 式（1)更新節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B的傳輸概率;然后，根據(jù)公式(2)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)之間的傳輸 概率進(jìn)行重新計(jì)算。
[0050] 2.節(jié)點(diǎn)B是否是節(jié)點(diǎn)A攜帶數(shù)據(jù)的終點(diǎn)(D);若是，節(jié)點(diǎn)A將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)B，完成 了關(guān)于該條數(shù)據(jù)(M)的傳輸。然后節(jié)點(diǎn)B向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送ACK消息，告知該數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸完 成，其他節(jié)點(diǎn)可以從緩存區(qū)中刪除該數(shù)據(jù)的副本，以此來減少緩存區(qū)的占用。
[0051] 3.若不是，節(jié)點(diǎn)A統(tǒng)計(jì)當(dāng)前時(shí)刻可供選擇的傳輸路徑，從中選擇較優(yōu)的路徑進(jìn)行傳 輸。然而，若不存在這種可供選擇的傳輸路徑，則節(jié)點(diǎn)A中攜帶的數(shù)據(jù)停止傳輸。
[0052] 4.若存在這樣的路徑，則首先判斷這些路徑中概率最大的前三條路徑的概率值S (U)是否相等。若不相等，則按照傳輸概率最大的路徑傳輸該數(shù)據(jù)。
[0053] 5.若相等，則計(jì)算這三條路徑的傳輸跳數(shù)h(U)。按照傳輸跳數(shù)最少的路徑傳輸該 數(shù)據(jù)。
[0054] 6.若存在兩條或三條路徑的傳輸跳數(shù)都相等，那么比較三條路徑的下一跳節(jié)點(diǎn)的 負(fù)載量(tl1+1)，選擇將數(shù)據(jù)傳輸給負(fù)載量最小的節(jié)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由方法，其特征在于，包括： 步驟1，節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過程中與其他節(jié)點(diǎn)相遇，并且相互交換傳輸向量表，更新彼此的相 遇概率，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相遇概率進(jìn)行重置，具體包括： 步驟1.1，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇后，首先相互交換傳輸向量表，根據(jù)公式（1)計(jì)算它們相遇概 率，并存儲(chǔ)在傳輸向量表中；將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的相遇抽象為節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B相遇，那么其相遇概率 記為P(A，B) e [〇，1];當(dāng)節(jié)點(diǎn)A攜帶著數(shù)據(jù)與節(jié)點(diǎn)B相遇時(shí)，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的傳輸概率可以根 據(jù)公式(1)計(jì)算得出，其中，0^(〇.5，1)，是一個(gè)初始化的常數(shù);？以，8)。 1(1表示節(jié)點(diǎn)4與節(jié)點(diǎn)8 前一次的相遇時(shí)的相遇概率;P (A，B) ne3W則表示節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B本次相遇時(shí)的相遇概率，公式 (1)如下所示： P(A,B)new=P(A,B)〇id+[ l-P(A,B)〇id]^ (1) 步驟1.2,為了平衡整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中相遇概率值的變化，根據(jù)公式(2)重置網(wǎng)絡(luò)中的所以節(jié) 點(diǎn)相遇概率;假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)構(gòu)成集合N，若ieN，jeN，則網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的相遇 概率為P (i，j)，其中P (i，j)。1(1表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j最近一次相遇時(shí)的概率，即存儲(chǔ)在傳輸向 量表中的相遇概率值，公式(2)如下所示：(2) 步驟2,根據(jù)步驟1得到的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相遇概率，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)將從所有可供選擇的傳 輸路徑中，選擇合適更優(yōu)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù);具體包括： 步驟2.1，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)節(jié)點(diǎn)傳輸向量表得到多條可能連通的傳輸路徑；根據(jù)公式 (4)，計(jì)算可以得到這些路徑的傳輸概率;將這個(gè)路徑的傳輸概率定義為完整傳輸概率值， 它計(jì)算了從目前節(jié)點(diǎn)i到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)d的整條路徑的傳輸概率，記為S(i，i + 1，…，d)，公式(4) 如下所示：(4) 步驟2.2，在多條扣供選擇的路社中，根據(jù)路徑的完整傳輸概率選擇概率較高的路徑進(jìn) 行傳輸任務(wù)，以此降低傳輸?shù)氖÷屎蛿?shù)據(jù)的丟失率;首先根據(jù)得到的路徑概率對(duì)所有路 徑由概率從高到低進(jìn)行排序;若存在多于一條的路徑的傳輸概率相等，且都是最大概率時(shí)， 則比較這幾條傳輸路徑的傳輸跳數(shù);否則選擇概率最大的一條傳輸路徑傳輸數(shù)據(jù)； 步驟2.3,在比較傳輸路徑的傳輸跳數(shù)時(shí)，先計(jì)算得到每條路徑的總跳數(shù)，然后對(duì)這幾 條路徑由跳數(shù)從低到高進(jìn)行排序;若存在多于一條的路徑的跳數(shù)相等，且都是最低跳數(shù)時(shí)， 則比較這條傳輸路徑的下一跳節(jié)點(diǎn)負(fù)載量;否咋選擇跳數(shù)最少的一條傳輸路徑傳輸數(shù)據(jù)； 步驟2.4,在比較傳輸路徑的下一跳節(jié)點(diǎn)負(fù)載量時(shí)，由節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)相互交換的數(shù)據(jù)表中 的節(jié)點(diǎn)負(fù)載量的值來判定，選擇負(fù)載量最少的節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)。