一种面向概率路由的延迟容忍网络拥塞避免方法技术

本发明专利技术属于延迟容忍网络领域，具体涉及一种面向概率路由的延迟容忍网络拥塞避免方法。本发明专利技术包括：源节点S有消息M发送给目的节点D，根据消息优先级划分方法对消息进行优先级划分；对已经确定好优先级的消息，采用消息副本数阈值分配方法，设置单个消息能够产生的副本数阈值Q；判断任意有消息转发的节点L是否与任意节点N正在相遇；判断N到目的节点D的概率是否大于L；判断发送消息节点L的消息M的副本数K是否等于阈值Q。本发明专利技术通过综合考虑源节点所发消息的大小、消息的生命周期及源节点到达目的节点的概率对消息设置副本数阈值，可以有效的限制网络中的消息的副本数，从而实现网络中拥塞现象的避免。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于延迟容忍网络领域，具体涉及一种面向概率路由的延迟容忍网络拥塞 避免方法。
技术介绍
延迟容忍网络（DTN)是一种新型网络，具有高延迟性、间断连接性、拓扑易变性、 节点资源有限等特点。为了克服这些网络限制，保证消息传输的到达率，延迟容忍网络使用 传输层提供的服务，以跳到跳的托管机制，采用"存储-携带-转发"这种方式对消息进行传 输。然而DTN具有高延迟性、间断连接性、拓扑易变性、节点资源有限等特点，这就导致托管 节点很可能需要长时间保存接收到的消息，来应对可能出现的网络延迟和中断，直到收到 下一跳托管节点的确认信息或者消息被传递至目的节点。如果托管节点不能及时转发其收 到的消息，网络又有大量的消息需要及时转发，那么网络会最终耗尽托管节点的存储资源， 造成网络拥塞。 网络中的拥塞主要来源于网络资源和网络流量分布的不均衡性。网络中有限的资 源由多个用户共享使用，由于没有接纳控制方法，网络无法根据资源情况限制用户数量；另 外由于缺乏中心控制，网络也无法控制用户使用资源的数量。当网络中存在过多的报文时， 网络的性能会下降。因此，对于资源严重受限的DTN网络环境，如何有效地进行拥塞避免和 控制成为影响网络性能的关键问题之一。 在延迟容忍网络中，节点的缓存空间是非常有限的。传统的DTN概率路由协议主 要思想是：当节点H(m)与H(n)相遇时，按照俩个节点能将该消息投递到目的节点的概率来 确定是否进行消息的复制转发。然而该方法虽然保障了消息的转发成功率，但是在网络中 却存在着大量的报文副本，随着复制转发的进行，越来越多的报文副本会存储在节点的缓 存中，当副本数量增加到一定数量并且超过了缓存有限的存储空间时，网络中的节点就产 生了拥塞。 目前解决拥塞问题主要有拥塞控制方法和拥塞避免方法。拥塞控制方法主要采 用丢弃报文策略或者转移报文来解决拥塞问题。其中丢弃报文策略主要包括：（l)DROP FRONT，该方法的核心思想是优先丢弃缓存空间中排队时间最长的报文；（2)DROPLAST，该 方法的核心思想是优先丢弃缓存空间中最新接收到的报文；(3)DROP0LDST，该方法的核心 思想是优先丢弃缓存空间中剩余生命周期（TTL)最短的报文；(4)DROPYOUNGEST，该方法 的核心思想是优先丢弃缓存空间中剩余生命期最长的报文；（5)N-DR0P，该方法的核心思想 是首先丢弃转发次数（跳数）大于等于阈值的报文，如果仍不能满足新报文的存储需求，则 再逐一丢弃转发次数最大的报文，直至缓存足以存储新的报文。然而上述几种算法没有考 虑数据包在网络中的副本数，很有可能把缓存中副本数最少的数据包丢弃，使这些数据包 不能达到目的节点，从而发生数据包的丢失；同时都是仅从删除节点缓存数据包出发，没有 考虑节点接收的新数据包在网络中存在的副本数可能比节点中现有的数据包在网络中副 本数多。 拥塞避免方法主要是通过一定的手段控制网络中的数据传输，防止拥塞的发生。 目前针对DTN的拥塞避免相关研宄工作主要有C.Raghavendra等人提出的TokenBased CongestionControlforDTN方法，这个方法的主要思想是在网络中令牌数目固定不变的 情况下，均匀分布初始令牌给每个节点，使每个节点获得相同数目的令牌，节点须拥有令牌 才可以发送数据，如果节点没有令牌可以借用邻居节点的令牌发送数据。这个方法可以有 效地避免网络拥塞，但此算法并没有考虑节点传输数据成功率的问题。 基于以上分析，针对现有的拥塞控制方法和拥塞避免方法所拥有的缺陷：拥塞控 制方法没有考虑数据包在网络中的副本数，很有可能把缓存中副本数最少的数据包丢弃， 使这些数据包不能达到目的节点，从而发生数据包的丢失；同时都是仅从删除节点缓存数 据包出发，没有考虑节点接收的新数据包在网络中存在的副本数可能比节点中现有的数据 包在网络中副本数多。拥塞避免方法所拥有的问题是只考虑网络拥塞而没有考虑传输数据 的成功率，而传统的DTN概率路由协议虽然保障了消息的转发成功率，但在网络中存在着 大量的报文副本，随着复制转发的进行，越来越多的报文副本会存储于节点缓存中，当副本 数量增加到一定数量并超过缓存有限的空间时，网络中的节点就产生了拥塞。