面向时空特性变化认知的机会网络路由方法技术

技术编号:13910654 阅读:75 留言:0更新日期:2016-10-27 02:01
本发明专利技术涉及一种面向时空特性变化认知的机会网络路由方法,属于机会网络,认知物联网和自组织网络技术领域。该方法包括以下步骤:S1:节点移动半马尔可夫模型建立阶段:用于预测未来时刻节点处于某一地理区域的概率和节点间在未来时间段内接触的效用值;S2:面向节点时空特性变化认知机制阶段:用于检测节点的时空特性变化与半马尔可夫模型是否相吻合;S3:路由方法自适应性的实现阶段:用于携带消息的节点与相遇节点进行接触效用值的比较,以决定是否要转发消息。本发明专利技术提供的方法能够克服现有技术中存在的问题,实现高效、智慧的认知自组织路由机制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机会网络,认知物联网和自组织网络
,涉及一种面向时空特性变化认知的机会网络路由方法
技术介绍
传统的自组织路由技术由于缺乏弹性的自我管理能力,已不能完全适应越来越复杂的传输环境。未来的物联网需要具备服务感知、数据感知、环境感知能力,进一步还将拥有智能化的认知能力,若要真正实现智慧化的物联网,需要将物联网从“感知”上升到“认知”层面,构成认知物联网。“认知”的核心思想是赋予节点自主、智慧的特性,使其具有自我学习能力。认知物联网相应的自组织路由技术也应利用节点间的群体协作完成共同的任务目标,实现智慧性、分布性和鲁棒性,实现路由根据动态的需求变化、自适应地寻找最优传输路径以及对网络中的各个节点进行相应的配置优化,提高认知物联网的传输性能。认知物联网具有网络规模大、网络拓扑变化快、无中心节点、无线通信链路易中断、节点能力有限、区域网络性能目标各异以及自私节点消极转发数据包等特点,这些特点会使得认知物联网变得更为复杂,为其部署、应用提出了更高的要求。其中,作为其关键技术之一的路由机制在很大程度上决定了整个认知物联网的性能。传统的感知网络大部分都是由蜂窝网集中收集信息,这种集中式的网络负载量大,覆盖范围也非常有限,若遭受攻击,会导致大范围的网络受损。而现有的移动智能设备已非常普及,嵌入了如蓝牙、WIFI等通信接口,而且具有摄像头、压力传感器、温度传感器等各种信息采集设备,具备了认知的诸多条件。当机会网络由人携带的短距离通信设备组成时,机会网络既是特殊的移动社会网络,又是特殊的延迟容忍网络,称其为社会机会网络。社会机会网络,作为认知物联网底层的传感网络之一,在影响其性能的诸多因素中,节点的时空特性是不可忽视的一个重要方面。由于节点的移动,导致网络拓扑结构频繁的变化,直接影响了机会网络的性能,如数据包丢失、消息投递平均时延的增加等。机会网络中节点的时空特性是制定高效路由策略的关键因素。首先,节点的移动并不符合随机移动模型,而是在一定时间范围内经常访问有限个地理区域;其次,节点的移动具有自己的活动日程安排,并且按照日程安排在不同地理区域之间转移,形成自己的移动时间规律特性,这些都是节点的时空特性。目前,现有的基于节点时空特性变化认知的机会网络路由方法存在以下问题:1)针对机会网络节点所建立的模型,忽略了移动区域之间的区域,不符合真实的网络环境。2)在所建立的半马尔可夫模型中增加了转移区域,会增加节点的存储空间和算法复杂度。3)网络中的节点周期性规律地运动,但在遇到突发事件时节点的运动会发生改变。此时,原有的消息转发策略不再有效,需要对其进行消息转发策略的调整,现有的研究并未针对此种情况做出消息转发策略调整的措施。上述3个问题对现有的面向时空特性变化认知的路由方法的网络交付率、开销率和消息投递平均延时性能造成不利影响,因此有必要提出新的技术方案加以解决。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种面向时空特性变化认知的机会网络路由方法,该方法能够克服现有技术中存在的问题,实现高效、智慧的认知自组织路由机制。为达到上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种面向时空特性变化认知的机会网络路由方法,在该方法中,在考虑转移区域时,将地理区域以外的空间在半马尔可夫模型中视为同一个状态,降低节点的缓存空间和算法的时间复杂度;当认知到节点时空特性不再符合半马尔可夫模型时,改变已有的消息转发机制,采用消息的多副本转发;当认知到节点时空特性再次符合半马尔可夫模型时,恢复原有的消息转发机制,实现所提路由方法的自适应性;具体包括以下步骤:S1:节点移动半马尔可夫模型建立阶段:用于预测未来时刻节点处于某一地理区域的概率和节点间在未来时间段内接触的效用值;S2:面向节点时空特性变化认知机制阶段:用于检测节点的时空特性变化与半马尔可夫模型是否相吻合;S3:路由方法自适应性的实现阶段:用于携带消息的节点与相遇节点进行接触效用值的比较,以决定是否要转发消息。进一步,所述步骤S1具体包括:S11:将节点在地理区域之间的移动看作半马尔可夫链{(Xn,Tn):n≥0本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种面向时空特性变化认知的机会网络路由方法,其特征在于:在该方法中,在考虑转移区域时,将地理区域以外的空间在半马尔可夫模型中视为同一个状态,降低节点的缓存空间和算法的时间复杂度;当认知到节点时空特性不再符合半马尔可夫模型时,改变已有的消息转发机制,采用消息的多副本转发;当认知到节点时空特性再次符合半马尔可夫模型时,恢复原有的消息转发机制,实现所提路由方法的自适应性;具体包括以下步骤:S1:节点移动半马尔可夫模型建立阶段:用于预测未来时刻节点处于某一地理区域的概率和节点间在未来时间段内接触的效用值;S2:面向节点时空特性变化认知机制阶段:用于检测节点的时空特性变化与半马尔可夫模型是否相吻合;S3:路由方法自适应性的实现阶段:用于携带消息的节点与相遇节点进行接触效用值的比较,以决定是否要转发消息。

【技术特征摘要】
1.一种面向时空特性变化认知的机会网络路由方法,其特征在于:在该方法中,在考虑转移区域时,将地理区域以外的空间在半马尔可夫模型中视为同一个状态,降低节点的缓存空间和算法的时间复杂度;当认知到节点时空特性不再符合半马尔可夫模型时,改变已有的消息转发机制,采用消息的多副本转发;当认知到节点时空特性再次符合半马尔可夫模型时,恢复原有的消息转发机制,实现所提路由方法的自适应性;具体包括以下步骤:S1:节点移动半马尔可夫模型建立阶段:用于预测未来...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡敏张艳杨立娜黄宏程寇兰张红升
申请(专利权)人:重庆邮电大学
类型:发明
国别省市:重庆;50

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