一种基于邻域强连通性的移动自组网数据传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于邻域强连通性的移动自组网数据传输方法，包括：通过移动自组网的位置信息和速度信息判断一定时间区间内节点与节点之间的连通概率建立概率图网络模型；利用前述步骤中建立的概率图网络模型存储邻居节点集合及与邻居节点间的连通概率，并由此根据路由发现算法MDSR通过跳数和路由连通率发现路由，最终返回多条路由；根据移动自组网中节点的快速移动特性，基于邻域连通性进行节点集合的分簇，按簇分区段在已经发现的多条路由中对路由进行筛选，根据节点间的连通概率和节点及邻域间的连通性进行路由的选择，并基于选择的区段路由组合后形成一条完整的路由，最终完成数据的转发。本发明专利技术减少数据传输延时，提高了数据转发的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于邻域强连通性的移动自组网数据传输方法
本专利技术属于移动自组网领域，尤其涉及一种基于邻域强连通性的移动自组网数据传输方法。
技术介绍
近年来，移动自组网(MobileAdhocNetwork，MANET)越来越广泛的被应用到各行各业中。最初无线自组网设计路由算法时很多是围绕能量消耗进行的。但是现在越来越多的移动自组网的实际应用形式对能量消耗并不太关注，快速移动的条件如何可靠快速地传输数据才是问题的核心。例如车辆自组网，社交移动网，这些网络中的节点都可以提供持续的能量，但是对于数据传输的速度和可靠性却有更高的要求，因为这些网络的使用者是人，虽然是节点与节点之间传输数据，但是数据的使用者是持有节点的主人。这跟最初无线自组网的理论环境是有很大区别的。所以，假定网络中节点能量消耗不作为主要因素考虑时，对应的数据传输策略也需要相应改变。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术中的问题，本专利技术提出可减少数据传输延时、提高数据转发的可靠性的一种基于邻域强连通性的移动自组网数据传输方法。技术方案：一种基于邻域强连通性的移动自组网数据传输方法，包括以下步骤：(1)基于连通概率的网络建模，通过移动自组网的位置信息和速度信息判断一定时间区间内节点与节点之间的连通概率建立概率图网络模型；(2)利用步骤(1)建立的概率图网络模型存储邻居节点集合及与邻居节点间的连通概率，并由此根据路由发现算法MDSR通过跳数和路由连通率发现路由，返回多条路由；(3)根据移动自组网中节点的快速移动特性，基于邻域连通性进行节点集合的分簇，按簇分区段在步骤(2)中返回的多条路由中对路由进行筛选，根据节点间的连通概率和节点及邻域间的连通性进行路由的选择，并基于选择的区段路由组合后形成一条完整的路由，最终完成数据的传输转发。所述步骤(2)中的路由发现算法MDSR具体为：当源节点发起路由发现时，根据步骤(1)建立的概率图网络模型，节点广播信息(ID,x,y,v)，节点根据广播信息发现邻居节点后计算与邻居节点间的连通概率并记录在本地，节点i的邻居节点集记作N(i)，邻居节点之间通过应答的方式形成包含从源节点到终点的路由，目的节点返回多条路由；定义1：路由连通概率，假设路由L是由节点1,2,3,…,i构成的，p1,p2,…,pi-1为L包含的边的连通概率值，则路由L的连通概率定义为其中P(L)＝1时说明路由上相邻两个节点之间的距离都小于通信距离；根据节点的移动速度，设定跳数的阈值H和路由连通概率的阈值P；将同时满足两个阈值的路由返回源节点，并缓存所有满足条件的路由信息；当设定的路由连通性是1时，则退化为常规路由的选择。所述步骤(3)中基于邻域连通性进行节点集合的分簇具体为：从强连通的角度对路由进行区段划分，减少路由失效的概率；从图的连通性的角度，缓存的路由构成的图至少是1-连通图；假设通过步骤(2)发现并缓存的所有路由包含的节点记为V＝{1,2,…,k}，假设源节点为1，目标节点为k,则令C1＝N(1)∪{1}，C2＝N(k)∪{k}。令V'＝V\(V(C1)∪V(C2))，对任意节点j∈V'，如果|V(C1)∩N(j)|≥|V'∩N(j)|，或者|V(C2)∩N(j)|≥|V'∩N(j)|；为不失一般性，假设|V(C1)∩N(j)|≥|V'∩N(j)|成立，则令C1＝C1∪{j}，V'＝V\(V(C1)∪V(C2))，重复直到没有满足的节点为止；如果最终则结束分簇的过程，C1,C2即为最终的两个簇；如果则V'重复上述过程，直到所有节点被分到某个簇中为止；所述步骤(3)中根据节点间的连通概率和节点及邻域间的连通性进行路由的选择，具体为：假设所有的簇记作C1,C2,…,Cm，在每一个簇内进行路由选择；假设L1,L2,…,Lm分别是C1,C2,…,Cm优先选择的第一条路由，条件如下：P(Li)＝max{P(L)|L是簇Ci中的任意路由}式(1)且H(P(Li))＝min{H(P(L))|L是簇Ci中满足式(1)的任意路由}；L1,L2,…,Lm之间任选一条连通概率最大的边进行簇间消息的传递，形成簇内传输、簇间传输的循环结构，最终将簇内路由联合簇间路由构成了整条路由。有益效果：与现有技术相比，本专利技术所提供的方法更符合实际环境，路由发现和路由选择更具有针对性，本专利技术基于节点间的连通概率进行网络建模能更真实地仿真环境；利用节点的能量消耗不受限制的优势改进DSR得到路由发现算法MDSR；同时基于邻域连通性进行分簇，按簇分区段进行路由选择。最终可减少数据传输延时，提高了数据转发的可靠性。