《一种基于延迟容忍网络的路由方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种基于延迟容忍网络的路由方法.pdf（10页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103297343 A (43)申请公布日 2013.09.11 C N 1 0 3 2 9 7 3 4 3 A *CN103297343A* (21)申请号 201310184584.8 (22)申请日 2013.05.17 H04L 12/757(2013.01) H04L 12/875(2013.01) (71)申请人华中科技大学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人金海 余辰 涂仲秋 姚德中 (74)专利代理机构华中科技大学专利中心 42201 代理人李智 (54) 发明名称 一种基于延迟容忍网络的路由方法 (57) 摘要 。
2、本发明公开了一种基于延迟容忍网络的路由 方法，属于计算机网络通信领域。该方法具体为： 首先定义了基于节点连接时间和历史相遇频率的 消息递交概率，节点携带的每条消息有自己对应 的目的节点，当消息所在的源节点相遇另一中继 节点时，将源节点将消息传递到目的节点的消息 递交概率与中继节点将消息传递到目的节点的消 息递交概率进行比较，选取消息递交概率较大者 作为该信息的下一个载体，按照此方式，一步一步 将信息进行传递直到到达目的节点。本发明在计 算消息递交概率时同时考虑了节点连接时间和历 史相遇频率，提高了消息的传达效率，并采用消息 递交概率作为消息转发的依据，使消息总是沿着 递交概率大的方向进行，有效。
3、地降低了网络的通 信开销。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103297343 A CN 103297343 A 1/2页 2 1.一种基于延迟容忍网络的路由方法，其特征在于，节点i将其携带的消息t传送到其 目的节点d的具体过程为： 当节点i在连续的T个时间单元内未相遇任何节点，则更新节点i将消息t传递给目 的节点d的消息递交概率P(i,d)P(i,d) old T ，P(i,d) old 为P(i,d)更新前的值，常数 (0,1； 当节点i。
4、与信息的目的节点d相遇，则直接将消息t传递给目的节点d，并将消息t 从缓存中删除； 当节点i与节点j相遇时，jd，节点i执行的消息转发流程如下： 步骤1：节点i与节点j分别计算各自将消息t传递到目的节点d的初始消息递交概 率P(i,d)和P(j,d)； 其中，连接时间因素对递交概率的影响因子c1，01，进 入步骤6.3； 权 利 要 求 书CN 103297343 A 2/2页 3 步骤6.2：将消息t传递给j，并将消息t从节点的缓存中删除，结束； 步骤6.3：节点将消息t传递给j，设置j针对消息的最大副本数 表示向上取整，进而更新节点针对消息的最大副本数 3.如权利要求1或2所述的延迟容忍网。
5、络下的路由方法，其特征在于，当节点i需要将 多条消息传送给节点j，则首先对各条待传递消息按照其对应的消息递交概率从高到低排 序，优先传递概率高者。 权 利 要 求 书CN 103297343 A 1/6页 4 一种基于延迟容忍网络的路由方法 技术领域 0001 本发明属于计算机网络通信领域，具体涉及一种基于延迟容忍网络(Delay Tolerant Network)的路由方法。 背景技术 0002 当前，Internet在全球异构互联的网络上取得了巨大的成功，TCP/IP协议已经成 为互联网络的事实标准。但是随着计算机技术，微电子技术的发展以及军事应用的需要，越 来越多的新型移动自组织网络开始。
6、出现，如陆地移动网络、外来媒体网络、军事无线自组织 网络等。在这些新型网络中存在一些共同的特点：传输延迟高、传输速率低、节点间连接具 有间断性、缺少端到端的直接路径、节点能量和存储能力受限严重，这给传统的基于TCP/IP 协议的端到端通信技术带来了严峻的挑战。为了应对上述问题，K.Fall等人于2002年在 星际网络(IPN)的基础上提出了延迟容忍网络（DTN）的概念及架构。 0003 不同于传统的Internet，延迟容忍网络具有如下主要特征：端到端的传输延迟较 高、传输速率低、节点间连接中断频繁，待转发消息需要经历较长的排队等待时间。 0004 在DTN网络的研究领域，路由策略设计是急需解。
