移动Ad Hoc网络中基于距离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网络中基于距离的合作广播方法，根据邻居节点的分布，确定最多四个不在彼此覆盖范围内的邻居节点作为合作转发节点对广播消息进行分时合作转发。通过选择有限的合作转发节点，本发明专利技术能够减少广播信息冗余，同时通过分时合作转发，可以减少信道竞争和分组碰撞。仿真实验结果表明，本发明专利技术可以获得较低的转发节点比例，较高的到达率，而且当节点密度较高时，也得到了较低的时延，抑制了广播风暴，提高了广播可靠性。

【技术实现步骤摘要】
移动AdHoc网络中基于距离的合作广播方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种能够有效抑制广播风暴，提高广播的可靠性，具有较高的到达率和较低时延的移动AdHoc网络中基于距离的合作广播方法。
技术介绍
移动AdHoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的临时性自治系统，是一种特殊的无线网络，节点可以随时加入或离开移动AdHoc网络。在移动AdHoc网络中，每个节点地位平等，它们既有普通移动终端所具备的功能，还具有路由的报文转发功能。在移动AdHoc网络中，广播是将网络中某一节点的消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，很多广播方法也是在洪泛的基础上提出来的。但洪泛广播会造成信息冗余、信道争抢和信号碰撞，带来广播风暴问题，严重影响网络吞吐量和其他QoS指标。同时，信号碰撞将导致广播的不可靠性。现阶段国内外广播风暴的抑制方案主要可以分为四类：基于概率的广播方法、基于覆盖面积的广播方法、基于邻居信息的广播方法以及混合型方法。以上这些抑制广播风暴的方法在一定程度上减少了网络的广播冗余，有些方案比较简单，如基于概率方案，但是减少冗余效果一般而且广播覆盖率低；有些方案又比较复杂，如基于邻居信息方案，它对网络拓扑要求较高而且容易出现NP问题；还有些基于覆盖面积的方案，需要GPS定位装置来判断距离或位置，实际应用时受到局限。相对于广播风暴来说，关于不可靠广播的研究较少。不可靠广播会使某些路由不能建立、路由信息不一致等。关于不可靠广播的研究方案有基于洪泛的方案、基于最小生成树的方案和混合型的方案。基于洪泛的方法相对来说比较简单，也具有相对较高的可靠性，但是它会带来广播风暴问题。基于最小生成树的方案中，构造最小生成树计算量较大，也难以分布式实现。例如，Abdalla等人提出了一种基于概率和邻居信息的混合型方案：动态概率广播方法DP(DynamicProbabilisticbroadcastingalgorithms)。DP方案通过调整重播概率，使得在节点密度大的区域，广播概率较小，在节点密度稀疏的区域，重播概率较大，可以有效的减少广播信息冗余。但DP方法需要周期性地发送HELL0消息给周围的节点来交换拓扑信息，而接收到HELL0信息的节点除了自身要发送HELL0消息给邻居节点外，还需要对接收到的这个信息进行回复，这就造成了网络中资源和节点能量的消耗。中国专利授权公开号：CN101072076A，授权公开日2007年11月14日，公开了一种网络广播方法，在网络广播频道中插入文字和/或图片，用户在用网络终端接收广播频道信息的同时，还可以看到不断刷新的附加文字和/或图片，同时还可以即时发送自己的信息和/或图片到频道服务器，继而有选择的插入到广播频道中。本专利技术公开了一种网络广播服务软件。该专利技术的不足之处是，会造成信息冗余、信道争抢和信号碰撞，带来广播风暴问题，严重影响网络吞吐量和其他QoS指标；同时，信号碰撞将导致广播的不可靠性。