移动Ad Hoc网络中基于虚拟引力的合作广播方法技术

本发明专利技术公开了一种移动Ad Hoc网络中基于虚拟引力的合作广播方法，采用基于虚拟引力的方式，从源节点i开始发送广播分组；网络中任一节点k接收到广播分组后，根据广播分组头部的转发节点地址列表，决定是否转发，若需要转发，则根据邻居信息表中所有邻居节点的位置和邻居节点的虚拟引力大小选择最多4个邻节点作为下一跳转发节点，选出的转发节点不足4个时以特殊地址(254.255.255.255)补充，将这些转发节点的地址填入广播分组头部，然后发送广播分组。本发明专利技术具有的有益效果：可以大大降低转发节点数目，有效抑制广播风暴，均衡能量损耗，延长整体网络生存时间。

A cooperative broadcast method based on virtual gravity in mobile Ad Hoc networks

The invention discloses a cooperative broadcasting method based on virtual gravity in mobile Ad Hoc network, which transmits broadcasting packets from source node i by means of virtual gravity; after receiving broadcasting packets, any node K in the network decides whether to forward or not according to the address list of forwarding nodes in the header of broadcasting packets, if necessary. Forwarding, according to the location of all neighbor nodes in the neighbor information table and the virtual gravity of neighbor nodes, the maximum four neighbor nodes are selected as the next hop forwarding nodes. When the selected forwarding nodes are less than four, they are supplemented by special addresses (254.255.255.255). The addresses of these forwarding nodes are filled in the header of the broadcast packet, and then sent. Broadcast group. The invention has the beneficial effect that the number of forwarding nodes can be greatly reduced, the broadcast storm can be effectively suppressed, the energy loss can be balanced, and the overall network lifetime can be prolonged.

【技术实现步骤摘要】
移动AdHoc网络中基于虚拟引力的合作广播方法
本专利技术涉及无线通信
，尤其是涉及一种能够有效抑制广播风暴，提高广播的可靠性，均衡网络中节点的能量，具有较高的到达率和较低时延的移动AdHoc网络中基于虚拟引力的合作广播方法。
技术介绍
移动AdHoc网络是一种没有任何中心实体的自组织网络，在事先设计好的各种协议的支持下，依靠节点间的相互协作；在移动、复杂多变的无线环境中自行成网，借助于多跳转发技术来弥补无线设备的有限传输距离、从而拓宽网络的覆盖范围，为用户提供各种服务、传输各种业务的无线通信网络[1]。其不需要依赖现有固定通信网络基础设施的，就能够迅速组织展开使用的通信网络体系，且网络中各节点能够动态地、随意地、频繁地进入和离开网络。在移动AdHoc网络中，广播是将网络中某一节点的信息传递给所有其他节点的过程，它被广泛应用于许多移动AdHoc网络协议中，其中最简单的广播方式就是洪泛广播，并且很多广播方法都是在洪泛的基础上提出来的。但是洪泛广播会造成信息冗余，带来广播风暴等问题，同时信号的碰撞将导致广播的不可靠性。