[發明專利]基于DTN算法的網絡節點預測方法和裝置

有效

• 申請號: 201710006237.4
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN106714265B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 任勇;張鑫;姜春曉;王景璟;郭強;王新
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04W40/12
• 分類號: H04W40/12;H04W40/18;H04B7/185
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 唐維虎

本發明提供了一種基于DTN算法的網絡節點預測方法和裝置，涉及衛星通信的技術領域，該方法包括：預測目標空間網絡中任意兩個相鄰節點的下一次相遇時間；根據預測到的下一次相遇時間確定目標傳輸路徑，其中，目標傳輸路徑為起始節點經過中間節點向目的節點傳輸數據包的路徑；通過代價函數對目標傳輸路徑的傳輸性能進行風險評估，以根據評估結果在目標傳輸路徑中確定最優傳輸路徑，其中，傳輸性能包括以下至少之一：使用目標傳輸路徑進行傳輸時數據的交付概率，使用目標傳輸路徑進行數據傳輸時數據傳輸的延遲時間，使用目標傳輸路徑進行數據傳輸時網絡資源的利用率，解決了現有技術中通過空間網絡進行信息傳輸時，傳輸效率較慢的技術問題。

技術領域

本發明涉及衛星通信的技術領域，尤其是涉及一種基于DTN算法的網絡節點預測方法和裝置。

背景技術

隨著航天技術、通信技術和傳感器技術等的發展，現在的空間網絡正逐漸向著立體化、一體化和異構化的方向發展，但是如何有效地將太空中的衛星網絡和地面種類繁多的異構網絡連接在一起，成了國家和學術界密切關注的問題。空間網絡可以很好地實現這個目的，它將不同種類的異構網絡納入統一的框架中，便于進行信息的整合與分析、資源的劃分與利用；此外，空間網絡還可以綜合考慮組網問題和用戶的網絡接入問題等。

空間網絡包括星際網絡、星地網絡和地面網絡三部分。空間網絡與傳統網絡相比，空間網絡更為復雜，具有拓撲結構多變、網絡異構性強、傳輸延遲大、信道干擾強等一系列問題，這對空間網絡的路由帶來了很大問題。

空間網絡面臨著網絡異構性強、傳輸延遲長、鏈路丟包率高等一系列挑戰，這對空間網絡的路由帶來了巨大的挑戰。現有的地面路由算法不能很好地適應空間網絡的實際需求。而近些年學術界提出的容遲容斷網絡(Delay and Disruption-Tolerant Networking，簡稱DTN)的概念，卻能夠比較好地解決這個問題。容遲容斷網絡和傳統的TCP/IP協議棧相比，DTN在TCP層和應用層之間加了一個束層，它負責對節點收到的信息進行存儲，這樣DTN的每個節點都具有了“存儲-轉發”的功能，這可以很好地適應長傳輸延遲、高誤碼率的網絡環境。在DTN中，基本的數據單元是“束”，它可以將多個TCP消息進行合并，可以很到地應對高傳輸延遲的問題。在DTN中，數據的轉發采取保管傳輸，即為了確保可靠傳輸，要求每個節點對信息負責，但一旦信息被傳送出去，那么就由下一個節點對這個信息負責；這樣做的好處是即使出現了丟包需要重傳，也只需要從上一跳開始重傳，這樣可以很好地應對鏈路距離長、傳輸延遲大的問題。

DTN的路由算法具有很大的挑戰性，因為節點的運動性會導致網絡拓撲結構動態變化，傳統的計算機網絡協議很難適用。同時，由于DTN為我們帶來了新特性，傳統的無線自組織網絡協議也并不完全適用。為了進一步提高空間路由協議的高效性和可行性，必須設計符合空間網絡特點的路由協議。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于DTN算法的網絡節點預測方法和裝置，以緩解現有技術中通過空間網絡進行信息傳輸時，傳輸效率較慢的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種基于DTN算法的網絡節點預測方法，包括：預測目標空間網絡中任意兩個相鄰節點的下一次相遇時間，其中，所述目標空間網絡中包括起始節點，中間節點和目的節點，所述起始節點通過所述中間節點向所述目的節點傳輸數據包；根據預測到的所述下一次相遇時間確定目標傳輸路徑，其中，所述目標傳輸路徑為所述起始節點經過所述中間節點向所述目的節點傳輸所述數據包的路徑，所述目標傳輸路徑的數量至少為一個；通過代價函數對所述目標傳輸路徑的傳輸性能進行風險評估，以根據評估結果在所述目標傳輸路徑中確定最優傳輸路徑，其中，所述傳輸性能包括以下至少之一：使用所述目標傳輸路徑進行傳輸時數據的交付概率，使用所述目標傳輸路徑進行數據傳輸時數據傳輸的延遲時間，使用所述目標傳輸路徑進行數據傳輸時網絡資源的利用率。