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是为了克服现有技术中的广播方法造成的信息冗余、信道争抢、信号碰撞、广播风暴、网络吞吐量小和QoS指标下降的问题，提供了一种能够有效抑制广播风暴，提高广播的可靠性，具有较高的到达率和较低时延的移动AdHoc网络中基于距离的合作广播方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种移动AdHoc网络中基于距离的合作广播方法，包括如下步骤：(1-1)网络中的任意一个节点J均周期性地广播HELL0分组，J的任一邻居节点工接收HELL0分组，接收到以后做如下处理：(1-1-1)若工节点尚未创建节点J的邻居信息表，则工节点建立节点J的邻居信息表；(1-1-2)若工节点已经创建了节点J的邻居信息表，则利用接收到的HELL0分组的信息更新节点J的邻居信息表中的信息；(1-2)工节点将工节点的节点信息封装在HELL0分组中进行回复；(1-3)若节点J需要发送广播分组，则节点J在其邻居节点中选择至多四个节点作为其下一跳合作转发节点，并在广播分组中填入下一跳转发节点地址及与各个转发节点相对应的互不相同的转发延迟时间，发送广播分组；(1-4)节点工收到广播分组后，判断是否是第一次收到所述广播分组，并进行如下处理：(1-4-1)若节点工不是第一次接收到该广播分组，则丢弃收到的分组；(1-4-2)若节点工第一次接收到该广播分组，节点工将广播分组存入其接收信息表中，并检查广播分组中的转发节点地址字段；如果转发节点地址字段中没有节点工的地址信息，则节点工不再对该分组做进一步处理；如果转发节点地址字段中有节点工的地址信息，则节点工读取其所对应的延迟时间t，并在节点工的邻居节点中选择最多四个节点作为其下一跳合作转发节点，在广播分组中填入下一跳转发节点地址及与各个转发节点相对应的互不相同的转发延迟时间，当节点工的延迟时间t达到之后，节点工转发广播分组。在移动AdHoc网络中，要想实现可靠广播，必须同时解决信息冗余带来的广播风暴问题，以及碰撞带来的不可靠广播问题。目前，将广播风暴和广播的不可靠性结合起来进行研究的方案很少。因此，本专利技术提出了基于距离的合作广播方法(DistanceandCooperationBasedBroadcastingAlgorithm，DCBB)。本方法通过节点间的HELL0分组交互来获取邻居信息，根据邻居节点的分布，确定最多四个邻居节点作为中继节点对广播消息进行分时合作转发。通过确定最多四个转发节点，大大降低了信息冗余度，抑制了广播风暴。同时通过分时转发，避免了同时发送信息时造成的广播碰撞，提高了广播的可靠性。作为优选，任一节点J的下一跳合作转发节点的选择方法包括如下步骤：(2-1)计算节点J的距离门限值Dth：(2-1-1)若网络中节点分布均匀，则设定节点J的距离门限值Dth=aver(d)，其中，aver(d)为网络中所有邻居节点的距离平均值；(2-1-2)若网络中节点分布不均匀，当aver(d)≤r时，设定节点J的距离门限值Dth=aver(d)；当aver(d)>r时，设定Dth=r，其中，r值为设定的特定距离值。(2-2)在节点J的下一跳节点选出若干个至多包括4个节点的组合，将每个组合中的各个节点的覆盖范围之和定义为组合的覆盖范围，当组合的覆盖范围最大并且组合范围内的节点与节点J之间的距离均大于Dth时，将所述组合中的各个节点作为下一跳合作转发节点。当覆盖范围最大的组合有多个时，选取其中任意一个组合中的各个节点为下一跳合作转发节点。作为优选，所述HELL0分组包括分组序列号、发送节点的地址、发送节点的邻居节点地址、发送节点与邻居节点之间距离。作为优选，所述(1-1-2)中节点工中关于节点J的邻居信息表包括J节点的地址、节点工与节点J的距离、J节点的所有一跳邻居节点K1，K2，…KM的地址、节点K1，K2，…KM到J节点的距离dK1，dK2，…dKM，其中M表示节点J的邻居节点个数。作为优选，所述节点工的节点信息包括节点工的地址、节点工的所有一跳邻居节点L1，L2，…LN的地址、节点L1，L2，…LN到节点工的距离dL1，dL2，…dLN，其中N表示节点工的邻居节点个数。