基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法技术

本发明专利技术公开了一种基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法，在移动容迟网络中设置兴趣点，当节点进入兴趣点范围时，将该兴趣点加入节点的兴趣点队列，当两个节点需要通信时，源节点根据自身与目的节点的兴趣点列表计算二者的兴趣点列表相似度，当源节点遇到一个节点，如果该节点是目的节点，直接发送消息，否则先通过比较与目的节点的兴趣点队列相似度判断是否将该节点作为中继节点，如果判断得到源节点和该节点与目的节点均不在同一个社区，再分别计算源节点和该节点的黏聚值，如果该节点的黏聚值更大则将该节点作为中继节点。本发明专利技术适用于所有具有社会特征的移动容迟网络，利用节点的社会特征来提高网络通信效率。

【技术实现步骤摘要】
基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法
本专利技术属于移动容迟网络
，更为具体地讲，涉及一种基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，无线网络的应用范围越来越广，如深空通信、灾难救援、无线车载自组织网络相继出现。这些网络因具有高延迟、低传输率、间歇性连接的特点而被称为延时容忍网络(DelayTolerantNetworks,简称DTN)。移动容迟网络(MobileDelayTolerantNetworks)是容迟网络技术与传统移动自组网的融合，使得后者在间歇性连通的不理想环境下也能实现组网通信。移动容迟网络的核心是引入容迟网络中“存储转发”的数据传递方式，使得数据可以随着节点做物理移动，从而以“移动辅助”的形式利用节点间接触的机会进行传播。在移动容迟网络中，节点之间的通信机会有限且难以预知，设计高效的路由方法是主要挑战。传统的Internet网络在进行消息路由时存在一条基本的假设，即总是存在一条从源节点到目的节点的端到端的路径，在现实网络中，移动网络受无线通信范围的限制，会出现长时间的网络分割、链路断裂，网络中不存在长期连续的端到端路径。因而传统的基于端到端递送的路由算法在移动容迟网络中无法使用。也有移动容迟网络直接沿用现有DTN网络“存储-转发”模式的异步路由算法，其网络开销通常较高。传染病路由协议(EPI)是延时容忍网络中使用最广泛的路由协议。该协议采用洪泛机制：当任意两个节点相遇时，便互相转发各自携带的消息。因此，在网络资源不受限时，传染病路由算法可保证较高的投递率和较低的传输延迟。传染病路由算法的缺陷也很明显。该算法产生的网络开销较大，需要占用节点大量缓存空间以存储消息副本，因此很难在现实环境下取得较好的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法，利用移动容迟网络中的社会特征，提高消息投递率并降低消息投递延迟和网络开销。为实现上述专利技术目的，本专利技术基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法，包括以下步骤：S1：在移动容迟网络中设置兴趣点，将兴趣点ID及其坐标存储在服务器的兴趣点总列表中；S2：移动容迟网络中的每个节点实时向服务器发送当前的位置坐标，当节点进入以兴趣点坐标为中心、半径为r的圆圈范围内时，将此兴趣点ID加入节点的兴趣点队列，从零开始计时，如果在计时值到达预定阈值T前节点离开该兴趣点范围，停止计时，如果在计时值到达阈值T前仍未离开，再次将此兴趣点ID加入节点的兴趣点队列，重新开始计时，直到节点离开该兴趣点范围；S3：服务器存储移动容迟网络中所有节点的总邻接矩阵，总邻接矩阵中所有元素初始值为0，如果两个节点直接接触过，向服务器发送直接接触通知消息，服务器将总邻接矩阵中对应元素置为1；S4：源节点s向目的节点d发起通信，将需要传输的消息进行封装；S5：源节点s向服务器查询得到自身和目的节点d的兴趣点队列，计算二者兴趣点队列的相似度S(s,d)；S6：当节点j进入源节点s的一跳通信范围内，如果节点j是源节点s的目的节点，源节点s将消息传输给节点j，将自身存储