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中存在的广播的不可靠性和会造成广播风暴的不足，提供了一种能够有效抑制广播风暴，提高广播的可靠性，均衡网络中节点的能量，具有较高的到达率和较低时延的移动AdHoc网络中基于虚拟引力的合作广播方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种移动AdHoc网络中基于虚拟引力的合作广播方法，包括如下步骤：(1-1)源节点发送广播分组：以移动自组织网络中任一节点i作为产生广播分组的源节点，然后：A、在源节点i广播分组收发记录表中添加该广播分组已接收的记录，并判断源节点i的邻居信息表中是否存在邻居节点：若否，则用4个相同的特殊地址(254.255.255.255)作为转发节点地址；若是，则进一步判断源节点i的邻居信息表中邻居节点个数是否大于4：若是，节点i根据自身的成功广播率和归一化剩余能量，计算节点i对于邻居节点的虚拟引力大小Fi；剔除虚拟引力为0的邻节点，从剩下的邻节点中选出最多4个节点作为转发节点；若选出的转发节点数不足4个，则用特殊地址(254.255.255.255)作为转发节点的地址填补到4个转发节点为止；若否，节点i根据自身的成功广播率和归一化剩余能量，计算节点i对于邻居节点的虚拟引力大小Fi；剔除虚拟引力大小为0的邻居节点，剩余的邻节点全部作为转发节点，若不足4个，则用特殊地址(254.255.255.255)作为转发节点的地址填补到4个转发节点为止；B、源节点i发送广播分组；(1-2)任一节点k接收到广播分组后采用以下方式处理：若节点k从邻居节点h接收到一个广播分组后，依次判断是否第一次从节点h收到广播分组、是否有该广播分组已接收的记录、是否是有该广播分组已广播的记录、是否有该广播分组已成功广播的记录，然后做出对应处理：或者建立或更新邻居信息表中发送该广播分组的邻居节点h的对应条目；或者按概率或根据广播分组头部中的转发节点地址转发该广播分组，在转发前根据邻居信息表中所有邻居节点的位置和虚拟引力的大小选出最多4个下一跳转发节点，将源节点地址、广播分组序列号、广播目的IP地址、当前节点地址、当前节点k的虚拟引力值、当前节点k的位置以及下一跳转发节点地址写入需要发送的广播分组头部；或者将已成功发送广播分组数Sk加1后丢弃该广播分组；或者丢弃该广播分组；(1-3)任一节点k的邻居信息表中任意一个邻居节点j的条目均设置有超时时间Tkj，针对任意两个节点k和节点j相互通信过程中采用以下方式删除节点k的邻居信息表中对应节点j的条目：若节点k的邻居信息表中对应邻居节点j的超时时间Tkj计时到，说明该时间内邻居信息表中节点j的信息没有被刷新，邻居节点j已经长期未向节点k发送广播分组，则认为节点j已经不是当前节点k的邻居节点，将节点k的邻居信息表中对应节点j的条目删除；(1-4)网络中所有节点反复交替执行步骤(1-1)至(1-3)，直至所有节点不需要再转发该广播分组，或者网络中出现任意一个节点能量耗尽，即可终止执行。本专利技术采用基于虚拟引力的方式，从源节点i开始发送广播分组；网络中任一节点k接收到广播分组后，根据广播分组头部的转发节点地址列表，决定是否转发，若需要转发，则根据邻居信息表中所有邻居节点的位置和邻居节点的虚拟引力大小选择最多4个邻节点作为下一跳转发节点，选出的转发节点不足4个时以特殊地址(254.255.255.255)补充，将这些转发节点的地址填入广播分组头部，然后发送广播分组；其中一个节点对邻居节点的虚拟引力大小是根据自身的成功广播率和归一化剩余能量来计算的；并在任意两个邻居节点相互通信过程中交换各自的虚拟引力的大小和位置，更新邻居信息表；网络中所有节点采用上述方式进行广播通信，直至所有节点不需要再转发广播分组，或者出现任意一个节点能量耗尽，即可终止通信。本专利技术在网络中的每个节点k中均设置邻居信息表、广播收发记录表、广播分组缓存区、已发送广播分组数Tk和已成功发送广播分组数Sk，其中广播收发记录表含有广播分组已接收记录、广播分组已广播记录和广播分组已成功广播记录。作为优选，步骤(1-1)中源节点i发送广播分组的具体步骤如下：(2-1)将源节点i的IP地址、广播分组序列号、广播IP地址、当前节点i的IP地址、当前节点i的虚拟引力大小和位置信息、选出的转发节点地址，写入广播分组头部，按概率1发送广播分组；(2-2)更新源节点i的归一化剩余能量Ei，并将自身已发送广播分组数Ti加1，Ti初始值为零，并在当前节点广播分组收发记录表中记录该广播分组已广播。