若存在多個(gè)這樣的節(jié) 點(diǎn)，則選擇多條這樣的路徑同時(shí)傳輸，增大數(shù)據(jù)的傳輸率。 步驟3，在步驟2完后傳輸后，節(jié)點(diǎn)對(duì)存儲(chǔ)在自身緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由方法，其特征在于，所述 步驟1中節(jié)點(diǎn)傳輸向量表是指用于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)自身信息的傳輸向量表格;包含了節(jié)點(diǎn)ID、節(jié)點(diǎn) 與其他節(jié)點(diǎn)的相遇概率、節(jié)點(diǎn)目前的負(fù)載量等;在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)過程中，節(jié)點(diǎn)始終維護(hù)更新該傳 輸向量表;并且在與其他節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，與其他節(jié)點(diǎn)交換傳輸向量表，以此獲得傳輸數(shù)據(jù)的規(guī) 則依據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由方法，其特征在于，所述 步驟1中，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，依據(jù)前一次相遇的概率將會(huì)更新此時(shí)的相遇概率;但是，如果 節(jié)點(diǎn)A第一次與節(jié)點(diǎn)B相遇，在更新節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B傳輸概率P( A，B)時(shí)，還需要引入一個(gè)初始 相遇的概率值記為Pinit，如公式(3)所示， P(A,B)〇id = Pinit (3) 其中，PinitG (〇，1]是一個(gè)初始化的常數(shù)，定義了所有節(jié)點(diǎn)在第一次相遇時(shí)的概率值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由方法，其特征在于，所述 步驟2中包含了一種基于調(diào)度機(jī)制的傳輸模型，即根據(jù)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)在執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)所遵循 的調(diào)度機(jī)制。在容遲網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)兩個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相互傳遞消息副本，但是為 了提高網(wǎng)絡(luò)的性能，對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)的執(zhí)行進(jìn)行控制和調(diào)整;首先，判斷相遇的節(jié)點(diǎn)B是否就是該信 息的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，如果是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)A直接將信息轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)B;如果不是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，則 繼續(xù)判斷選擇，即通過節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B相互交換傳輸向量表和節(jié)點(diǎn)間的相遇概率來判斷節(jié)點(diǎn) A是否將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)B，最終獲得針對(duì)待發(fā)數(shù)據(jù)更有效的傳輸路徑;此時(shí)的判斷度量指 標(biāo)分別是:可能傳輸路徑的完整傳輸概率，傳輸路徑的跳數(shù)，以及下一跳節(jié)點(diǎn)的負(fù)載量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由方法，其特征在于，所述 步驟3中節(jié)點(diǎn)對(duì)存儲(chǔ)在自身緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，節(jié)點(diǎn)緩存中的數(shù)據(jù)主要包括節(jié)點(diǎn)自己 產(chǎn)生需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)接收來自其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù);每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是沒有 緩存區(qū)限制的，然而對(duì)待節(jié)點(diǎn)中收到的來自其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)來自節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù) 的存儲(chǔ)空間是有限的，所以節(jié)點(diǎn)在完成一次傳輸后，要對(duì)緩存區(qū)進(jìn)行合理有效的調(diào)度管理； 具體包括:首先，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)利用廣播ACK，通知其他節(jié)點(diǎn)刪除已經(jīng)完成傳遞的數(shù)據(jù);其次，基 于傳輸概率值來確定信息的優(yōu)先級(jí)，若信息的傳輸概率值低，則賦予其較低的優(yōu)先級(jí)，使其 不易得到傳輸機(jī)會(huì)，從而避免產(chǎn)生低效傳輸?shù)男畔⒏北?，進(jìn)而提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源利用率 和傳輸效率;反之，對(duì)于傳輸概率值較高的信息，則被賦予較高的優(yōu)先級(jí)，使其盡快的得到 傳輸機(jī)會(huì);當(dāng)傳輸機(jī)會(huì)受限時(shí)，節(jié)點(diǎn)會(huì)優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級(jí)較高的數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04W40/22GK106028415SQ201610273145
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】毛郁欣, 周晨倩
【申請(qǐng)人】浙江工商大學(xué)