一种用于差分队列服务系统的剩余路径投递时间估计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于差分队列服务系统的剩余路径投递时间估计方法。在这种估计方法中，包含了一种基于半衰期的历史信息有效性的计算方法，能根据历史信息的登记时间计算其在当前时刻的信息有效性。由此，一个数据分组剩余投递时间的估计值等于其剩余路径的反向路径上的历史实际投递时间以信息有效性为权重的加权均值。这种估计方法提升了机会网络场景下差分队列服务系统中剩余投递时间估计的准确性，使差分队列服务系统能更好地应用于移动性大、网络拓扑不稳定的环境中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于队列管理和分组调度
,具体涉及一种用于差分队列服务系统的剩余投递时间估计方法。技术背景为了能够更好满足数据包的服务质量要求，姜胜明提出了差分队列服务(Differentiated Queueing Services)的方案(参考文献[1]Jiang S.，“Granulardifferentiated queueing services for QoS:structure and cost model.”ACM SIGCOMM Computer Communication Review2005；35(2):13–22.)。该方案的主要思想是：每个数据分组携带其时延要求，中间节点根据数据分组的的时延和链路状况计算该数据分组在本节点的最迟离开时刻，并以此决定其在缓存队列里的位置，从而保障数据包的服务质量。差分队列服务方案的主要优点是，由于服务质量要求是由数据分组携带，因而具有可扩展性；另外，由于该方案将新到的数据分组按时延要求放入队列的合适位置，因而具有数据包粒度的服务质量保障。实现差分队列服务的核心在于将新到的数据包按服务质量要求放入队列合适的位置。这其中便这涉及到估计每个包在其剩余路径上的投递时间，并据此计算该分组最迟转发时刻，决定对其服务的优先级。因此，能否准确衡量目前网络以及链路上的情况，估计每个数据分组在剩余路径上的投递时间是决定差分队列服务性能的一个关键因素。尤其，在机会网络中，节点的移动性很强，链路的状况变化很快，对剩余路径投递时间的估计有了更高的要求。在现有技术中，X.Teng等人提出了一种通过周期性广播Hello探测包，获得剩余投递时间的方法(参考文献[2]X.Teng,S.Jiang,G.Wei,et al.A cross-layer implementation of differentiated queueing service(dqs)for wireless mesh networks[A].Proc.IEEE VTC[C].Singapore,2008:2233–2237)。在该方法中，探测周期越短估算的准确性就越高，但是会对网络资源的消耗比较大，并且不适合于无线多跳网络和拓扑变化快的机会网络。毛华超提出了一种简易的平均时延估算方法(参考文献[3]毛华超.多跳无线网络服务质量与拥塞控制的联合设计[D].华南理工大学,2013.)。这种方法的本质是基于链路前段的状况来估计链路后段的状况，实现最为简单、带来的网络开销也很小，但是牺牲了过多的准确性。孟祥旭提出了一种基于反向路径历史信息的估算方法(参考文献[4]孟祥旭.差分队列服务(DQS)在机会网络中的应用研究[D].华南理工大学,2015.)。采用一次指数平滑预测法分别预测剩余跳数和每跳平均时延。这种方法比较适用于机会网络场景，但是仍然没有充分考虑每个历史记录的不同信息价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改进现有差分队列服务中剩余投递时间的估计方法，使得差分队列服务在节点移动性强、拓扑结构变化快的机会网络环境中对剩余投递时间的估计能够更准确，能提供更好的服务。本剩余投递时间估计方法有如下特点：(1)一种基于半衰期的信息有效性计算方法，根据其登记时刻距当前时刻的时长来计算其信息有效性；(2)一个数据分组剩余投递时间的估计值是其剩余路径的反向路径上的历史实际投递时间以信息有效性为权重的加权均值。