一种基于社会效用度机制的机会网络路由方法技术

本发明专利技术公开了一种基于社会效用度机制的机会网络路由方法，涉及网络路由技术领域；针对网络中节点移动表现出来的社会性提出了基于社会效用度的机会网络路由方法。在相遇时间间隔效用复制阶段，源节点根据其与候选节点的相遇历史信息的效用度，将消息复制给最佳候选节点。在生存时间复制阶段，节点根据消息剩余的生存时间将消息复制给候选节点。在社会排名复制阶段，节点根据效用度排名进行复制。该方案考虑了节点之间的相遇时间间隔效用度，选取具有更好投递潜力的节点转发消息，从而提高路由的投递性能。另外，根据节点的社会排名效用度，动态分配消息副本数，使得效用度高的节点承担较多的转发任务，以此来平衡网络开销。

【技术实现步骤摘要】
一种基于社会效用度机制的机会网络路由方法
本专利技术涉及网络路由
，具体涉及一种基于社会效用度机制的机会网络路由方法。
技术介绍
机会网络/容忍时延网络(DTN，Delay-TolerantNetworking)是一种最近兴起的网络体系，也被称为时延网络、受限网络、容断网络和机会网络。机会网络的源节点与目的节点之间没有提前设计好的路径存在，它是通过节点的无规律移动与节点间的碰撞带来的相遇机会来将信息进行传播的，是时延和分裂的容忍性自组织网络。容忍时延网络具有自己独特的路由模式来实现通信，采用的是“存储-携带-转发”的传播方式。因为容忍时延网络能够处理程度时延甚至是中断这些已有无线网络难以解决的问题，能够满足条件恶劣环境下的信息传输，所以其主要应用于基础通信设施缺乏，通信环境恶劣以及某些突发场合中。基于转发策略的路由算法：直接传输算法(DirectDelivery，DD)，该算法原理可以叙述为消息在网络中传输时，节点并不对消息数据分组进行复制，源节点仅在遇到目标节点时将才消息发送出去。DD算法的投递率较低，传输时延大。基于泛洪复制策略的路由算法：Epidemic算法也被称为传染式算法，顾名思义，其实质就是网络中消息数据分组在传输的过程中，每个节点都会把消息复制一份传送给与自己相遇到的所有节点。Epidemic算法大量复制消息造成高的路由开销。基于副本复制受限策略的路由算法：SprayAndWait路由算法，消息传输分为两个阶段。在Spray阶段，假设网络中的源节点A包含n个消息副本(n≤L)，当A遇到新的中继节点B时，将n/2个数据分组转发给B，自己剩余n/2数据分组。若n为奇数，则A将消息副本数的(n+1)/2传输给B，自身剩余消息副本数量的(n-1)/2。源节点和中继节点不断进行Spray阶段，最终全部发送节点都只拥有一个消息数组为止；然后进入Wait阶段，携带消息的源节点只有在遇到目的节点时，才将消息交付出去。SprayAndWait算法满目选择消息的下一跳，造成较大的传输时延。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于社会效用度机制的机会网络路由方法。一种基于社会效用度机制的机会网络路由方法，其特征在于包括效用度更新过程和节点社会排名过程，效用度更新过程具体为网络中节点i和节点j相遇，节点i是消息的携带者，节点d是消息转发的目标节点；包含以下步骤：步骤一：更新节点i和目的节点d的社会效用度Ui,d以及节点j和目的节点d的社会效用Uj,d度；首先给出消息M的一个附加符号TM，初始化为：步骤二：当消息生成后，如果Ni之前没有遇到Nd，TM就被初始化为+∞；如果Ni遇到过Nd，TM就被初始化为Ui,d；步骤三：当候选节点Nj包含关于Nj与目的节点Nd的效用度Uj,d时，当Nj有更大的可能遇到Nd时，使用条件(Ui,d<Uj,d)进行消息复制；步骤四：如果Nj已经有了消息M，由Ni和Nj同时携带的消息的TM值就会被更新为Ni和Nj中较小的值，此时节点i不会将消息发送给节点j；步骤五：当Nj不满足条件TM＞Uj,d时，此时根据条件进行消息复制，将消息中继给Nj使得Nj有机会遇到符合条件(Ui,d<Uj,d)的其他节点；步骤六：当Nj不满足条件TM＞Uj,d时，选用来衡量生存时间复制节点转发的紧急度，当紧急度时，进行洪泛转发提高投递可能性；步骤七：如果当时，消息有可能在生存时间内投递到目的节点，投递愿望并不强烈，因此，继续根据效用度来进行复制；步骤八：如果候选节点Nj从未与目的节点相遇；则对节点进行排名，节点会将消息副本有条件的转发给合适的节点；步骤九：如果消息副本已成功传送，则须在网络中删除此消息的其他副本，给未被传递的消息释放缓存空间；步骤十：采用动态发送消息副本数的方法来避免消息大量冗余；公式(2)中，mt代表Ni中消息M副本的数量，Reg(Ni)代表消息携带节点效用度Ni的社会排名。本专利技术的有益效果在于：本专利技术针对节点之间存在社会关系的社会网络的应用场景，充分考虑网络中节点社会性，设计一种高效、可靠的基于相遇时间间隔的路由算法。