7、决的关键问题，与传统的 Internet相区别，在某一段时间内，存在一条从源端到目的端的完整路径的这种假设不再 成立。在DTN网络中，节点的移动，节点的能量消耗等因素都可能会导致节点之间的物理信 道不断地被建立和拆除，网络有可能长期处于分割状态。 0005 路由策略的设计在DTN的环境下面临着新的严峻挑战。近年的研究表明，在一些 特定的DTN应用场景下，都可以地相应设计出一些有效的DTN路由协议。这些路由协议大 多都是基于多副本路由方法，即针对某一条需要发送的消息，通过拷贝生成多个相同副本 在网络中进行传递，以提高消息的递交成功比率。这类路由协议的实现无一不需要大量复 制待发送的消息，从而消耗。
8、大量的节点能量，占用节点存储空间，抢占大量带宽，因此在资 源受限的情况下，这类方法不可避免地遭遇性能瓶颈，造成DTN网络节点的拥塞。 发明内容 0006 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于延迟容忍网络的路 由方法，提高了消息的传达率，并采用节点对消息的递交概率作为消息转发的依据，使消息 总是沿着递交概率大的方向进行，有效降低网络开销。 0007 一种基于延迟容忍网络的路由方法，节点i将其携带的消息t传送到其目的节点 d的具体过程为： 0008 当节点i在连续的T个时间单元内未相遇任何节点，则更新节点i将消息t传递 给目的节点d的消息递交概率P(i,d)P(i,d) old 。
9、T ，P(i,d) old 为P(i,d)更新前的值， 常数(0,1； 0009 当节点i与信息的目的节点d相遇，则直接将消息t传递给目的节点d，并将消 息t从缓存中删除； 说 明 书CN 103297343 A 2/6页 5 0010 当节点i与节点j相遇时，jd，节点i执行的消息转发流程如下： 0011 步骤1：节点i与节点j分别计算各自将消息t传递到目的节点d的初始消息递 交概率P(i,d)和P(j,d)； 0012 0013 0014 其中，连接时间因素对递交概率的影响因子c1，01，进入步骤6.3； 0026 步骤6.2：将消息t传递给j，并将消息t从节点的缓存中删除，结束； 002。
10、7 步骤6.3：节点将消息t传递给j，设置j针对消息的最大副本数 表示向上取整，进而更新节点针对消息的最大副本数 0028 进一步地，当节点i需要将多条消息传送给节点j，则首先对各条待传递消息按照 其对应的消息递交概率从高到低排序，优先传递概率高者。 0029 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明考虑节点 说 明 书CN 103297343 A 3/6页 6 连接时间并采用消息冗余机制来分发消息，该方法充分考虑了节点连接时间对消息发送成 功率的重要影响，通过使用节点连接时间和节点历史相遇频率两个因素相结合的方法来估 算消息递交概率。进一步地，同时在消息的传播过程中指定。
11、消息在网络中的最大拷贝数，通 过比较消息递交概率并结合基于二叉树的方法来分配消息拷贝，实现消息的多路径并行传 输，在提高传输性能的同时，有效地控制了网络开销，从而获得更高的消息递交成功比率。 附图说明 0030 图1为本发明路由方法流程图。 具体实施方式 0031 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 0032 本发明的技术思路为：节点携带有多条消息，每条消息有自。
12、己对应的目的节点，当 消息所在的源节点相遇另一中继节点时，将源节点将消息传递到目的节点的消息递交概率 与中继节点将消息传递到目的节点的消息递交概率进行比较，选取概率较大者作为该信息 的下一个载体，按照此方式，一步步将信息进行传递直到到达目的节点。 0033 在信息传递过程中，节点消息递交概率的比较是一个核心技术点，下面将详细对 其说明。 0034 设P(a,b)(0,1表示任意节点a与节点b的相遇概率。当两个节点相遇并发 生连接时，将彼此交换各自的相遇概率表。称节点a为节点b的对方节点，同样地，节点b 为节点a的对方节点。若对方节点与消息的目的节点相遇的概率大于自身与消息的目的节 点相遇的概率。
