[發(fā)明專利]飛行自組網(wǎng)中基于網(wǎng)絡(luò)連通性的副本自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)路由方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110466123.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN113207155B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳紅海;邢玲;馬華紅;桑倩倩;鄭國(guó)強(qiáng);冀保峰;張高遠(yuǎn);謝萍;樊奕錚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/02
• 分類號(hào): H04W40/02;H04W84/18;H04L43/0811
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種飛行自組網(wǎng)中基于網(wǎng)絡(luò)連通性的副本自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)路由方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：記飛行自組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量為N，每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別維護(hù)一個(gè)投遞預(yù)測(cè)值表，用于記錄該節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)的投遞預(yù)測(cè)值；每個(gè)節(jié)點(diǎn)在加入飛行自組網(wǎng)時(shí)將其與其他節(jié)點(diǎn)的投遞預(yù)測(cè)值初始化為0，并為每個(gè)投遞預(yù)測(cè)值設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)；

每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)周期性地更新其投遞預(yù)測(cè)值表，具體方法為：節(jié)點(diǎn)廣播節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)消息，其他節(jié)點(diǎn)在接收到該節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)消息后會(huì)向其反饋投遞預(yù)測(cè)值表；記節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)消息的源節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)i，i＝1,2,…,N，對(duì)于其他的任意節(jié)點(diǎn)j，j＝1,2,…,N且j≠i，如果節(jié)點(diǎn)i在廣播節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)消息后的預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)接收到節(jié)點(diǎn)j反饋的投遞預(yù)測(cè)值表，則節(jié)點(diǎn)i首先采用以下方法更新節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的投遞預(yù)測(cè)值DP_(i,j)：

DP_(i,j)＝DP_(i,j)old+(1-DP_(i,j)old)×DP_init

其中，DP_init表示預(yù)設(shè)的常數(shù)，其取值范圍為DP_init∈(0,1)，可以根據(jù)實(shí)際情況確定具體取值；DP_(i,j)old表示節(jié)點(diǎn)i的投遞預(yù)測(cè)值表中節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j當(dāng)前的投遞預(yù)測(cè)值；然后將節(jié)點(diǎn)i中投遞預(yù)測(cè)值DP_(i,j)對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器重置為0；

如果節(jié)點(diǎn)i在廣播節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)消息后的預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)未接收到節(jié)點(diǎn)j反饋的投遞預(yù)測(cè)值表，則節(jié)點(diǎn)i采用以下方法計(jì)算節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的衰減投遞預(yù)測(cè)值

其中，y表示投遞預(yù)測(cè)值的衰減因子，T_(i,j)表示節(jié)點(diǎn)i中投遞預(yù)測(cè)值DP_(i,j)對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器所計(jì)時(shí)間；

然后節(jié)點(diǎn)i從接收到反饋的投遞預(yù)測(cè)值表中查找是否存在其他節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)j的投遞預(yù)測(cè)值，如果不存在，則令節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的傳遞投遞預(yù)測(cè)值如果存在，則從中篩選出到節(jié)點(diǎn)j投遞預(yù)測(cè)值最大的節(jié)點(diǎn)m，m＝1,2,…,N且m≠j、m≠i；采用以下方法計(jì)算節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的傳遞投遞預(yù)測(cè)值

其中，DP_(i,m)表示節(jié)點(diǎn)i的投遞預(yù)測(cè)值表中節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)m的投遞預(yù)測(cè)值，DP_(m,j)表示節(jié)點(diǎn)m的投遞預(yù)測(cè)值表中節(jié)點(diǎn)m到節(jié)點(diǎn)j的投遞預(yù)測(cè)值，β為預(yù)設(shè)的傳遞因子；

從衰減投遞預(yù)測(cè)值和傳遞投遞預(yù)測(cè)值中篩選出較大值作為更新后的節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的投遞預(yù)測(cè)值DP_(i,j)；

S2：當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)i需要進(jìn)行數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)，記節(jié)點(diǎn)i所需發(fā)送數(shù)據(jù)包的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)為t，節(jié)點(diǎn)i從其投遞概率值表中查詢到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)t的投遞概率值DP_(i,t)，判斷其是否大于預(yù)設(shè)閾值τ₁，如果是，進(jìn)入步驟S3，否則進(jìn)入步驟S4；

S3：節(jié)點(diǎn)i將數(shù)據(jù)包發(fā)送至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)t，轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)束；

S4：節(jié)點(diǎn)i對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通性進(jìn)行估計(jì)，具體方法為：

該節(jié)點(diǎn)i通過GPS模塊與飛行自組網(wǎng)中的其他每個(gè)節(jié)點(diǎn)j發(fā)起可通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量查詢，節(jié)點(diǎn)j在接收到查詢信息后，統(tǒng)計(jì)其投遞預(yù)測(cè)值表中大于預(yù)設(shè)閾值τ₂的投遞預(yù)測(cè)值數(shù)量，作為節(jié)點(diǎn)j的可通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量反饋至節(jié)點(diǎn)i；同時(shí)節(jié)點(diǎn)i統(tǒng)計(jì)其投遞預(yù)測(cè)值表中大于預(yù)設(shè)閾值τ₂的投遞預(yù)測(cè)值數(shù)量，作為節(jié)點(diǎn)i的可通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量；然后節(jié)點(diǎn)i采用以下公式計(jì)算飛行自組網(wǎng)的平均最大簇大小S：

