[發明專利]DTN或ICN網絡上自適應變概率轉發消息的方法

有效

• 申請號: 200910070828.3
• 申請日: 2009-10-16
• 公開（公告）號: CN101695179A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 金志剛;趙西滿;張賽男;趙傳棟
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04W28/00
• 分類號: H04W28/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于網絡通信技術領域，涉及一種DTN或ICN網絡中提高數據包投遞率和減 少節點能耗的自適應變概率轉發消息的方法。

背景技術

DTN或ICN網絡又被稱作延遲容忍網絡，間歇連接網絡，機會網絡等，是一種完全由移 動節點構成的稀疏無線網絡。在該網絡中，節點之間的鏈路間歇性中斷且中斷持續時間較長， 以至于在任意時刻源節點和目的節點間可能不存在路徑。這種網絡的產生，主要歸因于網絡 中路由器和節點的各種形式的移動性，另外，也可能是由網絡節點的電源管理或者節點之間 的干擾導致的鏈路中斷所引起的。DTN網絡成為近年來無線網絡研究的熱點問題，它的應用 實例主要有：星際網絡通信、偏遠地區的設備通信、稀疏傳感器網絡的通信等。

與典型的Ad?Hoc網絡不同，DTN網絡中數據的傳輸采用轉發-緩存-轉發 (Forward-Buffer-Forward)的異步傳輸模式，即當節點間的鏈路中斷時，中間節點將未轉 發出的消息暫存在自己的緩存器中，當遇到合適節點時再將儲存的消息轉發出去。DTN網絡 這種使用持久網絡內存儲設備來克服網絡連接間斷性的這種數據傳輸模式，在很大程度上擴 展了無線網絡的應用范圍，使其發揮出廣泛的應用優勢。

但是，在DTN網絡中，存在節點間缺乏持續連接、網絡節點分布稀疏、通信范圍小、 節點間距離大、數據包傳輸延遲大、鏈路丟包率高等缺點。針對這些特點，目前關于DTN網 絡的研究需要考慮以下幾個方面的問題：

1)存儲空間的有效利用

小型設備的存儲空間十分有限，而DTN網絡的路由大多基于復制，同一個數據包的備份 可能同時存在于不同的網絡節點。數據包的復制，可以提高投遞率，減小投遞延遲，但是卻 消耗了存儲空間。所以路由發送方和接收方應當采取高效合理的策略，使中間節點可以有足 夠的緩存空間存儲消息，應對時間較長的網絡間斷。

2)鏈路的帶寬

目前許多協議都假設帶寬是無限的，實際上實現高比特率的無線電通信依然十分昂貴。 節點的移動性限制了通信時間的長度，同一個消息在不同節點處的復制也浪費了網絡中的有 效帶寬。帶寬限制了每次節點相遇時通信的數據量，也關系到消息傳輸和丟棄的調度策略的 選擇。

3)節點的能量消耗

在DTN網絡中，節點大多是由電池供電的移動便攜設備，這些便攜設備的能量都非常 有限。網絡中的設備可能長時間運行在無人干預的情況下，難以得到能量補給，在一些場合 下，甚至根本無法獲得能量，而路由的建立和維護，節點信息的交換和維護、消息的發送接 收和存儲都需要消耗能量，因此理想的路由策略應當減少計算以及各種狀態信息和消息拷貝 的傳遞。

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”。這種路由方 法基于洪泛機制，不需要對網絡拓撲結構以及連通情況做出任何假設。這種算法在完成數據 包的投遞之前，會最大限度的在網絡中復制該數據包。源節點會將消息傳遞給接觸到的節點， 獲得消息備份的節點又會進一步將消息備份傳遞給還沒有該消息備份的鄰居節點，最終消息 在整個網絡蔓延開來。當目的節點獲得該消息備份時，投遞過程結束。這種方法在緩存無限 的情況下投遞率高，延遲最小，但網絡開銷過大，不適應于現實中資源有限的情況。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種在DTN或ICN網絡中提高數據包投遞率和減少節 點能耗的自適應變概率轉發消息的方法。

為此，本發明采用如下的技術方案：

一種DTN或ICN網絡上自適應變概率轉發消息的方法，用于提高數據包投遞率和減少 節點能耗的自適應變概率轉發消息，包括：

(1)通過設定時間間隔值定義近期相遇節點；

(2)節點記錄近期相遇節點的信息；

(3)依據該信息，當收到需緩存的消息后，節點統計近期相遇節點個數和該消 息在近期相遇節點中含有的拷貝數；

(4)通過已知的相遇節點數和消息備份數對該消息的局部復制密度進行計算 和記錄；

(5)節點收到對消息的請求信息后，按照下列方法確定局部復制密度確定消息 的轉發概率：

(a)當局部復制密度低時增大對消息的轉發概率；