13、，则将该消息转发给此相遇的节点，反之则不转发消息。相遇概率按式（1）和 （2）进行计算和更新： 0035 如果a,b相遇，则P(a,b)P(a,b) old +(1-P(a,b) old )P init （1）， 0036 如果a,b一段时间不相遇，则P(a,b)P(a,b) old T （2）， 0037 其中，P init (0,1是一个初始化常数，(0,1是一个常数，T表示从上一次 相遇到当前时间的时间间隔。 0038 若节点a频繁地与节点c相遇，节点c又频繁地与节点b相遇，则节点a与节点b 的相遇概率P(a,b)将更新为： 0039 P(a,b)P(a,b) old +(1-P(a,b。
14、) old )P(a,c)P(c,b) （3）， 0040 其中：(0,1是一个传递因子，它表示传递性对相遇概率的影响大小。 0041 从式（1）（3）可以看出，任意节点a和节点b相遇越频繁，则相遇概率P(a,b)的 值就越大。当两个节点相遇的时候，消息将被转发给和目的节点相遇概率较大的节点。上 述算法若想达到较好的网络性能，必须建立在两个节点如果相遇消息就能成功转发的前提 下，在这种情况下递交概率就等于相遇概率。但是在现实网络环境下，这种理想的假设会面 临窘境。例如，如果两个节点频繁相遇，但每次连接的时间都很短，根据以上的公式来计算， 相遇概率仍然会很大，但消息的成功传输都需要一定的时间，上。
15、述极短的连接时间可能导 说 明 书CN 103297343 A 4/6页 7 致消息无法完整传输。因此仅仅通过节点的相遇概率来决定是否转发消息给相遇节点是不 合理的。 0042 由于延迟容忍网络下连接时间对消息能否成功传输的重要影响，本发明同时考虑 节点连接时间和历史相遇频率这两个因素来计算和更新消息递交概率，这种概率称为消息 递交概率，即消息的成功传输与否不仅与此节点是否与目的节点相遇有关而且还和相遇后 与目的节点建立连接的时间长短有关。两节点相遇将通过比较消息的递交概率来决定是否 将消息转发给相遇的中继节点。这种方式可以大大减小消息传输中断的概率，进而增大了 消息的递交概率，降低了网络的开。
16、销。 0043 相遇概率即中继节点与目的节点在移动过程中能够相遇的概率。在传统的概率路 由中，通过比较相遇概率的大小来决定是否转发消息给相遇的中继节点。本发明提出消息 递交概率的概念。所谓消息递交概率是指消息通过此节点携带能被成功递交到目的节点的 概率。消息递交概率用P(r,d)表示，即消息从中继节点r成功递交到目的节点d的概率大 小。消息递交概率通过节点历史相遇频率和相遇连接时间共同决定。其中历史相遇频率决 定着节点的相遇概率，节点连接时间决定着节点相遇后发生连接并能将消息完整传输的概 率。 0044 消息递交概率P(r,d)的计算与更新分为三个过程。首先，消息递交概率具有随相 遇频率和连接。
17、时间的递增性。当任何两个节点相遇，首先按照式(4)更新自身所持有的消 息递交概率表。 0045 0046 其中：P(r,d) old 为更新之前的消息递交概率， 表示中继节点r与目的节点d之间总的连 接时间长度，m为节点r与目的节点d在网络运行起始时刻至当前时刻间的相遇次数； 0047 t rd_start (i)和t rd_end (i)分别表示中继节点r与目的节点d之间第i次连接的开始 时间和结束时间； 0048 和分别表示中继节点r和目的节点d与网络中其他节点之 间总的连接时间长度； 0049 表示中继节点r与目的节点d之间的连接时间长度占平均总连接时 间长度的比值， 0050 连接时间。
18、因素对递交概率的影响因子c1且P init *c(0,1，初始化常数 01，进入步骤6.3； 0075 步骤6.2：将消息t传递给j，并将消息t从节点的缓存中删除，结束； 0076 步骤6.3：节点将消息t传递给j，设置节点j针对消息的最大副 本数表示向上取整，进而更新节点针对消息的最大副本数 0077 节点一般携带多条消息，每条消息的传送按照上述路由方法同时操作完成，这样 就可能存在节点需要将多条消息传递给节点。由于延迟容忍网络下节点和节点连 接时间存在多变性，一旦节点与节点断开连接，则需要传递的消息就不能成功转发，因 此本发明首先按照各消息对应的消息递交概率从高到低对待传递消息进行排序，概率越高 者优先转发，以应对连接时间的多变性，提高传送可靠性。 0078 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 103297343 A 1/1页 10 图1 说 明 书 附 图CN 103297343 A 10 。