[發(fā)明專利]基于移動協(xié)助的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510220839.0
• 申請日: 2015-05-04
• 公開（公告）號: CN104780584A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭艦;李慧杰;劉唐;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W84/18
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于延遲容忍無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于移動協(xié)助的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由方法。

背景技術(shù)

近年來，為了滿足野生動物監(jiān)測、海洋監(jiān)測、車載網(wǎng)絡(luò)和便攜設(shè)備交換網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用的需求，延遲容忍傳感器網(wǎng)絡(luò)(Delay?Tolerant?Network,DTN)成為了新的研究熱點。但是由于網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點的隨機移動、網(wǎng)絡(luò)的間歇連通以及網(wǎng)絡(luò)拓撲的動態(tài)變化，使得延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)成為了一個研究的重點與難點。

目前，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中基站的位置是否固定，延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由方法主要有以下幾種：

1)固定基站?；诠潭ɑ鞠碌难舆t容忍網(wǎng)絡(luò)路由方法較多，基站大多位于網(wǎng)絡(luò)的中心位置。Vahdat?A等人在2000年提出了Flooding路由方法，該方法與某些傳染病的傳播方式類似，因而被稱為傳染性路由，也叫洪泛路由。每當兩個移動節(jié)點相遇時，移動節(jié)點互相交換隊列中的緩存消息，獲得對方節(jié)點隊列中自己缺少的那部分消息。PROPHET路由方法是Lindgren?A等人在2003年提出了第一個基于歷史信息的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由方法。作者認為：許多目標對象的移動行為不是完全隨機的，而是具有一定的規(guī)律性，如果兩個目標對象在過去的一段時間內(nèi)頻繁相遇，那么不久后兩個目標對象很有可能再次相遇。因此，節(jié)點的路由選擇是以鄰居節(jié)點在過去一段時間內(nèi)成功轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)記錄為依據(jù)。SRAD(Selective?Replication-Based?Data?Delivery)路由方法是延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中最早提出的基于運動狀態(tài)的路由方法之一，該方法根據(jù)節(jié)點的運動速度、運動方向以及節(jié)點與基站的距離三個因素計算節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸概率。

2)移動基站。ZebraNet?System是應(yīng)用于野生動物的監(jiān)測。在斑馬的生活區(qū)域20km×20km，研究員利用基站以車載的形式進行數(shù)據(jù)的采集?；臼紫劝凑辗叫温窂?km×5km運動，運動完一周后再按照方形路徑15km×15km運動，交替進行。移動基站每天工作3小時，從下午2點到下午5點，運動速度的范圍為8m/s到30km/h之間。一旦工作完3小時，基站立即停止工作，第二天從該位置重新開始。吳亞輝等人提出了基于狀態(tài)感知的路由方法(Situation-Aware?Routing?Method,SRAM)。該方法中基站與節(jié)點都是隨機移動的。該方法根據(jù)節(jié)點到基站的相對距離以及節(jié)點與基站的相對速度兩個方面計算數(shù)據(jù)的傳輸概率。

相比于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中固定基站網(wǎng)絡(luò)模型中的路由方法，基于移動基站的路由方法以一定的概率增大了節(jié)點與基站相遇的頻率，但是這種網(wǎng)絡(luò)模型的改進并沒有明顯提升網(wǎng)絡(luò)的性能。因為無論是固定基站或是移動基站，基站覆蓋的范圍總是固定的，網(wǎng)絡(luò)中所有的移動節(jié)點總是需要運動到基站附近時才能與基站通信，因此源節(jié)點仍然需要較多次數(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)才能將數(shù)據(jù)傳輸至基站，造成節(jié)點過快的能量消耗，影響網(wǎng)絡(luò)壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由方法的不足，提出了基于移動協(xié)助的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由方法。該方法利用移動協(xié)助的網(wǎng)絡(luò)模型，采用基于運動狀態(tài)的路由策略，有效地延長了網(wǎng)絡(luò)壽命、增大了數(shù)據(jù)傳輸成功率。該方法包括網(wǎng)絡(luò)模型的建立和數(shù)據(jù)路由兩個階段，具體步驟如下：

1)網(wǎng)絡(luò)模型的建立。本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)模型的建立包括網(wǎng)絡(luò)初始化、基站移動策略的實現(xiàn)以及緩存節(jié)點的部署三個部分。首先進行網(wǎng)絡(luò)初始化完成后，根據(jù)公式算出基站的固定移動軌跡半徑，根據(jù)公式計算需要部署的緩存節(jié)點的數(shù)量，根據(jù)公式計算緩存節(jié)點的初始能量，網(wǎng)絡(luò)模型如圖2所示。