本文提出一 种面向概率路由的延迟容忍网络拥塞避免方法。该方法主要思想：通过综合考虑源节点所 发消息的大小、消息的生命周期、源节点到达目的节点的概率对消息进行优先级的划分，根 据已经确定好的优先级对消息进行副本数阈值的设置。在数据转发过程中，节点H(i)与 H(j)相遇（假设H(j)到目的节点的概率大于H⑴），如果中继节点H(i)要转发的消息M 在转发过程中没有达到单个消息的副本数阈值，则将消息M复制给下一跳中继节点H(j)， 中继节点H(i)的消息M的副本数加一，此时节点H(j)所携带的消息M的副本数为0 ;如 果单个消息M的副本数达到阈值，则将消息转发给下一跳中继节点H(j)，然后删除本地节 点H(i)的消息M，此时H(j)所携带消息M的副本数为阈值。本专利技术具有的优点：（1)通过 综合考虑源节点所发消息的大小、消息的生命周期及源节点到达目的节点的概率对消息设 置副本数阈值，可以有效的限制网络中的消息的副本数，从而实现网络中拥塞现象的避免。 (2)和传统拥塞避免方法相比，该方法在有效的限制了网络的副本数的同时，还考虑了消息 的交付率，从而使网络在不降低消息的交付率的同时还实现了网络中拥塞现象的避免。（3) 通过使用副本数阈值，可以有效的避免到达目的节点概率较低的中继节点在数据转发过程 中产生的无效的消息副本。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出了一种针对概率路由在传输消息过程中具有较高的传 递率的基础上，根据节点要发送的消息大小、消息的生命周期、节点到目的节点的历史概率 设定消息的优先级，根据消息的优先级，确定单个消息能够产生的副本数的阈值，通过消息 副本数阈值限制采用概率路由时网络中消息的副本数的面向概率路由的延迟容忍网络拥 塞避免方法。 本专利技术的目的是这样实现的： 面向概率路由的延迟容忍网络拥塞避免方法： (1)源节点s有消息M发送给目的节点D，根据消息优先级划分方法对消息进行优 先级划分； (2)对已经确定好优先级的消息，采用消息副本数阈值分配方法，设置单个消息能 够产生的副本数阈值Q; (3)判断任意有消息转发的节点L是否与任意节点N正在相遇，如果是，则执行步 骤⑷；否则，执行步骤⑶； (4)判断N到目的节点D的概率是否大于L，如果是，则执行步骤（5);否则，返回 步骤（3); (5)判断发送消息节点L的消息M的副本数K是否等于阈值Q，如果不是，则执行 步骤（6);否则，执行步骤（7); (6)L将消息复制给相遇节点N，将节点N单个消息M副本数设置为0,发消息节点 L中消息M的副本数加1; (7)L将消息M复制给相遇节点N，发送数据节点L删除消息M; (8)判断消息是否到目的节点，如果是，则结束；否则，返回步骤⑶； 在所述步骤（1)中所提到的消息优先级划分方法还包括：通过判断Pr的大小来设 置优先级，其弓，Si为消息M的大小，Max代表网络中最大消 息的大小、Li为消息M的生命周期0 <Li< 60、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向概率路由的延迟容忍网络拥塞避免方法，其特征在于：(1)源节点S有消息M发送给目的节点D，根据消息优先级划分方法对消息进行优先级划分；(2)对已经确定好优先级的消息，采用消息副本数阈值分配方法，设置单个消息能够产生的副本数阈值Q；(3)判断任意有消息转发的节点L是否与任意节点N正在相遇，如果是，则执行步骤(4)；否则，执行步骤(8)；(4)判断N到目的节点D的概率是否大于L，如果是，则执行步骤(5)；否则，返回步骤(3)；(5)判断发送消息节点L的消息M的副本数K是否等于阈值Q，如果不是，则执行步骤(6)；否则，执行步骤(7)；(6)L将消息复制给相遇节点N，将节点N单个消息M副本数设置为0，发消息节点L中消息M的副本数加1；(7)L将消息M复制给相遇节点N，发送数据节点L删除消息M；(8)判断消息是否到目的节点，如果是，则结束；否则，返回步骤(3)；在所述步骤(1)中所提到的消息优先级划分方法还包括：通过判断Pr的大小来设置优先级，其中Si为消息M的大小，Max代表网络中最大消息的大小、Li为消息M的生命周期0＜Li＜60、Ph为源节点S到目的节点D的概率，并且α+β+γ＝1，当时，此消息为一级消息；当时，此消息为二级消息；当时，此消息为三级消息，其中一级优先级最高，三级优先级最低。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧强，王贺哲，吕宏武，冯光升，朱金美，林俊宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23