作为优选，步骤(1-2)的具体步骤如下：(3-1)节点k从上一跳邻居节点h收到一个广播分组后，更新节点k的归一化剩余能量Ek；(3-2)判断节点k是否是第一次从节点h接收广播分组，若节点k是第一次从节点h接收广播分组，就在当前节点k的邻居信息表中创建对应节点h的条目，并将广播分组头中节点h的IP地址、虚拟引力大小和位置信息存入该条目,并在该条目对应的位置写入超时时间，转入步骤(3-3)；若节点k不是第一次从节点h接收广播分组，更新邻居信息表中记录的节点h的虚拟引力大小、位置信息和超时时间，转入步骤(3-3)；(3-3)根据节点广播分组收发记录表判断节点k是否有该广播分组已接收的记录，若节点k有该广播分组已接收的记录，转入步骤(3-5)；若节点k没有该广播分组已接收的记录，表示当前节点是第一次收到该广播分组，在广播分组收发记录表中添加该广播分组已接收的记录；然后判断收到的广播分组头部的4个转发节点地址是否全是特殊地址，若收到的广播分组头部的4个转发节点地址全是特殊地址，则按概率0.7转发该广播分组，节点k产生一个均匀分布的随机数若直接丢弃该广播分组，转入步骤(3-7)；若节点k需要转发该广播分组，转入步骤(3-4)；若收到的广播分组头部的4个转发节点地址不全是特殊地址，判断节点k是否在转发节点地址列表中，若节点k不在转发节点地址列表中，直接丢弃该广播分组，转入步骤(3-7)；若节点k在转发节点地址列表中，转入步骤(3-4)；(3-4)节点k根据邻居信息表判断邻居节点个数是否等于1，若邻居节点个数等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动Ad Hoc网络中基于虚拟引力的合作广播方法，其特征在于，包括如下步骤：(1‑1)源节点发送广播分组：以移动自组织网络中任一节点i作为产生广播分组的源节点，然后：A、在源节点i广播分组收发记录表中添加该广播分组已接收的记录，并判断源节点i的邻居信息表中是否存在邻居节点：若否，则用4个相同的特殊地址(254.255.255.255)作为转发节点地址；若是，则进一步判断源节点i的邻居信息表中邻居节点个数是否大于4：若是，节点i根据自身的成功广播率和归一化剩余能量，计算节点i对于邻居节点的虚拟引力大小Fi；剔除虚拟引力为0的邻节点，从剩下的邻节点中选出最多4个节点作为转发节点；若选出的转发节点数不足4个，则用特殊地址(254.255.255.255)作为转发节点的地址填补到4个转发节点为止；若否，节点i根据自身的成功广播率和归一化剩余能量，计算节点i对于邻居节点的虚拟引力大小Fi；剔除虚拟引力大小为0的邻居节点，剩余的邻节点全部作为转发节点，若不足4个，则用特殊地址(254.255.255.255)作为转发节点的地址填补到4个转发节点为止；B、源节点i发送广播分组；(1‑2)任一节点k接收到广播分组后采用以下方式处理：若节点k从邻居节点h接收到一个广播分组后，依次判断是否第一次从节点h收到广播分组、是否有该广播分组已接收的记录、是否是有该广播分组已广播的记录、是否有该广播分组已成功广播的记录，然后做出对应处理：或者建立或更新邻居信息表中发送该广播分组的邻居节点h的对应条目；或者按概率或根据广播分组头部中的转发节点地址转发该广播分组，在转发前根据邻居信息表中所有邻居节点的位置和虚拟引力的大小选出最多4个下一跳转发节点，将源节点地址、广播分组序列号、广播目的IP地址、当前节点地址、当前节点k的虚拟引力值、当前节点k的位置以及下一跳转发节点地址写入需要发送的广播分组头部；或者将已成功发送广播分组数Sk加1后丢弃该广播分组；或者丢弃该广播分组；(1‑3)任一节点k的邻居信息表中任意一个邻居节点j的条目均设置有超时时间Tkj，针对任意两个节点k和节点j相互通信过程中采用以下方式删除节点k的邻居信息表中对应节点j的条目：若节点k的邻居信息表中对应邻居节点j的超时时间Tkj计时到，说明该时间内邻居信息表中节点j的信息没有被刷新，邻居节点j已经长期未向节点k发送广播分组，则认为节点j已经不是当前节点k的邻居节点，将节点k的邻居信息表中对应节点j的条目删除；(1‑4)网络中所有节点反复交替执行步骤(1‑1)至(1‑3)，直至所有节点不需要再转发该广播分组，或者网络中出现任意一个节点能量耗尽，即可终止执行。...

【技术特征摘要】
1.一种移动AdHoc网络中基于虚拟引力的合作广播方法，其特征在于，包括如下步骤：(1-1)源节点发送广播分组：以移动自组织网络中任一节点i作为产生广播分组的源节点，然后：A、在源节点i广播分组收发记录表中添加该广播分组已接收的记录，并判断源节点i的邻居信息表中是否存在邻居节点：若否，则用4个相同的特殊地址(254.255.255.255)作为转发节点地址；若是，则进一步判断源节点i的邻居信息表中邻居节点个数是否大于4：若是，节点i根据自身的成功广播率和归一化剩余能量，计算节点i对于邻居节点的虚拟引力大小Fi；剔除虚拟引力为0的邻节点，从剩下的邻节点中选出最多4个节点作为转发节点；若选出的转发节点数不足4个，则用特殊地址(254.255.255.255)作为转发节点的地址填补到4个转发节点为止；若否，节点i根据自身的成功广播率和归一化剩余能量，计算节点i对于邻居节点的虚拟引力大小Fi；剔除虚拟引力大小为0的邻居节点，剩余的邻节点全部作为转发节点，若不足4个，则用特殊地址(254.255.255.255)作为转发节点的地址填补到4个转发节点为止；B、源节点i发送广播分组；(1-2)任一节点k接收到广播分组后采用以下方式处理：若节点k从邻居节点h接收到一个广播分组后，依次判断是否第