一种基于模糊推理的容忍延迟网络路由方法技术

本发明专利技术提供一种基于模糊推理的容忍延迟网络路由方法，其具体操作过程如下：每个节点动态维护着一张邻居节点表NNT，存放着当前在节点通信范围内的邻居节点，并按照启发式信息值的大小对其进行排序，每当有节点进入或者离开自己的通信范围，该表都会自动按照模糊推理系统的规则更新；网络中每产生一个数据包，源节点便拥有该数据包的

A routing method for tolerance delay network based on fuzzy reasoning

The invention provides a network routing method for fuzzy reasoning based on delay tolerant, the specific operation process is as follows: dynamic each node maintains a neighbor table NNT, stored in the current node communication range of neighbor nodes, and in accordance with the heuristic information value on the ranking, whenever there is entering or leaving the communication node the scope of their own, the table will automatically according to the fuzzy inference system rules to update the network; for every packet, the source node will have the packet

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊推理的容忍延迟网络路由方法
本专利技术涉及计算机通信
，具体的说是一种在传输成功率和平均延迟方面取得好效果、基于模糊推理的容忍延迟网络路由方法。
技术介绍
路由算法是影响整个通信系统有效通信的首要前提。传统的路由算法假设在数据包传递前，源节点和目的节点间已存在了一条端到端的路径，而这样的路径并不一定总是可用的。本研究中，节点在三维空间飞行时通常有着较快的速度和较大的惯性，加之可能部署在敌对环境中，不可预测的外部条件和故意的人为干扰都可能使得刚刚稳定的连接变得不可靠和难以信赖。在分布式的任务执行过程中，节点个体也很容易与节点群脱离开来。因此，可用通信链路的产生总是不确定的，需要一种自适应的动态路由算法来维持正常的网络通信。图1表示的是一次简单的部署过程示意图。8个空中节点分为两组悬停在不同的高度，如图1（a）。每个球的球心表示了悬浮的节点个体。球半径表示个体通信距离的一半。当两个球相交时，表示个体之间距离满足通信条件，从而产生了一条可用的链路连接。该立方体结构收到来自基站的“环状感知”命令后，将会执行一个自我规划部署的过程，如图1（b）-图1（f）。尽管是一个简单的部署命令，可以看到空中载体比起地面的移动单元，更加容易形成不稳定的拓扑结构。除了空中不可控的高速度带来的惯性等内部原因外，GPS设备的误差偏移以及突然的空气扰动环境都有可能对拓扑结构产生影响。容迟容断网络（Delay/DisruptionTolerantNetwork，DTN）的提出就是为了解决此类问题：（1）在数据源和目的地之间并不总是存在可用的端到端路径；（2）节点对之间的最大往返时间有时候太长；（3）端到端的分组丢失率较大。KenvinFall在SIGCOMM’03提出了该种面向受限网络的“容忍延迟的面向消息的覆盖层体系结构”，简称容迟网络。DTN网络适用于那些由于节点分布稀疏，或者快速移动造成的拓扑结构变化剧烈，端到端路径不稳定的情景。DTN是基于消息（Message）交换的。它的体系结构不同于传统的Internet体系结构，引入了一个所谓的“捆绑层”，以此来解决容迟网络中的问题。DTN是面向异步消息传输的覆盖网，捆绑层操作在不同网络的传输层上，提供和Internet网关相似的功能，但有很大区别，因为它聚集在虚消息转发而不是分组交换。由于传统的网络协议都基于端到端的通信机制，也就是说两个节点在开始通信之前已经搭建起了一条完整的通信链路，同时这些协议都假定数据帧在节点间的往返时间不能太长以及数据包或分组的丢失率较小。但是在新型的容忍延迟网络中，由于节点不断快速移动，拓扑结构处于不稳定的状态，节点通信时很难搭建起完整的通信链路。因此数据的传输只能采用“存储-携带-转发”（Store-Carry-and-Forward）的模式进行，类似于容迟容断网络（Delay/DisruptionTolerantNetwork）。容迟网络将链路的断开和拓扑结构的分割看成是一种协议前提和规则，而不是一种偶然异常。空中移动的传感器节点需要在链路不稳定的恶劣环境下通信。移动节点进入对方的射频范围内，便有了交换数据包的机会。路由模块检测节点本身是否已经收到该数据包或者本身就是数据包的目的地。若是，则选择丢弃或接收；否则，根据路由策略进行转发。本专利技术提出的模糊路由算法（FuzzyRoutingAlgorithm,FRA）也是基于容迟网络的背景，提出了新的路由策略。