[發(fā)明專利]一種基于優(yōu)化控制信息生成方法的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由方法

在審

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• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107171962A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂宏武;王賀哲;吳芳;王慧強(qiáng);朱金美
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: H04L12/751
• 分類號: H04L12/751;H04L12/727;H04L12/709;H04B7/185
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)(DTN)路由方法，主要涉及一種基于優(yōu)化控制信息生成方法的DTN路由方法。

背景技術(shù)

對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)如OSI參考模型、Internet體系結(jié)構(gòu)、移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)等主要是解決傳輸時(shí)延小、錯(cuò)誤率低、節(jié)點(diǎn)間存在鏈路等情況。但是在災(zāi)難場景、偏遠(yuǎn)地區(qū)等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，這些傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)將不再適用。然而，傳輸時(shí)延大、錯(cuò)誤率高、資源受限等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境愈發(fā)普遍；DTN的出現(xiàn)很好地解決了如上問題。DTN是一種新型網(wǎng)絡(luò)，其不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，具有高延遲、高錯(cuò)誤率、低傳輸率、可能不存在端到端的連接通路等特性。

鑒于DTN的諸多特性，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”的方式無法滿足其通信，其采用“存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”的路由模式，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)在發(fā)現(xiàn)合適的中繼節(jié)點(diǎn)或目的節(jié)點(diǎn)之前將一直攜帶消息，并且消息一直由一個(gè)節(jié)點(diǎn)中繼至另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，除非該消息到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)或者被丟棄。因此，DTN中節(jié)點(diǎn)的通信主要是借助節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，利用網(wǎng)絡(luò)中功能完好的連通分支，盡最大可能將消息交付至目的節(jié)點(diǎn)。DTN為了實(shí)現(xiàn)“存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸層之上架構(gòu)了一個(gè)Bundle層，從而將傳統(tǒng)的“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”的路由模式轉(zhuǎn)換為“存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”的路由模式，以適應(yīng)高延遲、高錯(cuò)誤率、無端到端連接路徑的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

合理的DTN路由策略能夠利用DTN中有限的資源，根據(jù)一定的轉(zhuǎn)發(fā)策略進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)，使得在不增加網(wǎng)絡(luò)開銷的同時(shí)，提高網(wǎng)絡(luò)中消息成功交付的幾率。但是目前的DTN路由策略還存在很多不足，其主要面向網(wǎng)絡(luò)中資源不受限的環(huán)境，并未考慮網(wǎng)絡(luò)中資源受限或資源不均衡的情況；同時(shí)，在進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，消息轉(zhuǎn)發(fā)成功率較低并且網(wǎng)絡(luò)開銷較大。因此，亟需提出一種面向受限資源的DTN路由策略，使其根據(jù)資源的受限情況以及分布情況，實(shí)施消息的轉(zhuǎn)發(fā)。針對以上問題，本文提出一種基于OCIGM資源受限D(zhuǎn)TN路由策略，該路由策略可以利用局部節(jié)點(diǎn)資源進(jìn)行中繼節(jié)點(diǎn)選擇，并根據(jù)優(yōu)化控制信息進(jìn)行副本控制，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的整體性能較優(yōu)的目的。

文獻(xiàn)《Dynamic Replication and Forwarding Control Based on Node Surroundings in Cooperative Delay-Tolerant Networks》中，Nishiyama H等人指出協(xié)作DTN可以通過將遠(yuǎn)離基站的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的消息以多跳方式傳送至基站的這種形式擴(kuò)展另一些類型網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，該文章針對協(xié)作DTN，提出了一種環(huán)分布路由，根據(jù)源節(jié)點(diǎn)的周圍環(huán)境控制消息副本數(shù)量以及消息的轉(zhuǎn)發(fā)。Zhang L等人在《Mobility-aware routing in delay tolerant networks》中針對現(xiàn)有的路由算法未考慮節(jié)點(diǎn)空間信息的問題，其中空間信息是諸如在一個(gè)位置的駐留時(shí)間以及在節(jié)點(diǎn)相遇概率預(yù)測過程中的連接傳遞性等，提出了一種基于節(jié)點(diǎn)空間信息和節(jié)點(diǎn)連接傳遞性的路由策略。文獻(xiàn)《Exploiting Small World Properties for Message Forwarding in Delay Tolerant Networks》中，Wei K等人設(shè)計(jì)一種新型的消息交付度量單位表示節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)能力，并利用小世界特性設(shè)計(jì)中繼節(jié)點(diǎn)選擇規(guī)則，然后利用節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)能力及中繼節(jié)點(diǎn)選擇規(guī)則設(shè)計(jì)了一種基于代價(jià)效率的社會(huì)感知路由算法。文獻(xiàn)《Performance analysis of hop-limited epidemic routing in DTN with limited forwarding times》中，Yahui Wu等人為了減小網(wǎng)絡(luò)開銷，提出了一種跳數(shù)限制的傳染病路由算法，該路由算法限制節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)。文獻(xiàn)《Routing in delay tolerant networks with periodic connections》為了滿足不同網(wǎng)絡(luò)模型的需求，分析預(yù)測的多種級別，為不同類型的周期性連接提供不同的路由機(jī)制以此確保最早的交付時(shí)間和最小的跳數(shù)。

綜上所述，目前已有的DTN路由策略主要依靠節(jié)點(diǎn)間的相遇信息(比如相遇持續(xù)時(shí)間、相遇次數(shù)等)或者節(jié)點(diǎn)的某些特性(比如移動(dòng)速度、節(jié)點(diǎn)交付概率等)進(jìn)行消息傳輸，并未考慮資源受限或者資源不均衡的環(huán)境。然而，在DTN的諸多應(yīng)用場景中，往往存在著資源受限、資源不均衡的情況，比如災(zāi)難場景、偏遠(yuǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)等。同時(shí)，已有的DTN路由策略未對全局網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)做出判斷，使得全局網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與路由策略難以取得一致的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能使全局網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與路由策略取得一致的目標(biāo)的基于優(yōu)化控制信息生成方法的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由方法。