作为优选，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动AdHoc网络中基于距离的合作广播方法，其特征是，包括如下步骤：(1‑1)网络中的任意一个节点J均周期性地广播HELL0分组，J的任一邻居节点工接收HELL0分组，接收到以后做如下处理：(1‑1‑1)若工节点尚未创建节点J的邻居信息表，则工节点建立节点J的邻居信息表；(1‑1‑2)若工节点已经创建了节点J的邻居信息表，则利用接收到的HELL0分组的信息更新节点J的邻居信息表中的信息；(1‑2)工节点将工节点的节点信息封装在HELL0分组中进行回复；(1‑3)若节点J需要发送广播分组，则节点J在其邻居节点中选择至多四个节点作为其下一跳合作转发节点，并在广播分组中填入下一跳转发节点地址及与各个转发节点相对应的互不相同的转发延迟时间，发送广播分组；(1‑4)节点工收到广播分组后，判断是否是第一次收到所述广播分组，并进行如下处理：(1‑4‑1)若节点工不是第一次接收到该广播分组，则丢弃收到的分组；(1‑4‑2)若节点工第一次接收到该广播分组，节点工将广播分组存入其接收信息表中，并检查广播分组中的转发节点地址字段；如果转发节点地址字段中没有节点工的地址信息，则节点工不再对该分组做进一步处理；如果转发节点地址字段中有节点工的地址信息，则节点工读取其所对应的延迟时间t，并在节点工的邻居节点中选择最多四个节点作为其下一跳合作转发节点，在广播分组中填入下一跳转发节点地址及与各个转发节点相对应的互不相同的转发延迟时间，当节点工的延迟时间t达到之后，节点工转发广播分组。...

【技术特征摘要】
1.一种移动AdHoc网络中基于距离的合作广播方法，其特征是，包括如下步骤：(1-1)网络中的任意一个节点J均周期性地广播HELLO分组，J的任一邻居节点I接收HELLO分组，接收到以后做如下处理：(1-1-1)若I节点尚未创建节点J的邻居信息表，则I节点建立节点J的邻居信息表；(1-1-2)若I节点已经创建了节点J的邻居信息表，则利用接收到的HELLO分组的信息更新节点J的邻居信息表中的信息；(1-2)I节点将I节点的节点信息封装在HELLO分组中进行回复；(1-3)若节点J需要发送广播分组，则节点J在其邻居节点中选择至多四个节点作为其下一跳合作转发节点，并在广播分组中填入下一跳转发节点地址及与各个转发节点相对应的互不相同的转发延迟时间，发送广播分组；转发节点采用如下步骤选择：(1-3-1)发送节点首先检查自己的邻居信息表：如果只有1-4个邻居节点，那么将每个邻居节点作为转发节点，如果邻居数目大于4，则计算邻居距离的平均值aver(d)和特定距离门限值r；并根据aver(d)和r确定距离门限值Dth；若网络中节点分布均匀，则设定节点J的距离门限值Dth＝aver(d)，其中，aver(d)为网络中所有邻居节点的距离平均值；若网络中节点分布不均匀，当aver(d)≤r时，设定节点J的距离门限值Dth＝aver(d)；当aver(d)＞r时，设定Dth＝r，其中，r值为设定的特定距离值；(1-3-2)如果某邻居节点的距离值小于门限值Dth，则所述邻居节点不作为转发节点；(1-3-3)计算距离值大于门限值Dth的节点个数Num：如果Num≤4，则距离值大于门限值Dth的邻居节点都作为合作转发节点，并按转发延迟时间进行分时合作转发；如果Num＞4，转至步骤(1-3-4)；(1-3-4)计算距离值大于门限值Dth的邻居节点的距离值与之差的绝对值，选择绝对值最小且互相不在彼此覆盖范围的4个邻居节点进行分时合作转发；如果绝对值最小且互相不在彼此覆盖范围的邻居节点数目不足四个，则直接在距离值大于门限值Dth的邻居节点中选择都不在彼此覆盖范围内的四个邻居节点进行分时合作转发；(1-4)节点I收到广播分组后，判断是否是第一次收到所述广播分组，并进行如下处理：(1-4-1)若节点I不是第一次接收到该广播分组，则丢弃收到的广播分组；(1-4-2)若节点I第一次接收到该广播分组，节点I将广播分组存入其接收信息表中，并检查广播分组...

【专利技术属性】
技术研发人员：余燕平，俞艳，刘欣欣，王筱妍，刘克艳，宁东升，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33