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种降低企业运营成本、节约存储空间的基于模糊推理的容忍延迟网络路由方法。本专利技术的技术方案是按以下方式实现的，该一种基于模糊推理的容忍延迟网络路由方法，其实现过程为：一、每个节点动态维护着一张邻居节点表NNT，存放着当前在节点通信范围内的邻居节点，并按照启发式信息值的大小对其进行排序，每当有节点进入或者离开自己的通信范围，该表都会自动按照模糊推理系统的规则更新；二、网络中每产生一个数据包，源节点便拥有该数据包的个备份，此后每当有接触发生时，当前节点选择其NNT中的前个节点作为接收节点进行数据包的转发；若表中节点总数，则所有个邻居节点都将得到转发的机会，整个过程中，每个节点传递个数据包的备份，自己的副本数更新为；三、若节点自身副本数小于欲传递邻居节点数，则从NNT选择个最大值的邻居节点，每个节点传递一个数据包的副本；当时，则采取直接交付策略，即直到遇见目的节点才进行数据包的传递。所述步骤二的传递过程中，若有新的邻居节点移动到自身的通信范围内，且它能排入NNT的前N位，则NNT动态更新，节点停止对第位邻居，即处于转发过程中的启发式信息值最小的节点的传递，并转发给新节点；如果正在接受数据包的邻居节点由于拓扑变化的原因中止了当前正在进行的传递，则发送节点动态更新NNT，原来处于第位的节点前移至第位并获得转发机会。所述步骤一中模糊推理系统的规则建立包括以下步骤：1）输入输出变量模糊化：选取两个易获取的参数做为局部网络状态的度量值，然后根据似然推理求出局部启发式信息，并做为路由决策的评判标准；将启发式信息HI作为模糊推理系统的输出，该启发式信息从高到低，依次分为5级：非常高、高、中、低、非常低；2）建立模糊控制规则：该规则使用Mamdani模型，每一条控制规则都是一条模糊条件语句；3）模糊输出清晰化：选取中位数法来获得启发式信息的精确值。所述步骤1）中易获取的参数是指聚集度CD和相对速度RVD，其中聚集度CD表示了以候选节点为中心的局部密度，该聚集度CD的取值为该节点的邻居节点总数，该聚集度的选取过程为：首先确定CD的论域；然后采用梯形隶属函数，将CD分级，并确定每级对应该论域上的模糊集，即低、中、高；相对速度表示节点之间速度的空间夹角，其中发送节点和候选节点的速度夹角越小，RVD值越小，当方向完全相反，成180度时，RVD值达到最大值，该相对速度的选取过程为：将节点对速度方向平移到同一平面内计算它们的夹角，便可得到RVD值，该RVD值采用三角形隶属函数，将RVD分为5级，每级对应论域上的模糊集，即非常低、低、中、高、非常高。所述步骤2）中模糊条件语句是指：若CD是低，且RVD是非常低，则HI是非常低；若CD是低，且RVD是低，则HI是非常低；若CD是低，且RVD是中，则HI是低；若CD是低，且RVD是高，则HI是中；若CD是低，且RVD是非常高，则HI是高；若CD是中，且RVD是非常低，则HI是非常低；若CD是中，且RVD是低，则HI是低；若CD是中，且RVD是中，则HI是中；若CD是中，且RVD是高，则HI是高；若CD是中，且RVD是非常高，则HI是非常高；若CD是高，且RVD是非常低，则HI是低；若CD是高，且RVD是低，则HI是中；若CD是高，且RVD是中，则HI是高；若CD是高，且RVD是高，则HI是非常高；若CD是高，且RVD是非常高，则HI是非常高。本专利技术与现有技术相比所产生的有益效果是：本专利技术的一种基于模糊推理的容忍延迟网络路由方法适用于新动态环境的通信协议，来屏蔽底层的网络细节，为上层的协同应用程序提供统一的接口，以便于节点更好地进行信息方面的交互，而不要因为高耦合特性使得任务分配失败或者执行发生偏差，实用性强，易于推广本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模糊推理的容忍延迟网络路由方法，其特征在于其实现过程为：步骤一、每个节点动态维护着一张邻居节点表NNT，存放着当前在节点通信范围内的邻居节点，并按照启发式信息值的大小对其进行排序，每当有节点进入或者离开自己的通信范围，该表都会自动按照模糊推理系统的规则更新；模糊推理系统的规则建立包括以下步骤：步骤1)输入输出变量模糊化：选取两个易获取的参数做为局部网络状态的度量值，然后根据似然推理求出局部启发式信息，并做为路由决策的评判标准；将启发式信息HI作为模糊推理系统的输出，该启发式信息从高到低，依次分为5级：非常高、高、中、低、非常低；步骤2)建立模糊控制规则：该规则使用Mamdani模型，每一条控制规则都是一条模糊条件语句；步骤3)模糊输出清晰化：选取中位数法来获得启发式信息的精确值；步骤二、网络中每产生一个数据包，源节点便拥有该数据包的L个备份，此后每当有接触发生时，当前节点选择其NNT中的前N个节点作为接收节点进行数据包的转发；若表中节点总数T＜N，则所有T个邻居节点都将得到转发的机会，整个过程中，每个节点传递Lold/min(N,T)个数据包的备份，自己的副本数更新为Lnew＝Lold/min(N,T)；步骤三、若节点自身副本数Lold小于欲传递邻居节点数，则从NNT选择Lold‑1个最大值的邻居节点，每个节点传递一个数据包的副本；当Lold＝1时，则采取直接交付策略，即直到遇见目的节点才进行数据包的传递。...

