一种面向物联网应用的容迟网络路由方法技术

一种面向物联网应用的容迟网络(DTN)路由方法，包括：步骤1，相遇节点相互交换数据表，并计算更新网络每两个节点之间的相遇概率；步骤2，根据步骤1得到的最新相遇概率，对当前网络状况，计算得出可供选择的传输路径，选择合适更优的节点进行传输数据；步骤3，在步骤2完后传输后，节点对存储在自身缓存中的数据进行管理。该路由方法的目的是提升成功传输率，优化传输延迟和路由开销。本发明专利技术提出的这种新的路由路径选择方法主要涉及三种选择参数：1.网络中各个节点的相遇概率；2.网络中可传输路径的跳数；3.路由选择下一个节点的负载量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线网络路由
，涉及容迟网络路由传输技术，尤其是一种面向物联网应用的容迟网络(DTN)路由方法。
技术介绍
在过去的网络中，相互连接的设备大多是电脑等大型设备；而现在，基于各种网络范式的移动网络和云计算设备直接相互联系，如电脑，智能手机，平板电脑，相机等其他设备。由此出现了物联网的原型。随着物联网的出现，其应用的网络框架发挥着越来越重要的作用，有效的网络的框架为物联网的应用程序提供高效数据传输的过程。然而，现有的网络还不能很好的支撑物联网的应用。由于，现有的一些非结构化网络仍存在着一些问题，例如无线网络的不稳定，网络中缺乏信任模型，薄弱的移动网络等。因此，为这些非结构化的网络(例如，容迟网络)设计一个高效的路由方法至关重要，有效的容迟网络路由对物联网应用的数据传输方面的发展有着承上启下的直接作用。在容迟网络中，节点移动导致网络拓扑动态变化，网络中任意两个节点之间某个时刻或者某段时间内不存在一条稳定的端到端连通路径。容迟网络应用于网络环境中，采用“存储-携带-转发”的传输机制，网络中节点的运动导致网络拓扑结构不断变化，使传统的路由无法适用。因此设计可靠有效的容迟网络路由来促进节点间数据的传输和共享是容迟网络研究的一个核心问题，近年来，有大量针对容迟网络的新的路由方法提出。例如，First Contact，Epidemic，Spray and wait，PROPHET等路由方法。概率路由方法(PROPHET，Probabilistic Routing Protocol using History of Encounters&Transitivity)是基于历史的预测传输策略的典型代表。然而，这其中仍然存在不足之处：1.由于传输过程的时间和路径延长，传输数据的内容可能受到一定的破坏，而不完整。2.由于容迟网络的特点，信息在传输过程中必定经过多个中继节点的转发。然而，若存在过多的中继节点，信息容易在传输的途中丢失，同时这会导致数据传输效率的低下。3.受信息生存时间和限额缓存的限制，部分数据会因为生存时间已满或缓存区拥挤而被删除。针对已有路由方法存在的不足，为了提高信息成功传输率，减少数据丢失，从而提高整个数据传输过程的效率，本专利技术着眼于数据传输概率估算，节点缓存和节点负载量，提出一种新的基于调度策略的路由方法。
技术实现思路
经典概率路由方法(PROPHET)的规则是，如果两个节点频繁的相遇，那么其传输概率值将迅速增加。反之，如果两个节点受网络错误的影响，在某一个时间单元内的传输概率就会急剧下降。另一方面，由于概率路由其本身缓存区的管理和传输规则的缺陷，数据可能会被破坏或丢失。为解决概率路由方法的以上不足，本专利技术提出一种面向物联网应用的基于调度策略的容迟网络概率优化路由方法，目的是提高概率路由的性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种面向物联网应用的容迟网络路由方法，包括：步骤1，相遇节点相互交换数据表，并计算更新网络每两个节点之间的相遇概率；步骤2，根据步骤1得到的最新相遇概率，对当前网络状况，计算得出可供选择的传输路径，选择合适更优的节点进行传输数据；步骤3，在步骤2完后传输后，节点对存储在自身缓存中的数据进行管理。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述步骤1中计算每个节点之间的相遇概率，具体包括：步骤1.1，处于通讯范围内的节点相互交换其携带的数据表，根据公式(1)计算通讯范围内每两个节点之间的相遇概率；步骤1.2，根据公式(2)将这个网络中的节点相遇概率重新规划。进一步，所述步骤2在选择更优传输节点的过程中，需要依据一系列的选择判断准则来从多种路径中选择更有效的传输路径。