附图说明图1(a)、1(b)是本专利技术中的基于连通概率的网络建模示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的实施案例进行详细的描述；本专利技术所述的一种基于邻域强连通性的移动自组网数据传输方法，该方法包括：1、基于连通概率的网络建模，基于移动自组网的位置信息和速度信息判断一定时间区间内节点与节点之间的连通概率进行网络的建模；2、基于建立的概率图网络模型，存储邻居节点集合及与邻居节点间的连通概率，并由此根据提出路由发现算法MDSR得到多条路由，该算法主要基于DSR的思想，结合节点快速移动的移动自组网对能量消耗没有严格限制的优势改进得到，最终返回多条路由；3、根据移动自组网的快速移动特性，基于邻域连通性进行节点集合的分簇，按簇分区段在已经发现的多条路由中对路由进行筛选，根据节点间的连通概率和路由的连通概率进行路由的选择，并基于选择的路由组合后形成一条完整的路由，最终完成数据的传输转发。表1本专利技术所使用的相关参数(1)基于连通概率的网络建模。如图1(a)、1(b)所示，基于连通概率的网络建模方法不同于常规图模型的建立。图1(a)中圆圈表示网络中的节点，圆圈内的数字表示节点的标号，圆圈之间的虚线表示连接两点之间的直线，虚线上的数值表示两点之间的最短距离，单位为m。图1(b)与图1(a)不同之处在于把距离修改为了连通概率。假设通信半径为10m，且连通概率的阈值设置为0.6，则对于节点1与4来说，通信半径与其两者之间的距离比小于0.6，故该边不存在。节点与节点之间的关系不使用简单的0，1表示，而是使用连通概率值表示。令G＝(V,E,W)为建立的网络模型，其中V＝{v1,v2,…,vn}中的元素代表的是网络中的节点；E＝{e1,e2,…,em}中元素代表的是网络中节点与节点之间可能存在的边，两点之间存在一条边当且仅当两点之间连通概率不小于设定的阈；W＝{p1,p2,…,pm}中的元素代表的是两点之间存在一条边的连通概率值，且pi≥p,i＝1,2,…,m，是根据需要设定的阈值。定义1(连通概率)某两点之间的连通概率定义为其中R表示通信半径，d表示两点之间实际距离。可见，pi越大，发送数据成功率越高。这里的连通概率与一般意义上的概率值不同，允许超过1.如果限定pi不能超过1，且限定p＝1,则模型会退化为常规的图模型。(2)路由发现算法MDSR(ModifiedDynamicSourceRouting)。路由发现算法MDSR由DSR演变而来。核心思想受DSR启发，路由发现的第一次请求也是按需进行，但是它与DSR不同的是不以能量消耗为主要考虑因素，所以在路由发现时保存的信息更多，计算的信息更多。从而为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于邻域强连通性的移动自组网数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)基于连通概率的网络建模，通过移动自组网的位置信息和速度信息判断一定时间区间内节点与节点之间的连通概率建立概率图网络模型；(2)利用步骤(1)建立的概率图网络模型存储邻居节点集合及与邻居节点间的连通概率，并由此根据路由发现算法MDSR通过跳数和路由连通率发现路由，返回多条路由；(3)根据移动自组网中节点的快速移动特性，基于邻域连通性进行节点集合的分簇，按簇分区段在步骤(2)中返回的多条路由中对路由进行筛选，根据节点间的连通概率和节点及邻域间的连通性进行路由的选择，并基于选择的区段路由组合后形成一条完整的路由，最终完成数据的传输转发。

【技术特征摘要】
1.一种基于邻域强连通性的移动自组网数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)基于连通概率的网络建模，通过移动自组网的位置信息和速度信息判断一定时间区间内节点与节点之间的连通概率建立概率图网络模型；(2)利用步骤(1)建立的概率图网络模型存储邻居节点集合及与邻居节点间的连通概率，并由此根据路由发现算法MDSR通过跳数和路由连通率发现路由，返回多条路由；(3)根据移动自组网中节点的快速移动特性，基于邻域连通性进行节点集合的分簇，按簇分区段在步骤(2)中返回的多条路由中对路由进行筛选，根据节点间的连通概率和节点及邻域间的连通性进行路由的选择，并基于选择的区段路由组合后形成一条完整的路由，最终完成数据的传输转发。2.如权利要求1所述的基于邻域强连通性的移动自组网数据传输方法，其特征在于，所述步骤(2)中的路由发现算法MDSR具体为：当源节点发起路由发现时，根据步骤(1)建立的概率图网络模型，节点广播信息(ID,x,y,v)，节点根据接收广播信息发现邻居节点后计算与邻居节点间的连通概率并记录在本地，节点i的邻居节点集记作N(i)，邻居节点之间通过应答的方式形成包含从源节点到终点的路由，目的节点返回多条路由；定义1：路由连通概率，假设路由L是由节点1,2,3,…,i构成的，p1,p2,…,pi-1为L包含的边的连通概率值，则路由L的连通概率定义为其中P(L)＝1时说明路由上相邻两个节点之间的距离都小于通信距离；根据节点的移动速度，设定跳数的阈值H和路由连通概率的阈值P；将同时满足两个阈值的路由返回源节点，并缓存所有满足条件的路由信息；当设定的路由连通性是1时，则退化为常规路由的选择。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽丽，王慧斌，谭国平，李岳衡，李臣明，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32