專利名稱：Epidemic機(jī)制下基于優(yōu)先級的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)路由算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)會網(wǎng)絡(luò)路由算法，作用是使機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中某些數(shù)據(jù)包得到優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。
背景技術(shù)：
機(jī)會網(wǎng)絡(luò)是一種不需要在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間存在完整路徑，利用節(jié)點(diǎn)移動帶來的相遇機(jī)會實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的、時延和分裂可容忍的自組織網(wǎng)絡(luò)。機(jī)會網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)，它的節(jié)點(diǎn)不是被統(tǒng)一部署的，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和節(jié)點(diǎn)初始位置未進(jìn)行預(yù)先設(shè)置，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的路徑事先不能確定是否存在。機(jī)會網(wǎng)絡(luò)以“存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”模式逐跳傳輸信息實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間通信，其體系結(jié)構(gòu)與多跳無線網(wǎng)絡(luò)不同，它在應(yīng)用層與傳輸層之間插入一個被稱為束層的新的協(xié)議層。由于機(jī)會網(wǎng)絡(luò)能夠處理網(wǎng)絡(luò)分裂、時延等傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以解決的問題，能滿足惡劣條件下的網(wǎng)絡(luò)通信需要，其主要應(yīng)用于缺乏通信基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境惡劣以及應(yīng)對緊急突發(fā)事件的場合。在機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的許多應(yīng)用場景中，有區(qū)別對待不同節(jié)點(diǎn)的需要。如在災(zāi)難場景中，救援人員和普通民眾攜帶的智能設(shè)備共同構(gòu)成機(jī)會網(wǎng)絡(luò)，此時救援人員節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包應(yīng)得到優(yōu)先傳輸。再如在一些開放性的場景下，會有一些志愿節(jié)點(diǎn)加入到機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中。在有志愿節(jié)點(diǎn)參與的開放性機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)優(yōu)先保證網(wǎng)絡(luò)固有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的傳輸。上述場景要求機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)具有優(yōu)先級，部分節(jié)點(diǎn)以及這些節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包可以優(yōu)先使用網(wǎng)絡(luò)資源。評價機(jī)會網(wǎng)絡(luò)路由算法性能指標(biāo)的度量值主要有1.傳輸成功率傳輸成功率(Delivery Ratio)是在一定的時間內(nèi)成功到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包總數(shù)和源節(jié)點(diǎn)發(fā)出的需傳輸數(shù)據(jù)包總數(shù)之比，該指標(biāo)刻畫了路由算法正確轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的能力，是最重要的指標(biāo)。2.路由開銷路由開銷(Overhead)是指在一定時間內(nèi)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的總數(shù)，通常用所有成功到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包數(shù)與所有節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包總數(shù)之比來評價。路由開銷高，意味著節(jié)點(diǎn)大量地轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，會使網(wǎng)絡(luò)中充斥大量的數(shù)據(jù)包副本，增加數(shù)據(jù)包發(fā)生碰撞的概率，也會大量地消耗節(jié)點(diǎn)能量。3.傳輸延遲傳輸延遲(Delivery Delay)是數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)所需的時間，通常采用平均傳輸延遲來評價。傳輸延遲小意味路由算法傳輸能力強(qiáng)、傳輸效率高，也意味著在傳輸過程中將會占用較少的網(wǎng)絡(luò)資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種新的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)路由算法，該算法在Epidemic路由算法基礎(chǔ)上引入了優(yōu)先級機(jī)制，該機(jī)制可以在不對網(wǎng)絡(luò)總體性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響的前提下，優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級數(shù)據(jù)包。在機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中按照Epidemic路由算法轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，但數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時要滿足優(yōu)先級條件。有關(guān)優(yōu)先級的描述如下1.機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)具有發(fā)送和接收優(yōu)先級；2.節(jié)點(diǎn)可采用以下4種方式之一獲得初始優(yōu)先級(1)按照一定規(guī)則，通過聲明確定自己的優(yōu)先級；(2)通過對節(jié)點(diǎn)移動速度、接口數(shù)量、傳輸速率、傳輸范圍、轉(zhuǎn)發(fā)意愿、可用緩存大小、成功轉(zhuǎn)發(fā)概率等因素計算得到優(yōu)先級；(3)由管理員規(guī)定優(yōu)先級；(4)采用默認(rèn)優(yōu)先級。3.節(jié)點(diǎn)的發(fā)送優(yōu)先級隨時間的增加而增加，一旦節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)包被成功發(fā)送則該節(jié)點(diǎn)發(fā)送優(yōu)先級恢復(fù)到初始優(yōu)先級；4.數(shù)據(jù)包從始發(fā)源節(jié)點(diǎn)獲得初始優(yōu)先級，當(dāng)數(shù)據(jù)包在節(jié)點(diǎn)緩存區(qū)中存儲時其優(yōu)先級隨時間增加而增加，當(dāng)數(shù)據(jù)包被成功發(fā)送，數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級恢復(fù)為初始優(yōu)先級；5.當(dāng)源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送優(yōu)先級和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的接收優(yōu)先級之和大于閥值時發(fā)送源節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)包；6.