一种容迟网中基于能效的消息转发方法技术

本发明专利技术公开了一种容迟网中基于能效的消息转发方法，在容迟网中存在两个社区并具有社会自私性的情况下，根据网络节点间的接触率和传递消息的概率等信息，计算选择出满足条件且能耗最小的消息的副本数。首先计算节点的活跃度和源节点向目的节点传输消息的最优副本数K，然后设置源节点待转发的消息的副本数目为K+1，表示该消息最多可以被复制成K+1份。当任意一个携带消息的节点与另一个未携带消息的节点相遇时，若该节点携带的消息的副本数目大于1时，则按节点的活跃度进行副本数目的分配；否则，不转发消息，直到遇到目的节点时才转发。这种消息转发方法，通过限制消息的副本数，从而降低消息传输的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种容迟网中基于能效的消息转发方法
本专利技术涉及一种容迟网中基于能效的消息转发方法，属于延迟容忍网领域。
技术介绍
容迟网络(DelayTolerantNetwork，简称DTN)是一种端到端之间缺乏持续可靠连接的网路。DTN网络往往具有高延迟，低传输率，间歇型连接、节点频繁移动，延迟容忍、错误容忍、有限的存储以及通信环境恶劣等特点，使得传统的基于TCP/IP的端到端通信的互联网技术无法很好地为其提供服务。鉴于DTN网络的独特性。DTN路由作为延迟容忍网络中的重中之中，成为广大研究人员的首要研究对象。Epidemic协议是由AminVahdat和DavidBecher提出的，它是基于机会转发策略路由算法的典型代表，思想是当两节点相遇时交换对方没有的数据分组，经足够的交换后，理论上每个非孤立节点将收到所有数据分组，从而实现数据分组的传输。其本质上是一种泛洪算法，每个节点都将数据分组转发给所有遇到的邻居节点。主要优点是能最大化数据分组的传输成功率，减少传输延迟，主要缺点是网络中存在大量数据分组副本，会消耗大量能量。ChaithanyaManamVK和MahendranV等人在Epidemic算法中提出了一种基于附加算法的消息驱动来提高路由的能效。该方法是基于异构性容迟网的情况下，综合考虑消息的生命周期和传输成功率要求，通过提出的算法，筛选出满足条件且能量消耗最少的副本数组合，通过在消息传输过程中限制副本数来提高路由的能效。但该算法没有考虑社会自私性和副本数限制等因素对选择消息副本数的影响，且没有提出一个明确的分配方案。YongLi和PanHui等人在2010年提出节点具有个体自私性和社会自私性，通过用马尔可夫模型对具有个体自私性和社会自私性的两个社区的节点建模，分析了社会自私性对消息传输延迟和能量消耗的影响。但马尔可夫模型由于其计算的复杂性，并不适用大量节点的情况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种容迟网中基于能效的消息转发方法，在容迟网中存在两个社区并具有社会自私性的情况下，根据网络节点间的接触率和传递消息的概率等信息，计算选择出满足条件且能耗最小的消息的副本数，通过限制消息的副本数，有效降低能耗。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术提供一种容迟网中基于能效的消息转发方法，包括以下具体步骤：步骤1，假设网络中存在两个社区V1和V2，分别有N1和N2个节点，同时，存在源节点S和目的节点D，源节点S和目的节点D接触后传递消息的概率为p0＝1；消息的生命周期为Et，消息的传输成功率下限为Dp，消息传递的副本数上限为L，计算满足上述条件且能耗最小的消息传递的副本数K：式中，λin为相同社区之间节点的接触率，pin为相同社区之间节点接触后传递消息的概率；λout为不同社区之间节点的接触率，pout为不同社区之间节点接触后传递消息的概率，λ0为源节点S或目的节点D与其它节点的接触率；步骤2，当源节点S产生了一个需要转发的消息，对该消息附加一个属性即副本数目ms＝K+1，表示该节点携带的该消息最多可以复制K+1份；步骤3，在消息传递过程中，设在网络中任意一个携带该消息的非目的节点i，其副本数为mi，当节点i遇到任意一个不携带该消息的节点j，首先判断该节点j是否为目的节点D，如果是，则完成消息的交付，否则执行步骤4；步骤4，若mi>1，则节点i自身保留副本数目m′i，转发副本数目m′j给节点j；若mi＝1，则不再转发；其中：式中，ai为非目的节点i的活跃度；aj为非目的节点j的活跃度；步骤5，循环步骤3至4，直到消息被转发给目的节点为止。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤4中非目的节点i的活跃度ai为：作为本专利技术的进一步优化方案，步骤4中非目的节点j的活跃度aj为：作为本专利技术的进一步优化方案，步骤1中所述社区V1中节点数N1为40。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤1中所述社区V2中节点数N2为60。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1)本专利技术的方法提出了一个选择最优副本数的方法，通过限制消息的副本数，从而达到降低消息传输的能耗的效果；2)本专利技术的方法综合考虑了社会自私性和副本数限制等因素，有助于分析这些因素对计算选择能耗最小的副本数的影响。