的消息删除，向服务器发送源节点s与节点j的直接接触通知消息，结束本次通信，否则进入步骤S7；S7：源节点s向服务器查询得到节点j的兴趣点队列，计算节点j与目的节点d的兴趣点队列相似度S(j,d)；S8：如果S(s,d)＞ST，判断是否S(j,d)＞kS(s,d)，k为大于等于1的常数，如果是进入步骤S11，如果不是，进入步骤S12，如果S(s,d)≤ST，判断是否S(j,d)＞ST，如果是进入步骤S11，如果不是，进入步骤S9；S9：分别计算源节点s、节点j的黏聚值Ms、Mj，黏聚值计算方法为：源节点s从服务器查询得到源节点s和节点j的邻接矩阵，每个节点的邻接矩阵中只包含与该节点直接接触过的节点，将邻接矩阵记为P，计算得到矩阵Q＝P2·(I-P)，I表示单位矩阵，将Q的上三角矩阵中除主对角线元素外的元素和记为m，对应节点的黏聚值M＝1/m；S10：如果Ms＜Mj，进入步骤S11，否则进入步骤S12；S11：源节点s将消息传输给节点j，将自身存储的消息删除，并向服务器发送源节点s与节点j的直接接触通知消息，节点j成为新的源节点s，返回步骤S5；S12：源节点s等待下一个节点，返回步骤S6。本专利技术基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法，在移动容迟网络中设置兴趣点，当节点进入兴趣点范围时，将该兴趣点加入节点的兴趣点队列，当两个节点需要通信时，源节点根据自身与目的节点的兴趣点队列计算二者的兴趣点队列相似度，当源节点遇到一个节点，如果该节点是目的节点，直接发送消息，否则先通过比较与目的节点的兴趣点队列相似度判断是否将该节点作为中继节点，如果判断得到源节点和该节点与目的节点均不在同一个社区，再分别计算源节点和该节点的黏聚值，如果该节点的黏聚值更大则将该节点作为中继节点。本专利技术通过兴趣点队列来表示节点的社会特征，基于兴趣点队列进行路由选择，更符合节点的行为特征，从而提高网络通信效率，降低投递延迟和网络开销。本专利技术可以适用于所有具有社会特征的移动容迟网络。附图说明图1是具有网络社区特征的网络示意图；图2是本专利技术基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法的具体实施方式流程图；图3是兴趣点队列维护流程图；图4是本实施例中移动容迟网络拓扑图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。为了更好地说明本专利技术的
技术实现思路
，首先对本专利技术中所采用的网络社区划分进行介绍。在现实生活中，网络中人类携带的移动通讯设备开展社会性活动，并非随机移动，他们的移动具有明显的社会性。在具有社会性特征的无线设备所构成的DTN网络中，每个(人)节点根据不同的兴趣爱好或工作轨迹可以划分出若干网络社区，并且有自己的社交频率(在本专利技术中被量化为黏聚值)。图1是具有网络社区特征的网络示意图。如图1所示，按人类活动规律可以将网络划分为三个社区，源节点s需要向目的节点d发送消息，可以桥经源节点s所属社区中黏聚值较大的i1节点和其他社区的节点进行通信。i1、i2和i3节点由于集中性较高(也就是黏聚值较高)，作为网络中的桥梁连接三个社区，使得网络中出现ukwv分割时也能进行通信。本专利技术中，采用兴趣点来判断两个节点是否属于同一个网络社区，即两个节点经过的兴趣点队列相似度较大，则说明这两个节点属于同一个社区。节点的黏聚值表示该节点连接其他节点的能力，是表征此节点的网络中心性程度的量化值。本专利技术中通过节点的邻接矩阵来得到黏聚值，节点的邻接矩阵包括所有与该节点相遇过并传输过消息的节点，可见，节点的邻接矩阵是一个局部网络的邻接矩阵。通过邻接矩阵计算黏聚值的具体过程详见对应步骤。实施例图2是本专利技术基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法的具体实施方式流程图。