當(dāng)源節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收優(yōu)先級之和大于閥值時發(fā)送數(shù)據(jù)包。Epidemic算法的可擴(kuò)展性較差，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大、網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包增加時，網(wǎng)絡(luò)性能會顯著下降。在開放性的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)有志愿節(jié)點(diǎn)加入后，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模隨之?dāng)U大，網(wǎng)絡(luò)中固有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包傳輸會受到影響。而采用基于優(yōu)先級的Epidemic算法可令機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中固有節(jié)點(diǎn)具有較高優(yōu)先級，保證固有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的優(yōu)先傳輸。換言之，若僅對固有節(jié)點(diǎn)而言，基于優(yōu)先級的Epidemic算法可以保證機(jī)會網(wǎng)絡(luò)具有較好可擴(kuò)展性。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大時，導(dǎo)致Epidemic算法性能下降的主要原因是由于過度泛洪使網(wǎng)絡(luò)中充斥大量的數(shù)據(jù)包副本，大量網(wǎng)絡(luò)資源被消耗?；趦?yōu)先級的Epidemic算法抑制了低優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的傳輸，減少了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包副本的數(shù)量，在保證高優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包傳輸?shù)耐瑫r可以一定程度地改善網(wǎng)絡(luò)的總體性能。


圖1傳輸成功率比較圖2傳輸延遲比較圖3路由開銷比較
具體實(shí)施例方式以下對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。ONE (the Opportunistic Networking Environment) Τ ΜΨα^ΜΡ/ 涉及的路由算法。本發(fā)明模擬了攜有智能藍(lán)牙設(shè)備的行人步行于真實(shí)的城市場景中，以此來分析路由算法的性能。具體場景設(shè)置如表1所示t表1仿真場景設(shè)置
權(quán)利要求
1.一種基于優(yōu)先級策略的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)路由算法(在后面的敘述中簡稱為路由算法)，其特征在于，包括該路由算法的原理、參數(shù)和工作過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路由算法，其特征在于，該路由算法適用于有數(shù)據(jù)包需要優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)需求的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2所述的路由算法，其特征在于，在機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中按照Epidemic路由算法轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，但數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時要滿足優(yōu)先級條件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的路由算法，其特征在于，機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)具有發(fā)送和接收優(yōu)先級。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的路由算法，其特征在于，機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)可采用如下4種方式之一獲得初始優(yōu)先級，分別是按照一定規(guī)則，通過聲明確定自己的優(yōu)先級；通過對節(jié)點(diǎn)移動速度、接口數(shù)量、傳輸速率、傳輸范圍、轉(zhuǎn)發(fā)意愿、可用緩存大小、成功轉(zhuǎn)發(fā)概率等因素計算得到優(yōu)先級；由管理員規(guī)定優(yōu)先級；采用默認(rèn)優(yōu)先級。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的路由算法，其特征在于，節(jié)點(diǎn)的發(fā)送優(yōu)先級隨時間的增加而增加，一旦節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)包被成功發(fā)送則該節(jié)點(diǎn)發(fā)送優(yōu)先級恢復(fù)到初始優(yōu)先級。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的路由算法，其特征在于，數(shù)據(jù)包從始發(fā)源節(jié)點(diǎn)獲得初始優(yōu)先級，當(dāng)數(shù)據(jù)包在節(jié)點(diǎn)緩存區(qū)中存儲時其優(yōu)先級隨時間增加而增加，當(dāng)數(shù)據(jù)包被成功發(fā)送， 數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級恢復(fù)為初始優(yōu)先級。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的路由算法，其特征在于，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送優(yōu)先級和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的接收優(yōu)先級之和大于閥值時發(fā)送數(shù)據(jù)包。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的路由算法，其特征在于，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的接收優(yōu)先級之和大于閥值時發(fā)送數(shù)據(jù)包。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)會網(wǎng)絡(luò)路由算法，本發(fā)明的作用是不對網(wǎng)絡(luò)總體性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響的前提下，使機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包得到優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。在本發(fā)明中，通過對節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級和時間因子的設(shè)置可有效減少網(wǎng)絡(luò)中低優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包副本的存在，大幅度改善高優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)的性能。恰當(dāng)?shù)倪x取時間因子可在大幅度提高高優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)性能的同時，一定程度上改善網(wǎng)絡(luò)的總體性能。當(dāng)時間因子較大時，盡管高優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)性能的大幅度提高要以犧牲網(wǎng)絡(luò)總體性能為代價，但這也為機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的某些應(yīng)用場景提供了折衷的手段。
文檔編號H04W40/02GK102421161SQ20121000036
公開日2012年4月18日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者孫踐知, 張迎新, 蔡強(qiáng), 譚勵 申請人:北京工商大學(xué)