进一步，所述步骤2中包含了一种基于调度机制的传输模型，该模型通过对可能的传输路径的概率，传输路径的跳数，以及下一跳节点的负载量进行多重比较，最终获得针对待发数据更有效的传输路径。具体包括：步骤2.1，根据步骤1得到的整个网络节点的相遇概率，得到多条可能的传输路径；步骤2.2，根据公式(4)，计算出所有可能传输路径的概率，然后根据得到的路径概率对所有路径由概率从高到低进行排序；若存在多于一条的路径的传输概率相等，且都是最大概率时，则比较这几条传输路径的传输跳数；否则选择概率最大的一条传输路径传输数据；步骤2.3，在比较传输路径的传输跳数时，先计算得到每条路径的总跳数，然后对这几条路径由跳数从低到高进行排序；若存在多于一条的路径的跳数相等，且都是最低跳数时，则比较这条传输路径的下一跳节点负载量；否咋选择跳数最少的一条传输路径传输数据；步骤2.4，在比较传输路径的下一跳节点负载量时，由节点相遇时相互交换的数据表中的节点负载量的值来判定，选择负载量最少的节点作为下一跳节点。若存在多个这样的节点，则选择多条这样的路径同时传输，增大数据的传输率。进一步，所述步骤3中对待节点中收到的来自其他节点的数据，进行合理有效的调度管理，分配相应的优先级；并且删除已经成功传递到终点的数据。本专利技术的优点是：较为有效地提升了经典概率路由方法的性能，使得数据传输率明显提升，数据传输延迟和路由开销大大减少。与现有的专利技术相比，为了使数据传输更加有效，且耗费更少的网络资源，本专利技术提出了两种调度策略，使数据转发更加有效且高效，并且可以提高路由方法的传输成功率。同时，本专利技术的路由方法中强调了完整传输预测值和跳数，信息通过相对最短的路径和传输预测最高的路径传输，大大降低了路由开销。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的序列图。图3为本专利技术的伪代码逻辑图。图4为本专利技术的伪代码逻辑图的记号说明图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实力只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，一种面向物联网应用的容迟网络路由方法，主要包括传输概率计算模块、数据管理策略模块、数据转发策略模块。传输概率计算模块。当两个节点相遇后，节点A与节点B交换传输向量表，更新其传输概率，并重新分配调整整个网络节点间的传输概率。此外，节点A统计当前时刻，可以用于传输数据的路径，计算所有路径的完整传输概率值。若存在相同传输概率的路径，还将统计路径的传输跳数。数据管理策略模块。数据管理主要是指对缓存区内的数据进行管理，主要根据传输概率计算模块的结果和数据传输的结果来衡定。一方面，根据目标节点发出的ACK消息，转发节点从缓存中删除相关数据的副本，以此空余出有效的空间供后续数据存储。另一方面，根据节点之间的传输概率大小来设置相关数据的优先级高低，对传输概率大的节点数据设置较高的优先级，否之，设置较低的优先级。对于优先级较高的数据将会得到优先传输的机会，而优先级较低的数据传输机会相对较少，且当缓存区溢出时，将考虑先删除优先级低的数据。数据转发策略模块。根据缓存区中的设定好的数据优先级，数据转发依照如下原则进行：首先数据传输路径保证是最大传输概率路径，即数据传输路径的完整传输概率值在所有可供选择的路径中是最大的；其次，当有多条路径的完整传输概率值相等且都最大时，则选择传输最短路径，即数据传输路径的传输跳数最少。如图2所示，一种面向物联网应用的容迟网络路由方法，就是通过调度方法来改进经典概率路由的性能。为了减少网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向物联网应用的容迟网络路由方法，其特征在于，包括：步骤1，节点在移动过程中与其他节点相遇，并且相互交换传输向量表，更新彼此的相遇概率，并且对网络每两个节点之间的相遇概率进行重置，具体包括：步骤1.1，两个节点相遇后，首先相互交换传输向量表，根据公式(1)计算它们相遇概率，并存储在传输向量表中；将两个节点的相遇抽象为节点A与节点B相遇，那么其相遇概率记为P(A,B)∈[0,1]；当节点A携带着数据与节点B相遇时，节点A和节点B的传输概率可以根据公式(1)计算得出，其中,β∈(0.5,1)，是一个初始化的常数；P(A,B)old表示节点A与节点B前一次的相遇时的相遇概率；P(A,B)new则表示节点A与节点B本次相遇时的相遇概率，公式(1)如下所示：P(A,B)new＝P(A,B)old+[1‑P(A,B)old]*β  (1)步骤1.2，为了平衡整个网络中相遇概率值的变化，根据公式(2)重置网络中的所以节点相遇概率；假设网络中所有节点构成集合N，若i∈N，j∈N，则网络中任意两个节点的相遇概率为P(i,j)，其中P(i,j)old表示节点i和节点j最近一次相遇时的概率，即存储在传输向量表中的相遇概率值，公式(2)如下所示：P(i,j)=P(i,j)old2,(i,j∈N)---(2)]]>步骤2，根据步骤1得到的整个网络节点的相遇概率，当前节点将从所有可供选择的传输路径中，选择合适更优的节点进行传输数据；具体包括：步骤2.1，当前节点会根据节点传输向量表得到多条可能连通的传输路径；根据公式(4)，计算可以得到这些路径的传输概率；将这个路径的传输概率定义为完整传输概率值，它计算了从目前节点i到目标节点d的整条路径的传输概率，记为S(i,i+1,…,d)，公式(4)如下所示：S(i,i+1...d)=Πx=id-1P(x,x+1)---(4)]]>步骤2.2，在多条可供选择的路径中，根据路径的完整传输概率选择概率较高的路径进行传输任务，以此降低传输的失败率和数据的丢失率；首先根据得到的路径概率对所有路径由概率从高到低进行排序；若存在多于一条的路径的传输概率相等，且都是最大概率时，则比较这几条传输路径的传输跳数；否则选择概率最大的一条传输路径传输数据；步骤2.3，在比较传输路径的传输跳数时，先计算得到每条路径的总跳数，然后对这几条路径由跳数从低到高进行排序；若存在多于一条的路径的跳数相等，且都是最低跳数时，则比较这条传输路径的下一跳节点负载量；否咋选择跳数最少的一条传输路径传输数据；步骤2.4，在比较传输路径的下一跳节点负载量时，由节点相遇时相互交换的数据表中的节点负载量的值来判定，选择负载量最少的节点作为下一跳节点。若存在多个这样的节点，则选择多条这样的路径同时传输，增大数据的传输率。步骤3，在步骤2完后传输后，节点对存储在自身缓存中的数据进行管理。...

【技术特征摘要】
1.一种面向物联网应用的容迟网络路由方法，其特征在于，包括：步骤1，节点在移动过程中与其他节点相遇，并且相互交换传输向量表，更新彼此的相遇概率，并且对网络每两个节点之间的相遇概率进行重置，具体包括：步骤1.1，两个节点相遇后，首先相互交换传输向量表，根据公式(1)计算它们相遇概率，并存储在传输向量表中；将两个节点的相遇抽象为节点A与节点B相遇，那么其相遇概率记为P(A,B)∈[0,1]；当节点A携带着数据与节点B相遇时，节点A和节点B的传输概率可以根据公式(1)计算得出，其中,β∈(0.5,1)，是一个初始化的常数；P(A,B)old表示节点A与节点B前一次的相遇时的相遇概率；P(A,B)new则表示节点A与节点B本次相遇时的相遇概率，公式(1)如下所示：P(A,B)new＝P(A,B)old+[1-P(A,B)old]*β (1)步骤1.2，为了平衡整个网络中相遇概率值的变化，根据公式(2)重置网络中的所以节点相遇概率；假设网络中所有节点构成集合N，若i∈N，j∈N，则网络中任意两个节点的相遇概率为P(i,j)，其中P(i,j)old表示节点i和节点j最近一次相遇时的概率，即存储在传输向量表中的相遇概率值，公式(2)如下所示： P ( i , j ) = P ( i , j ) o l d 2 , ( i , j ∈ N ) - - - ( 2 ) ]]>步骤2，根据步骤1得到的整个网络节点的相遇概率，当前节点将从所有可供选择的传输路径中，选择合适更优的节点进行传输数据；具体包括：步骤2.1，当前节点会根据节点传输向量表得到多条可能连通的传输路径；根据公式(4)，计算可以得到这些路径的传输概率；将这个路径的传输概率定义为完整传输概率值，它计算了从目前节点i到目标节点d的整条路径的传输概率，记为S(i,i+1,…,d)，公式(4)如下所示： S ( i , i + 1 ... d ) = Π x = i d - 1 P ( x , x + 1 ) - - - ( 4 ) ]]>步骤2.2，在多条可供选择的路径中，根据路径的完整传输概率选择概率较高的路径进行传输任务，以此降低传输的失败率和...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛郁欣，周晨倩，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33