其中，C_n表示節(jié)點(diǎn)n的可通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量，n＝1,2,…,N；

然后采用如下公式計(jì)算歸一化最大簇大小S_normalized：

當(dāng)S_normalized＝1，表示網(wǎng)絡(luò)處于連通狀態(tài)；當(dāng)S_normalized1，表示網(wǎng)絡(luò)處于間歇性連通狀態(tài)；

S5：節(jié)點(diǎn)i廣播鄰居發(fā)現(xiàn)消息，獲取其鄰居節(jié)點(diǎn)集合Φ_i以及各個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的投遞預(yù)測(cè)值表，從各個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的投遞預(yù)測(cè)值表中查詢?cè)撪従庸?jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)t的投遞預(yù)測(cè)值DP_(d,t)，d∈Φ_i；

S6：判斷步驟S4網(wǎng)絡(luò)連通性估計(jì)的結(jié)果，如果網(wǎng)絡(luò)處于連通狀態(tài)，進(jìn)入步驟S7，否則進(jìn)入步驟S10；

S7：從節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集合Φ_i中篩選出投遞預(yù)測(cè)值DP_(d,t)小于節(jié)點(diǎn)i到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)t投遞預(yù)測(cè)值DP_(i,t)的鄰居節(jié)點(diǎn)，從這些鄰居節(jié)點(diǎn)中選擇投遞預(yù)測(cè)值最大的節(jié)點(diǎn)作為最優(yōu)節(jié)點(diǎn)；

S8：判斷最優(yōu)節(jié)點(diǎn)是否存在，如果是，進(jìn)入步驟S9，否則進(jìn)入步驟S13；

S9：節(jié)點(diǎn)i將數(shù)據(jù)包發(fā)送至最優(yōu)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入步驟S14；

S10：從節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集合Φ_i中篩選出投遞預(yù)測(cè)值DP_(d,t)大于節(jié)點(diǎn)i到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)t投遞預(yù)測(cè)值DP_(i,t)的鄰居節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成潛在節(jié)點(diǎn)集合γ_i；

S11：判斷潛在節(jié)點(diǎn)集合γ_i是否為空，如果不是，進(jìn)入步驟S12，否則進(jìn)入步驟S13；

S12：節(jié)點(diǎn)i根據(jù)潛在節(jié)點(diǎn)集合γ_i中節(jié)點(diǎn)數(shù)量對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行復(fù)制生成數(shù)據(jù)包副本，然后將原始數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)包副本分別發(fā)送至潛在節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入步驟S14；

S13：節(jié)點(diǎn)i保留數(shù)據(jù)包，返回步驟S2等待下一次發(fā)送；

S14：接收節(jié)點(diǎn)在接收到數(shù)據(jù)包后，生成確認(rèn)包并反饋至節(jié)點(diǎn)i；

S15：接收節(jié)點(diǎn)作為新的發(fā)送節(jié)點(diǎn)，返回步驟S2對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行下一跳轉(zhuǎn)發(fā)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的副本自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)路由方法，其特征在于，所述步驟S14中，接收節(jié)點(diǎn)生成確認(rèn)包的具體步驟包括：

S14.1：接收節(jié)點(diǎn)在接收到數(shù)據(jù)包后，判斷自身是否有足夠空間接收數(shù)據(jù)包，如果沒有，進(jìn)入步驟S14.2，否則進(jìn)入步驟S14.3；

S14.2：接收節(jié)點(diǎn)丟棄該數(shù)據(jù)包，在確認(rèn)包中附加丟棄標(biāo)志；

S14.3：接收節(jié)點(diǎn)判斷自身到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的投遞預(yù)測(cè)值是否小于節(jié)點(diǎn)i到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的投遞預(yù)測(cè)值，如果是，進(jìn)入步驟S14.4，否則進(jìn)入步驟S14.5；

S14.4：接收節(jié)點(diǎn)在確認(rèn)包中附加路由循環(huán)標(biāo)志；

S14.5：接收節(jié)點(diǎn)判斷所接收的數(shù)據(jù)包是否為副本，如果是，則進(jìn)入步驟S14.6，否則進(jìn)入步驟S14.7；

S14.6：接收節(jié)點(diǎn)在確認(rèn)包中附加副本標(biāo)志；

S14.7：接收節(jié)點(diǎn)生成常規(guī)確認(rèn)包；

節(jié)點(diǎn)i在接收到確認(rèn)包后，如果解析到副本標(biāo)志，則刪除向接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包；如果解析到路由循環(huán)標(biāo)志和丟棄標(biāo)志，則廣播推薦其到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)投遞預(yù)測(cè)值的節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)消息，其他節(jié)點(diǎn)在接收到該節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)消息后則更新其投遞預(yù)測(cè)值表；如果接收到的是常規(guī)確認(rèn)包，則不作任何操作。