專利名稱：一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中改進(jìn)效用路由的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤其涉及一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)(Delay Tolerant Networks, 簡稱DTN)中改進(jìn)效用路由的方法。
背景技術(shù)：
在DTN中，由于節(jié)點(diǎn)的密度較低，節(jié)點(diǎn)之間往往不存在端到端的路徑，這給DTN路 由帶來了巨大的困難。為了限制洪泛效應(yīng)，學(xué)者們提出了基于效用的Utility-based路由 協(xié)議，即Quality-based路由協(xié)議，簡稱效用路由。基于效用的路由協(xié)議選用部分效用值較 高，即質(zhì)量較高的節(jié)點(diǎn)作為消息轉(zhuǎn)發(fā)的對象，一方面，這樣可以降低路由的開銷，另一方面 又能保證較好的路由性能。為了區(qū)分出質(zhì)量好的節(jié)點(diǎn)和質(zhì)量差的節(jié)點(diǎn)，基于效用的路由協(xié)議需要設(shè)定一個(gè)閾 值，只有當(dāng)節(jié)點(diǎn)的效用大于閾值的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)才有可能成為中繼節(jié)點(diǎn)幫助轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)給目標(biāo) 節(jié)點(diǎn)。如果閾值設(shè)定得太高，很多效用值不高的節(jié)點(diǎn)就會(huì)被剝奪轉(zhuǎn)發(fā)消息的權(quán)利，使路由協(xié) 議的性能下降、消息傳輸?shù)臅r(shí)延變長；相反，如果閾值設(shè)定得太低，大量的節(jié)點(diǎn)會(huì)參與消息 轉(zhuǎn)發(fā)，致使網(wǎng)絡(luò)中消息副本的急劇增加，最終像洪泛路由一樣快速地耗盡網(wǎng)絡(luò)的可用資源。由此可見，閾值設(shè)定對網(wǎng)絡(luò)有很大的影響。然而，以往的研究工作大多集中在為具 體的應(yīng)用場景尋找合適的效用函數(shù)上，而忽略了閾值設(shè)定策略對網(wǎng)絡(luò)的影響。目前，在基于效用的路由協(xié)議中，設(shè)定閾值的主要策略是一致的閾值策略和非一 致的閾值策略兩種。一致的閾值策略為在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)定一個(gè)全局的閾值τ，也就是說，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的閾值 都相同，效用值大于或等于τ的節(jié)點(diǎn)稱為高質(zhì)量的節(jié)點(diǎn)，有可能成為消息轉(zhuǎn)發(fā)的中繼節(jié) 點(diǎn)。反之，效用值低于τ的節(jié)點(diǎn)稱為低質(zhì)量的節(jié)點(diǎn)，它們被剝奪了轉(zhuǎn)發(fā)消息的機(jī)會(huì)。如果 節(jié)點(diǎn)i和j相遇(即進(jìn)入彼此的通信范圍)，且節(jié)點(diǎn)i的效用值為Xi，節(jié)點(diǎn)j的效用值為 Xj，那么，節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)消息給j的條件為％ ^ τ，也就是說，節(jié)點(diǎn)j是個(gè)高質(zhì)量節(jié)點(diǎn)?！碌拈撝挡呗允且环N比較簡單的閾值設(shè)定方法，因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)區(qū)分高質(zhì)量節(jié)點(diǎn) 與低質(zhì)量節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)是相同的。然而，不同的節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)自己的要求設(shè)定不同的閾值，從 而選擇自己感興趣的高質(zhì)量節(jié)點(diǎn)作為轉(zhuǎn)發(fā)對象。學(xué)者們提出了很多種設(shè)定非一致閾值的方 法，其中最主要的有如下兩種類型較高的閾值轉(zhuǎn)發(fā)策略(Higher forwarding):我們假設(shè)節(jié)點(diǎn)i和j發(fā)生接觸，在較 高轉(zhuǎn)發(fā)的情況下，節(jié)點(diǎn)i將閾值Ti設(shè)為自己的效用值Xi。所以，節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)消息給節(jié)點(diǎn)j 的條件為>= Xi,也就是說，當(dāng)節(jié)點(diǎn)遇見不比自己效用值小的節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，消息轉(zhuǎn)發(fā)才 會(huì)發(fā)生。最高的閾值轉(zhuǎn)發(fā)策略(Highest Forwarding)受最優(yōu)停止理論(如選秘書問題) 的啟發(fā)，有學(xué)者提出了一種叫做授權(quán)轉(zhuǎn)發(fā)(Delegation forwarding)的路由協(xié)議。在授權(quán) 轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議中，如果節(jié)點(diǎn)i當(dāng)前遇見的節(jié)點(diǎn)j是到目前為止節(jié)點(diǎn)i遇見的效用值最高的 節(jié)點(diǎn)，那么節(jié)點(diǎn)i才會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)消息給節(jié)點(diǎn)j。因此，授權(quán)轉(zhuǎn)發(fā)也被稱為最高轉(zhuǎn)發(fā)策略。
通過理論分析，可知上面這些閾值設(shè)定策略的一些弊端弊端一對于一致的閾值策略和非一致的閾值策略，路由協(xié)議的總體開銷 都依賴于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，也就是說，這類路由協(xié)議在本質(zhì)上屬于洪泛路由協(xié)議 (Flooding-basedrouting protocols)。因此，在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)或者是資源非常受限的網(wǎng)絡(luò) 中，這類路由協(xié)議都不適用。弊端二對于較高轉(zhuǎn)發(fā)和最高轉(zhuǎn)發(fā)兩種策略，路由的開銷并沒有均勻分布在不同 的節(jié)點(diǎn)上，高質(zhì)量節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)比低質(zhì)量節(jié)點(diǎn)更重，這就造成了節(jié)點(diǎn)開銷不平衡的問題。高質(zhì) 量的節(jié)點(diǎn)耗盡可用資源之后，也就喪失了幫其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)消息的能力，使路由性能降低，如 果這些節(jié)點(diǎn)過早死亡，會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)更加稀疏。