[發明專利]用于容遲網絡和間歇連接網絡的節省節點能量的方法

無效

• 申請號: 200810153722.5
• 申請日: 2008-12-04
• 公開（公告）號: CN101414965A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 王欣;舒炎泰;金志剛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L1/22;H04L1/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮華

技術領域

本發明總體上涉及網絡通信技術領域，更具體地涉及一種DTN或ICN網絡上節省節點能量的方法。

背景技術

DTN或ICN網絡是一種完全由移動節點構成、節點分布密度稀疏、通常沒有持續的端到端連接的無線網絡。其中的移動節點既是主機又具備路由功能，負責發現和維護通往其他節點的路徑。但與典型的Ad?Hoc網絡不同，DTN或ICN中的數據傳輸采用轉發-緩存-轉發(Forward-Buffer-Forward)的異步傳輸模式，即當路由路徑出現中斷時，中間節點會將待轉發消息(由多個數據包組成的數據包組)暫時存儲在緩存器中，直到遇到其他合適的中間節點或者目的節點再將其轉發出去。這類網絡減輕了傳統無線網絡對節點通信范圍、節點密度和端到端路由的依賴，極大地擴展了無線網絡的應用。近年來，DTN和ICN被廣泛應用于行星際網絡(Inter-Planetary?Network)、戰場通信、游牧通信(Nomadic?Communication)、傳感器網絡、偏遠地區數據接入等通信服務中。

但是，DTN和ICN網絡中的移動節點大多都是移動便攜設備，這些設備通常都只由電池供電，電池能量有限，而且電池的充電或更換在一些應用場景中是不便的甚至是不可以的(如戰場通信和傳感器網絡)。當節點電池能量耗盡時，不能與其他節點進行有效通信。同時，隨著耗盡電量節點的增加，網絡中的節點就變得越來越稀疏，數據傳輸也越來越困難。因此，節點能量的消耗對DTN和ICN網絡性能起著決定性的作用，節能問題的研究對DTN和ICN網絡具有非常重要的意義。

對于DTN和ICN網絡中使用的網絡協議，現通用的標準大多基于投遞率或延時的考慮，在源節點和目的節點之間選取多個中間節點保存待傳輸消息的副本，通過源節點和中間節點的移動將待傳輸消息投遞給目的節點。其中最為典型的是“傳染病路由算法”，即源節點將產生的消息進行復制并傳遞給所有進入其通信范圍的節點，這些保留消息副本的節點再將消息進行二次復制并傳遞給它們所遇到的所有節點，最終至少一個消息副本可到達目的節點。由于DTN和ICN網絡中的消息傳輸是異步的，當一個消息副本到達目的節點時，網絡中存在的大量的消息副本不會被立即銷毀。這些副本會占用節點緩存器相當長的一段時間，甚至仍在節點間相互傳遞。這些“冗余”的消息副本不僅占用了節點的緩存空間，同時還造成了大量不必要的通信，浪費了大量的能量。因此，需要對路由協議進行能量有效的改進。

發明內容

本發明的目的是提供一種DTN和ICN網絡上的節能路由計算方法。該方法通過使用：對容遲網絡和間歇連接網路中消息的投遞狀態進行記錄，采用列表交換機制，在網絡層對節點緩存器進行主動維護，清除過期的冗余消息，以減少過期消息在網絡中的生存時間并最大限度地避免過期消息的復制，從而起到有效地降低節點能量消耗、延長節點工作時間、改善網絡性能和生存期的作用。該方法作為一種比較理想、節能效果好、實用性強的技術方案，能夠有效降低節點能耗，延長移動節點工作時間，實現整個DTN和ICN網絡性能的改善和生命期延長。

本發明采用如下的技術方案：一種用于容遲網絡和間歇連接網絡的節省節點能量的方法，其特征在于：包括下列幾個組成部分：

(1)源節點查詢節點鄰居表，若鄰居列表中存在目的節點信息，則傳輸此消息至目的節點，否則將該消息暫存于節點緩存器中；凡緩存器非空的節點周期性地發送探測信息，能夠相互通訊的節點之間利用該探測信息交換消息列表和消息投遞確認列表以確定緩存器中哪些消息需要進行交換。該過程主要包含以下幾個步驟：發送探測信息HELLO，接收探測信息HELLO，發送返回信息REPLY。

(2)當探測信息發送節點收到一個返回信息時，利用返回信息中攜帶的消息投遞確認列表對緩存器進行主動維護，更新消息投遞確認信息，并發送消息。

(3)通過節點在網絡中的移動，目的節點與一個中間節點相遇，該中間節點將消息成功傳輸給目的節點以后，該節點將相關記錄添加到本地保存的消息投遞確認列表中，并從緩存器中刪除該消息。

作為優選實施方式，上述方法的步驟(1)中，按下列步驟執行探測信息的發送和交互：

(11)緩存器非空的節點發送路由探測信息HELLO，該信息頭部包含megList字段和ACKList字段，megList字段記錄發送探測信息節點緩存器中所有消息信息的列表，ACKList字段記錄發送探測信息節點保存的消息投遞確認信息列表；