本专利技术通过如下技术方案实现：方法1.1:一种基于半衰期的历史信息有效性计算方法，根据其登记时刻计算其在当前时刻的信息有效性；历史信息有效性是指在当前时刻下，一个历史信息用于预测或估计时所具有的有用价值；在本方法中，信息有效性v的数值范围是(0,1)，自信息登记时刻起，其有效性逐渐减少，按每经过一个半衰期λ之后减半，其计算方法如下:设该网络系统的面积为r,单位平方米,网络节点的平均通信半径为l,单位米,网络节点的平均移动速度为s,单位米每秒,网络系统中节点个数为n，则半衰期的计算如下:v具体计算如下：其中，τn表示该信息的登记时刻m距当前时刻tn的时长，即τn＝tn-m；方法1.2:一种不需要发送顺向探测包的剩余路径投递时间估计方法，在本方法中，一个数据分组剩余投递时间的估计值是其剩余路径的反向路径上的历史实际投递时间以根据方法1.1所计算的信息有效性为权重的加权均值，及对该估计值的精确性的量化表征；具体地，从本节点到目的节点d的投递时间估计值 τ d ^ = Σ j = 0 n τ d , j * v d , j Σ j = 0 n v d , j ]]>其中τd,j代表保存在该节点上的从反向路径d节点到本节点的第j个历史实际投递时间,vd,j代表反向路径历史实际投递时间τd,j根据方法1.1所计算的的信息有效性；采用所述不需要发送顺向探测包的剩余路径投递时间估计方法所计算的剩余路径投递时间的估计值其准确性p，是所有被采用的历史实际投递时间的信息有效性总和，具体地： p = Σ j = 0 n v d , j ]]>准确性p的数值范围是(0,n)，其中n代表目前保存在本节点上的反向路径节点d到本节点的实际投递时间τd的个数。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点：首先，本专利技术公开的剩余路径投递时间估计方法所带来的网络额外开销很小，只需要在包头中指明包生成时间即可，不会对网络资源造成过度的竞争。并且，本专利技术充分考虑了每个历史记录所具有的不同信息价值，能够在节点移动性大，网络拓扑结构变化快的情况下具有更好的估计准确性。附图说明图1为剩余路径及其反向路径概念及原理示意图图2为本专利技术剩余投递时间估计方法的流程图图3为保存在节点上的历史信息的数据结构具体实施方式下面结合附图对本专利技术的原理和具体步骤进行描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于差分队列服务系统的剩余路径投递时间估计方法,其特征在于包括方法1.1，一种基于半衰期的历史信息有效性计算方法和方法1.2，一种不需要发送顺向探测包的剩余路径投递时间估计方法；方法1.1:一种基于半衰期的历史信息有效性计算方法，根据历史信息的登记时刻计算所述历史信息在当前时刻的信息有效性；历史信息有效性是指在当前时刻下，一个历史信息用于预测或估计时所具有的有用价值；信息有效性v的数值范围是(0,1)，自信息登记时刻起，其有效性逐渐减少，按每经过一个半衰期λ之后减半，其计算方法如下:设该网络系统的面积为r,单位平方米,网络节点的平均通信半径为l,单位米,网络节点的平均移动速度为s,单位米每秒,网络系统中节点个数为n，则半衰期的计算如下:v具体计算如下：其中，τn表示该信息的登记时刻m距当前时刻tn的时长，即τn＝tn‑m；方法1.2:一种不需要发送顺向探测包的剩余路径投递时间估计方法，本方法中一个数据分组剩余投递时间的估计值是其剩余路径的反向路径上的历史实际投递时间以根据方法1.1所计算的信息有效性为权重的加权均值，及对该估计值的精确性的量化表征；具体地，从本节点到目的节点d的投递时间估计值其中τd,j代表保存在该节点上的从反向路径d节点到本节点的第j个历史实际投递时间,vd,j代表反向路径历史实际投递时间τd,j根据方法1.1所计算的的信息有效性；采用所述不需要发送顺向探测包的剩余路径投递时间估计方法所计算的剩余路径投递时间的估计值其准确性p，是所有被采用的历史实际投递时间的信息有效性总和，具体地：p=Σj=0nvd,j]]>准确性p的数值范围是(0,n)，其中n代表目前保存在本节点上的反向路径节点d到本节点的实际投递时间τd的个数。...

【技术特征摘要】
1.一种用于差分队列服务系统的剩余路径投递时间估计方法,其特征在于包括方法1.1，一种基于半衰期的历史信息有效性计算方法和方法1.2，一种不需要发送顺向探测包的剩余路径投递时间估计方法；方法1.1:一种基于半衰期的历史信息有效性计算方法，根据历史信息的登记时刻计算所述历史信息在当前时刻的信息有效性；历史信息有效性是指在当前时刻下，一个历史信息用于预测或估计时所具有的有用价值；信息有效性v的数值范围是(0,1)，自信息登记时刻起，其有效性逐渐减少，按每经过一个半衰期λ之后减半，其计算方法如下:设该网络系统的面积为r,单位平方米,网络节点的平均通信半径为l,单位米,网络节点的平均移动速度为s,单位米每秒,网络系统中节点个数为n，则半衰期的计算如下:v具体计算如下：其中，τn表示该信息的登记时刻m距当前时刻tn的时长，即τn＝tn-m；方法1.2:一种不需要发送顺向探测包的剩余路径投递时间估计方法，本方法中一个数据分组剩余投递时间的估计值是其剩余路径的反向...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱彦臻，姜胜明，杨恺健，杨方，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31