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中改 進(jìn)效用路由的方法(Constant Cost Quality-based Routing Protocol，簡稱 CCQR)，消除 以往基于效用的路由協(xié)議所帶來的高路由成本和節(jié)點(diǎn)路由開銷不均衡的問題，從而在保證 路由性能的情況下延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中改進(jìn)效用路由的方法，對于路由中節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j，節(jié)點(diǎn)i的 效用值為Xi，節(jié)點(diǎn)j的效用值為Xp所述節(jié)點(diǎn)i為存儲(chǔ)了消息M的源節(jié)點(diǎn)，M. num為消息M 的副本數(shù)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j通過移動(dòng)彼此發(fā)生接觸時(shí)，其工作步驟如下(1)判斷節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j是否滿足轉(zhuǎn)發(fā)前提條件，即至少滿足如下兩個(gè)條件中的一 個(gè)條件一節(jié)點(diǎn)j為消息M的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并且M. num ^≥1 ；條件二 Xj彡τ i，且M. num > 1，其中Ti為節(jié)點(diǎn)i的閾值；(2)對于滿足步驟⑴中的節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j，設(shè)定M. num = L，其中L為常整數(shù)，根 據(jù)所述路由采用的閾值策略確定節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)消息給節(jié)點(diǎn)j的方式若所述路由采用一致的
閾值策略，則節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)副本數(shù)為
權(quán)利要求
一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中改進(jìn)效用路由的方法，其特征在于對于路由中節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j，節(jié)點(diǎn)i的效用值為xi，節(jié)點(diǎn)j的效用值為xj，所述節(jié)點(diǎn)i為存儲(chǔ)了消息M的源節(jié)點(diǎn)，M.num為消息M的副本數(shù)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j通過移動(dòng)彼此發(fā)生接觸時(shí)，其工作步驟如下(1)判斷節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j是否滿足轉(zhuǎn)發(fā)前提條件，即至少滿足如下兩個(gè)條件中的一個(gè)條件一節(jié)點(diǎn)j為消息M的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并且M.num≥1；條件二xj≥τi，且M.num＞1，其中τi為節(jié)點(diǎn)i的閾值；(2)對于滿足步驟(1)中的節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j，設(shè)定M.num為常整數(shù)，根據(jù)所述路由采用的閾值策略確定節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)消息給節(jié)點(diǎn)j的方式若所述路由采用一致的閾值策略，則節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)副本數(shù)為的消息給節(jié)點(diǎn)j；若所述路由采用非一致的閾值策略，節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)副本數(shù)為的消息給節(jié)點(diǎn)j。FDA0000031508110000011.tif,FDA0000031508110000012.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中改進(jìn)效用路由的方法，其特征在于所述步 驟(1)中的條件二，節(jié)點(diǎn)i的閾值τ i根據(jù)所述路由采用的閾值策略確定若所述路由采用 一致的閾值策略，則Ti= τ，其中τ為全局的閾值；若所述路由采用較高的閾值轉(zhuǎn)發(fā)策 略，則Ti = xi;若所述路由采用最高的閾值轉(zhuǎn)發(fā)策略，則Ti初始為Xi，在確定時(shí)刻為節(jié)點(diǎn) i在所述確定時(shí)刻以前包括所述確定時(shí)刻的所有移動(dòng)過程中，接觸到的所有節(jié)點(diǎn)中的效用 值最高的節(jié)點(diǎn)的效用值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中改進(jìn)效用路由的方法，其特征在于當(dāng)節(jié)點(diǎn) i和節(jié)點(diǎn)j通過移動(dòng)彼此發(fā)生接觸時(shí)，存在其他與節(jié)點(diǎn)i發(fā)生接觸的節(jié)點(diǎn)，則首先根據(jù)步驟 ⑴選擇出所有滿足轉(zhuǎn)發(fā)前提條件的節(jié)點(diǎn)，并對選擇出的節(jié)點(diǎn)按照效用值由高到低的順序， 依次根據(jù)步驟(2)將節(jié)點(diǎn)i中的消息轉(zhuǎn)發(fā)給各個(gè)節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中改進(jìn)效用路由的方法，該方法包括如下步驟(1)判斷節(jié)點(diǎn)是否滿足轉(zhuǎn)發(fā)前提條件；(2)根據(jù)路由采用的閾值策略轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)信息。本發(fā)明提供的一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中改進(jìn)效用路由的方法中，該方法的路由開銷是可調(diào)的常量，不會(huì)產(chǎn)生高路由成本問題；并且該方法基于節(jié)點(diǎn)的效用值進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)，并且通過合理的消息副本分發(fā)策略緩解了路由開銷不均衡的問題；尤其適用于大規(guī)模和節(jié)點(diǎn)資源受限的網(wǎng)絡(luò)中。
文檔編號H04L12/56GK101997775SQ20101053877
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者吳小兵, 李韜, 陳貴海 申請人:南京大學(xué)