如图2所示，本专利技术基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法包括以下步骤：S201：服务器保存兴趣点总列表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在移动容迟网络中设置兴趣点，将兴趣点ID及其坐标存储在服务器的兴趣点总列表中；S2：移动容迟网络中的每个节点实时向服务器发送当前的位置坐标，当节点进入以兴趣点坐标为中心、半径为r的圆圈范围内时，将此兴趣点ID加入节点的兴趣点队列，从零开始计时，如果在计时值到达预定阈值T前节点离开该兴趣点范围，停止计时，如果在计时值到达阈值T前仍未离开，再次将将此兴趣点ID加入节点的兴趣点队列，重新开始计时，直到节点离开该兴趣点范围；S3：服务器存储移动容迟网络中所有节点的总邻接矩阵，总邻接矩阵中所有元素初始值为0，如果两个节点直接接触过，向服务器发送直接接触通知消息，服务器将总邻接矩阵中对应元素置为1；S4：源节点s向目的节点d发起通信，将需要传输的消息进行封装；S5：源节点s向服务器查询得到自身和目的节点d的兴趣点列表，计算二者兴趣点列表的相似度S(s,d)；S6：当节点j进入源节点s的一跳通信范围内，如果节点j是源节点s的目的节点，源节点s将消息传输给节点j，将自身存储的消息删除，向服务器发送源节点s与节点j的直接接触通知消息，结束本次通信，否则进入步骤S7；S7：源节点s向服务器查询得到节点j的兴趣点队列，计算节点j与目的节点d的兴趣点队列相似度S(j,d)；S8：如果S(s,d)＞ST，判断是否S(j,d)＞kS(s,d)，如果是进入步骤S11，如果不是，进入步骤S12，如果S(s,d)≤ST，判断是否S(j,d)＞ST，如果是进入步骤S11，如果不是，进入步骤S9；S9：分别计算源节点s、节点j的黏聚值Ms、Mj，黏聚值计算方法为：源节点s从服务器查询得到源节点s和节点j的邻接矩阵，每个节点的邻接矩阵中只包含与该节点直接接触过的节点，将邻接矩阵记为P，计算得到矩阵Q＝P2·(I‑P)，I表示单位矩阵，将Q的上三角矩阵中除主对角线元素外的元素和记为m，对应节点的黏聚值M＝1/m；S10：如果Ms＜Mj，进入步骤S11，否则进入步骤S12；S11：源节点s将消息传输给节点j，将自身存储的消息删除，并向服务器发送源节点s与节点j的直接接触通知消息，节点j成为新的源节点s，返回步骤S5；S12：源节点s等待下一个节点，返回步骤S6。...

【技术特征摘要】
1.一种基于网络社区划分和黏聚值的移动容迟网络机会路由方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在移动容迟网络中设置兴趣点，将兴趣点ID及其坐标存储在服务器的兴趣点总列表中；S2：移动容迟网络中的每个节点实时向服务器发送当前的位置坐标，当节点进入以兴趣点坐标为中心、半径为r的圆圈范围内时，将此兴趣点ID加入节点的兴趣点队列，从零开始计时，如果在计时值到达预定阈值T前节点离开该兴趣点范围，停止计时，如果在计时值到达阈值T前仍未离开，再次将此兴趣点ID加入节点的兴趣点队列，重新开始计时，直到节点离开该兴趣点范围；S3：服务器存储移动容迟网络中所有节点的总邻接矩阵，总邻接矩阵中所有元素初始值为0，如果两个节点直接接触过，向服务器发送直接接触通知消息，服务器将总邻接矩阵中对应元素置为1；S4：源节点s向目的节点d发起通信，将需要传输的消息进行封装；S5：源节点s向服务器查询得到自身和目的节点d的兴趣点队列，计算二者兴趣点队列的相似度S(s,d)，相似度的计算方法为：记两个节点的兴趣点队列分别兴趣点队列为POI1、POI2，统计两个兴趣点队列中相同的兴趣点，将相同兴趣点的数量记为K，将第k个相同兴趣点在两个兴趣点队列中的记录项数量分别记为Nk1和Nk1，k的取值范围为k＝1,2,…,K，计算将两个兴趣点队列中的兴趣点记录项数量和记为y，相似度S的计算公式为：S＝x/y；S6：当节点j进入源节点s的一跳通信范围内，如果节点j是源节点s的目的节点，源节点s将消息传输给节点j，将自身存储的消息删除，向服务器发送源节点s与节点j的直接接触通知消息，结束本次通信，否则进入步骤S7；S7：源节点s向服务器查询得...

【专利技术属性】
技术研发人员：王崇，程子敬，夏爽，彭云峰，虞红芳，付俊明，梁银川，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11