一次从节点h收到广播分组、是否有该广播分组已接收的记录、是否是有该广播分组已广播的记录、是否有该广播分组已成功广播的记录，然后做出对应处理：或者建立或更新邻居信息表中发送该广播分组的邻居节点h的对应条目；或者按概率或根据广播分组头部中的转发节点地址转发该广播分组，在转发前根据邻居信息表中所有邻居节点的位置和虚拟引力的大小选出最多4个下一跳转发节点，将源节点地址、广播分组序列号、广播目的IP地址、当前节点地址、当前节点k的虚拟引力值、当前节点k的位置以及下一跳转发节点地址写入需要发送的广播分组头部；或者将已成功发送广播分组数Sk加1后丢弃该广播分组；或者丢弃该广播分组；(1-3)任一节点k的邻居信息表中任意一个邻居节点j的条目均设置有超时时间Tkj，针对任意两个节点k和节点j相互通信过程中采用以下方式删除节点k的邻居信息表中对应节点j的条目：若节点k的邻居信息表中对应邻居节点j的超时时间Tkj计时到，说明该时间内邻居信息表中节点j的信息没有被刷新，邻居节点j已经长期未向节点k发送广播分组，则认为节点j已经不是当前节点k的邻居节点，将节点k的邻居信息表中对应节点j的条目删除；(1-4)网络中所有节点反复交替执行步骤(1-1)至(1-3)，直至所有节点不需要再转发该广播分组，或者网络中出现任意一个节点能量耗尽，即可终止执行。2.根据权利要求1所述的移动AdHoc网络中基于虚拟引力的合作广播方法，其特征在于，步骤(1-1)中源节点i发送广播分组的具体步骤如下：(2-1)将源节点i的IP地址、广播分组序列号、广播IP地址、当前节点i的IP地址、当前节点i的虚拟引力大小和位置信息、选出的转发节点地址，写入广播分组头部，按概率1发送广播分组；(2-2)更新源节点i的归一化剩余能量Ei，并将自身已发送广播分组数Ti加1，Ti初始值为零，并在当前节点广播分组收发记录表中记录该广播分组已广播。3.根据权利要求1所述的移动AdHoc网络中基于虚拟引力的合作广播方法，其特征在于，步骤(1-2)的具体步骤如下：(3-1)节点k从上一跳邻居节点h收到一个广播分组后，更新节点k的归一化剩余能量Ek；(3-2)判断节点k是否是第一次从节点h接收广播分组，若节点k是第一次从节点h接收广播分组，就在当前节点k的邻居信息表中创建对应节点h的条目，并将广播分组头中节点h的IP地址、虚拟引力大小和位置信息存入该条目，并在该条目对应的位置写入超时时间，转入步骤(3-3)；若节点k不是第一次从节点h接收广播分组，更新邻居信息表中记录的节点h的虚拟引力大小、位置信息和超时时间，转入步骤(3-3)；(3-3)根据节点广播分组收发记录表判断节点k是否有该广播分组已接收的记录，若节点k有该广播分组已接收的记录，转入步骤(3-5)；若节点k没有该广播分组已接收的记录，表示当前节点是第一次收到该广播分组，在广播分组收发记录表中添加该广播分组已接收的记录；然后判断收到的广播分组头部的4个转发节点地址是否全是特殊地址，若收到的广播分组头部的4个转发节点地址全是特殊地址，则按概率0.7转发该广播分组，节点k产生一个均匀分布的随机数若直接丢弃该广播分组，转入步骤(3-7)；若节点k需要转发该广播分组，转入步骤(3-4)；若收到的广播分组头部的4个转发节点地址不全是特殊地址，判断节点k是否在转发节点地址列表中，若节点k不在转发节点地址列表中，直接丢弃该广播分组，转入步骤(3-7)；若节点k在转发节点地址列表中，转入步骤(3-4)；(3-4)节点k根据邻居信息表判断邻居节点个数是否等于1，若邻居节点个数等于1，直接丢弃该广播分组，不需要转发，转入步骤(3-7)；若邻居节点个数不等于1，判断节点k的邻居信息表中的邻居节点个数是否小于等于5，若节点k的邻居信息表中的邻居节点个数小于等于5，节点k根据自身的成功广播率和归一化剩余能量，计算节点k对于邻居节点的虚拟引力大小Fk，剔除虚拟引力为0的邻居节点和上一跳邻居节点，将节点k的邻居信息表中剩余的邻居节点全部作为下一跳的转发节点，若剔除后转发节点数不足4个，则用特殊地址(254.255.255.255)填满4个地址；若节点k的邻居信息表中的邻居节点个数大于5，节点k根据自身的成功广播率和归一化剩余能量，计算节点k对于邻居节点的虚拟引力大小Fk，剔除虚拟引力为0的邻居节点，然后将剩余的邻居节点均匀划分为5个扇区，除了上一跳节点所在的扇区外，在其余的4个扇区中选出每个扇区中具有最大虚拟引力的邻节点作为下一跳的转发节点，若选出的转发节点数不足4个，则用特殊地址(254.255.255.255)填满4个地址；将源节点IP地址、广播分组序列号、广播分组目的IP地址、当前节点k的IP地址、当前节点k的虚拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：余燕平，朱晨欢，雷金英，苏雪，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33