[發明專利]基于消息下一跳動態規劃的機會網絡路由機制實現方法

有效

• 申請號: 201910021927.6
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109525494B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 曾鋒;段偉昊
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04L12/733;H04L12/751;H04W40/24
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

本發明公開了一種基于消息下一跳動態規劃的機會網絡路由機制實現方法。為提高信息轉發的有效性，降低網絡開銷，提出消息成熟度和節點負載度概念。當兩節點相遇，綜合待轉發消息的成熟度和相遇節點的負載度確定是否轉發消息，有效控制網絡開銷。同時，提出下一跳動態規劃算法(NH?OPA)，該算法針對成熟度過高的消息優化規劃下一跳，提高消息轉發效率。本發明能夠有效增加信息的投遞成功率，降低網絡開銷以及信息跳數，提高網絡性能和信息安全性。

技術領域

本發明涉及無線網絡通信領域，特別涉及一種基于消息下一跳動態規劃的機會網絡路由機制實現方法。

背景技術

傳統無線自組織網絡的源端和目的端至少存在1條完整的通信鏈路，以手機、PAD、PC等為代表的短距離無線通信智能設備構成的自組織網絡，由于受節點移動性、信號阻礙、惡劣環境、能量受限等因素的影響，源端和目的端很難時刻維持一條完整的通信路徑。為克服上述無線網絡的缺陷，機會網絡應運而生。

機會網絡數據傳輸的主要工作方式為“存儲-攜帶-轉發”，如何選擇轉發時機和轉發中繼節點是機會網絡路由算法主要解決的問題。節點攜帶信息的交互方式大致可以分為極端交互和信息認證交互，見圖1。

基于極端交互提出的機會網絡路由算法歷史較為久遠，包括Epidemic、FirstContact、Spray and Wait和Direct Delivery算法。根據節點之間信息的交互方式，極端交互可以分為兩種：一種極端交互方式為僅在相遇節點為目的節點時才將數據分組轉發相遇節點，最具有代表性的協議為Direct Delivery算法和Spray and Wait算法的Wait階段，源節點所攜帶的信息只發送給目的節點，對于鏈路中的其他相遇節點將不會建立鏈路轉發消息，由此帶來較高的傳輸延遲；另一種極端交互方式卻截然相反，每當網絡中的節點和其他節點相遇時，不論相遇節點是否為目的節點，該節點所攜帶的消息都會得到轉發，具有代表性的算法為Epidemic和First Contact算法。在Epidemic算法中，每個節點都維護一個緩沖區，緩沖區中存放本節點或者源于其他節點需要本節點來轉發的數據，當兩個節點相遇時，緩沖區的數據便會得到復制，并轉發給相遇節點，最大可能地使消息得到了轉發，提高了傳輸成功率，但由于主要優點在多次復制消息，使網絡中存在大量副本報文，在一定程度上增加了網絡的開銷率。而在First Contact算法中，源節點的數據分組將會轉發給相遇的第一個節點，基于轉發策略，雖然節點的數據分組不會被復制，網絡開銷率較低，但數據在兩個節點之間轉發時缺乏必要的信息輔助，由此帶來較低的傳輸成功率。

發明內容

為了解決目前機會網絡路由算法傳輸延遲過高、網絡開銷大或者傳輸成功率低的技術問題，本發明提供一種能夠有效增加信息的投遞成功率，降低網絡開銷以及信息跳數，提高網絡性能和信息安全性的基于消息下一跳動態規劃的機會網絡路由機制實現方法。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是，

一種基于消息下一跳動態規劃的機會網絡路由機制實現方法，包括以下步驟：

步驟一，為每個路由路徑上的節點建立一個用于存儲該節點的歷史信息的信息表，歷史信息包括該節點和其他節點的歷史相遇信息以及歷史相遇次數；

步驟二，每個節點維護一張路由規劃表，用來存儲動態規劃機制計算得出的消息的下一跳轉發節點信息；

步驟三，當某節點A與B相遇時，建立兩個節點間的信道，查詢節點A的規劃表中是否存在節點B的信息，如果存在，節點A將需要轉發的對應消息轉發給節點B，然后斷開信道并返回步驟三循環執行，否則進入步驟四。其中路由規劃表中記錄了消息和動態規劃取得的節點ID隊列，他們以“消息—節點ID”的鍵值對形式存放，當需要某個鍵或某個值時，可以實現快速查找的功能。此處的對應消息是指如果在節點A的規劃表中存在節點B的消息，就在A的路由規劃表中根據相遇節點ID去反向查找動態規劃分配給此節點的消息。