该路由算法以时变网络模型为依据，通过利用节点之间的相遇时间间隔效用度来准确预测节点之间的相遇机会来优化消息转发决策，并适当限制了消息副本的转发数量，从而能够有效提高数据传输效率和网络性能。相比于现有的典型的路由算法，基于社会效用度的机会预测多副本路由算法可以在社会网络环境下提高消息投递率，降低投递时延和控制开销。另外，该专利技术不受限于具体的地理环境，在不同的城市环境下均表现出良好的性能，具有良好的环境自适应性。附图说明图1为本专利技术机会网络存储-携带-转发原理图；图2为本专利技术节点相遇时间间隔计算示意图；图3为本专利技术基于社会效用度的机会网络路由协议流程图；图4为本专利技术机会网络路由仿真场景实验图；图5为本专利技术仿真平台工作简化流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。具体实施方式一：一种基于社会效用度机制的机会网络路由方法，在基于社会效用度的机会网络路由协议中，两个节点根据各自与消息目的节点的相遇时间间隔效用度来预测信息传输的下一跳以此作为决策依据，选择具有更高社会排名的中继节点作为下一跳，并且根据节点的社会效用度动态分配消息副本数量，从而对路由转发过程进行优化。具体来说，基于社会效用度的路由算法的消息投递过程主要包括以下实施步骤。步骤1：网络中的源节点生成初始消息副本，首先判断源节点遇到的节点是否为其目的节点。如果是，直接将消息发送给目的节点，然后删掉该消息的其他副本。如果不是，则转到步骤2。步骤2：不同的相遇持续时间和相遇时间周期可能会导致相同的相遇间隔，因此，我们采用他们的相遇次数Ci,j来加权(Ti,j-Di,j)的值，将效用度Ui,j定义为：公式(3)中，H是当前相遇次数。更新效用度。步骤3：更新节点i和目的节点d的社会效用度Ui,d以及节点j和目的节点d的社会效用Uj,d度。此外，给出消息M的一个附加符号TM，初始化为：步骤4：当消息生成后，如果Ni之前没有遇到Nd，TM就被初始化为+∞，这意味着传输可能性最小。如果Ni遇到过Nd，TM就被初始化为Ui，d。。步骤5：当候选节点Nj包含关于Nj与目的节点Nd的效用度Uj,d时，路由进入效用复制阶段。如果节点i，j之间的效用度大于节点i，d之间的效用度，则节点i将消息转发该节点j。步骤6：假设源节点携带的消息数为mi，源节点将副本数的转发给中继节点，剩下的依然携带。同时更新效用值Ui,j，如果Ui,d小于Uj,d则转到步骤4。否则，返回到步骤2。步骤7：根据条件(节点相遇时间间隔效用度大于消息剩余生存时间)进行消息复制，意味着节点Ni在剩余寿命之内无法与目的节点Nd相遇，此时将消息中继给Nj使得Nj有机会遇到符合条件(具有更高效用度的中继节点)的其他节点。步骤8：如果节点携带的消息的剩余生命时间小于消息生存时间的十分之一，则节点根据泛洪策略转发消息。步骤9：如果候选节点Nj从未与目的节点相遇，本方法对节点进行社会排名，排名依据如公式(4)所示。公式(4)中，N1,N2,...,Nn是节点(车辆)，F(Ni)是链接到Ni的邻居的集合；f是阻尼因子，即在任何相遇中，节点之间的社本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于社会效用度机制的机会网络路由方法，其特征在于包括效用度更新过程和节点社会排名过程，效用度更新过程具体为网络中节点i和节点j相遇，节点i是消息的携带者，节点d是消息转发的目标节点；包含以下步骤：步骤一：更新节点i和目的节点d的社会效用度Ui,d以及节点j和目的节点d的社会效用Uj,d度；首先给出消息M的一个附加符号TM，初始化为：

【技术特征摘要】
1.一种基于社会效用度机制的机会网络路由方法，其特征在于包括效用度更新过程和节点社会排名过程，效用度更新过程具体为网络中节点i和节点j相遇，节点i是消息的携带者，节点d是消息转发的目标节点；包含以下步骤：步骤一：更新节点i和目的节点d的社会效用度Ui,d以及节点j和目的节点d的社会效用Uj,d度；首先给出消息M的一个附加符号TM，初始化为：步骤二：当消息生成后，如果Ni之前没有遇到Nd，TM就被初始化为+∞；如果Ni遇到过Nd，TM就被初始化为Ui,d；步骤三：当候选节点Nj包含关于Nj与目的节点Nd的效用度Uj,d时，当Nj有更大的可能遇到Nd时，使用条件(Ui,d<Uj,d)进行消息复制；步骤四：如果Nj已经有了消息M，由Ni和Nj同时携带的消息的TM值就会被更新为Ni和Nj中较小的值，此时节点i不会将消息发送给节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桐，汤孟博，周永哲，曹越，王希波，
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