附图说明图1是本专利技术的方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术提供一种容迟网中基于能效的消息转发方法，如图1所示，包括以下具体步骤：步骤1，假设网络中存在两个社区V1和V2，分别有N1和N2个节点，同时，存在源节点S和目的节点D，源节点S和目的节点D接触后传递消息的概率为p0＝1；消息的生命周期为Et，消息的传输成功率下限为Dp，消息传递的副本数上限为L，计算满足上述条件且能耗最小的消息传递的副本数K：式中，λin为相同社区之间节点的接触率，pin为相同社区之间节点接触后传递消息的概率；λout为不同社区之间节点的接触率，pout为不同社区之间节点接触后传递消息的概率，λ0为源节点S或目的节点D与其它节点的接触率；步骤2，当源节点S产生了一个需要转发的消息，对该消息附加一个属性即副本数目ms＝K+1，表示该节点携带的该消息最多可以复制K+1份；步骤3，在消息传递过程中，设在网络中任意一个携带该消息的非目的节点i，其副本数为mi，当节点i遇到任意一个不携带该消息的节点j，首先判断该节点j是否为目的节点D，如果是，则完成消息的交付，否则执行步骤4；步骤4，若mi>1，则节点i自身保留副本数目m′i，转发副本数目m′j给节点j，；若mi＝1，则不再转发；其中：式中，ai为非目的节点i的活跃度，aj为非目的节点j的活跃度，步骤5，循环步骤3至4，直到消息被转发给目的节点为止。下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：1、假设网络中存在两个社区V1和V2，分别有N1＝40和N2＝60个节点，同时，存在源节点S和目的节点D，其中，源节点S和目的节点D与其它节点的接触率均为λ0＝0.00008，源节点S和目的节点D接触后传递消息的概率为p0＝1；其中，相同社区之间节点的接触率为λin＝0.0001，接触后传递消息的概率为pin＝0.8；不同社区之间节点的接触率为λout＝0.00005，接触后传递消息的概率为pout＝0.6。2、根据网络中的除目的节点D外任一节点i的活跃度ai的表达式：计算网络中的除目的节点D外任一节点i的活跃度ai：3、设消息的生命周期为Et＝2000，消息的传输成功率下限为Dp＝0.8，消息传递的副本数上限为L＝20，根据副本数K的表达式：其中，计算满足上述条件且能耗最小的消息传递的副本数K＝12；4、当源节点S产生了一个需要转发的消息，对该消息附加一个属性即副本数目ms＝K+1＝13，表示该节点携带的该消息最多可以复制13份；5、设在消息传递过程中，源节点S遇到社区V1中一个不携带该消息的节点i，判断节点i不是目的节点D，则源节点S自身保留副本数目m′s＝8，转发副本数目为m′i＝5给节点i；6、设在消息传递过程中，节点i遇到社区V2中一个不携带该消息的节点j，判断节点j不是目的节点D，则节点i自身保留副本数目m′i＝2，转发副本数目为m′j＝3给节点j本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种容迟网中基于能效的消息转发方法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤1，假设网络中存在两个社区V1和V2，分别有N1和N2个节点，同时，存在源节点S和目的节点D，源节点S和目的节点D接触后传递消息的概率为p0＝1；消息的生命周期为Et，消息的传输成功率下限为Dp，消息传递的副本数上限为L，计算满足上述条件且能耗最小的消息传递的副本数K：式中，λin为相同社区之间节点的接触率，pin为相同社区之间节点接触后传递消息的概率；λout为不同社区之间节点的接触率，pout为不同社区之间节点接触后传递消息的概率，λ0为源节点S或目的节点D与其它节点的接触率；步骤2，当源节点S产生了一个需要转发的消息，对该消息附加一个属性即副本数目ms＝K+1，表示该节点携带的该消息最多可以复制K+1份；步骤3，在消息传递过程中，设在网络中任意一个携带该消息的非目的节点i，其副本数为mi，当节点i遇到任意一个不携带该消息的节点j，首先判断该节点j是否为目的节点D，如果是，则完成消息的交付，否则执行步骤4；步骤4，若mi>1，则节点i自身保留副本数目m′i，转发副本数目m′j给节点j；若mi＝1，则不再转发；其中：式中，ai为非目的节点i的活跃度；aj为非目的节点j的活跃度；步骤5，循环步骤3至4，直到消息被转发给目的节点为止。...

【技术特征摘要】
1.一种容迟网中基于能效的消息转发方法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤1，假设网络中存在两个社区V1和V2，分别有N1和N2个节点，同时，存在源节点S和目的节点D，源节点S和目的节点D接触后传递消息的概率为p0＝1；消息的生命周期为Et，消息的传输成功率下限为Dp，消息传递的副本数上限为L，计算满足上述条件且能耗最小的消息传递的副本数K：式中，λin为相同社区之间节点的接触率，pin为相同社区之间节点接触后传递消息的概率；λout为不同社区之间节点的接触率，pout为不同社区之间节点接触后传递消息的概率，λ0为源节点S或目的节点D与其它节点的接触率；步骤2，当源节点S产生了一个需要转发的消息，对该消息附加一个属性即副本数目ms＝K+1，表示该节点携带的该消息最多可以复制K+1份；步骤3，在消息传递过程中，设在网络中任意一个携带该消息的非目的节点i，其副本数为mi，当节点i遇到任意一个不携带该消息的节点j，首先判断该节点j是否为目的节点D，如果是，则完成消息的交付，否则执行步骤4；步骤4，若mi>1，则节点i自身保留副本数目m′i，转发副本数目m′j给节点j；若mi＝1，则不再转发；其中：式中，ai为非目的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴家皋，朱义吉，刘林峰，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32