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊推理的容忍延迟网络路由方法，其特征在于其实现过程为：步骤一、每个节点动态维护着一张邻居节点表NNT，存放着当前在节点通信范围内的邻居节点，并按照启发式信息值的大小对其进行排序，每当有节点进入或者离开自己的通信范围，该表都会自动按照模糊推理系统的规则更新；模糊推理系统的规则建立包括以下步骤：步骤1)输入输出变量模糊化：选取两个易获取的参数做为局部网络状态的度量值，然后根据似然推理求出局部启发式信息，并做为路由决策的评判标准；将启发式信息HI作为模糊推理系统的输出，该启发式信息从高到低，依次分为5级：非常高、高、中、低、非常低；步骤2)建立模糊控制规则：该规则使用Mamdani模型，每一条控制规则都是一条模糊条件语句；步骤3)模糊输出清晰化：选取中位数法来获得启发式信息的精确值；步骤二、网络中每产生一个数据包，源节点便拥有该数据包的L个备份，此后每当有接触发生时，当前节点选择其NNT中的前N个节点作为接收节点进行数据包的转发；若表中节点总数T＜N，则所有T个邻居节点都将得到转发的机会，整个过程中，每个节点传递Lold/min(N,T)个数据包的备份，自己的副本数更新为Lnew＝Lold/min(N,T)；步骤三、若节点自身副本数Lold小于欲传递邻居节点数，则从NNT选择Lold-1个最大值的邻居节点，每个节点传递一个数据包的副本；当Lold＝1时，则采取直接交付策略，即直到遇见目的节点才进行数据包的传递。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊推理的容忍延迟网络路由方法，其特征在于：所述步骤二的传递过程中，若有新的邻居节点移动到自身的通信范围内，且它能排入NNT的前N位，则NNT动态更新，节点停止对第N位邻居，即处于转发过程中的启发式信息值最小的节点的传递，并转发给新节点；如果正在接受数据包的邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛戎，何志平，刘璧怡，
申请(专利权)人：浪潮电子信息产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37