專利名稱：Epidemic機制下基于優先級的機會網絡路由算法的制作方法
技術領域：
本發明涉及機會網絡路由算法，作用是使機會網絡中某些數據包得到優先轉發。
背景技術：
機會網絡是一種不需要在源節點和目的節點之間存在完整路徑，利用節點移動帶來的相遇機會實現網絡通信的、時延和分裂可容忍的自組織網絡。機會網絡不同于傳統的多跳無線網絡，它的節點不是被統一部署的，網絡規模和節點初始位置未進行預先設置，源節點和目的節點之間的路徑事先不能確定是否存在。機會網絡以“存儲-攜帶-轉發”模式逐跳傳輸信息實現節點間通信，其體系結構與多跳無線網絡不同，它在應用層與傳輸層之間插入一個被稱為束層的新的協議層。由于機會網絡能夠處理網絡分裂、時延等傳統無線網絡技術難以解決的問題，能滿足惡劣條件下的網絡通信需要，其主要應用于缺乏通信基礎設施、網絡環境惡劣以及應對緊急突發事件的場合。在機會網絡的許多應用場景中，有區別對待不同節點的需要。如在災難場景中，救援人員和普通民眾攜帶的智能設備共同構成機會網絡，此時救援人員節點發出的數據包應得到優先傳輸。再如在一些開放性的場景下，會有一些志愿節點加入到機會網絡中。在有志愿節點參與的開放性機會網絡中，應優先保證網絡固有節點數據包的傳輸。上述場景要求機會網絡中節點具有優先級，部分節點以及這些節點產生的數據包可以優先使用網絡資源。評價機會網絡路由算法性能指標的度量值主要有1.傳輸成功率傳輸成功率(Delivery Ratio)是在一定的時間內成功到達目標節點數據包總數和源節點發出的需傳輸數據包總數之比，該指標刻畫了路由算法正確轉發數據包到目標節點的能力，是最重要的指標。2.路由開銷路由開銷(Overhead)是指在一定時間內節點轉發數據包的總數，通常用所有成功到達目標節點的數據包數與所有節點轉發的數據包總數之比來評價。路由開銷高，意味著節點大量地轉發數據包，會使網絡中充斥大量的數據包副本，增加數據包發生碰撞的概率，也會大量地消耗節點能量。3.傳輸延遲傳輸延遲(Delivery Delay)是數據包從源節點到達目標節點所需的時間，通常采用平均傳輸延遲來評價。傳輸延遲小意味路由算法傳輸能力強、傳輸效率高，也意味著在傳輸過程中將會占用較少的網絡資源。
發明內容
本發明涉及一種新的機會網絡路由算法，該算法在Epidemic路由算法基礎上引入了優先級機制，該機制可以在不對網絡總體性能產生嚴重影響的前提下，優先轉發高優先級數據包。在機會網絡中按照Epidemic路由算法轉發數據包，但數據包轉發時要滿足優先級條件。有關優先級的描述如下1.機會網絡中的節點具有發送和接收優先級；2.節點可采用以下4種方式之一獲得初始優先級(1)按照一定規則，通過聲明確定自己的優先級；(2)通過對節點移動速度、接口數量、傳輸速率、傳輸范圍、轉發意愿、可用緩存大小、成功轉發概率等因素計算得到優先級；(3)由管理員規定優先級；(4)采用默認優先級。3.節點的發送優先級隨時間的增加而增加，一旦節點有數據包被成功發送則該節點發送優先級恢復到初始優先級；4.數據包從始發源節點獲得初始優先級，當數據包在節點緩存區中存儲時其優先級隨時間增加而增加，當數據包被成功發送，數據包的優先級恢復為初始優先級；5.當源節點的發送優先級和目標節點的接收優先級之和大于閥值時發送源節點中的數據包；6.當源節點要發送數據包的優先級和目標節點接收優先級之和大于閥值時發送數據包。Epidemic算法的可擴展性較差，當網絡規模擴大、網絡中傳輸的數據包增加時，網絡性能會顯著下降。在開放性的機會網絡中，當有志愿節點加入后，網絡規模隨之擴大，網絡中固有節點數據包傳輸會受到影響。而采用基于優先級的Epidemic算法可令機會網絡中固有節點具有較高優先級，保證固有節點數據包的優先傳輸。換言之，若僅對固有節點而言，基于優先級的Epidemic算法可以保證機會網絡具有較好可擴展性。在網絡規模擴大時，導致Epidemic算法性能下降的主要原因是由于過度泛洪使網絡中充斥大量的數據包副本，大量網絡資源被消耗。基于優先級的Epidemic算法抑制了低優先級節點數據包的傳輸，減少了網絡中數據包副本的數量，在保證高優先級節點數據包傳輸的同時可以一定程度地改善網絡的總體性能。
圖1傳輸成功率比較圖2傳輸延遲比較圖3路由開銷比較
具體實施例方式以下對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。ONE (the Opportunistic Networking Environment) Τ ΜΨα^ΜΡ/ 涉及的路由算法。本發明模擬了攜有智能藍牙設備的行人步行于真實的城市場景中，以此來分析路由算法的性能。具體場景設置如表1所示t表1仿真場景設置
權利要求
1.一種基于優先級策略的機會網絡路由算法(在后面的敘述中簡稱為路由算法)，其特征在于，包括該路由算法的原理、參數和工作過程。
2.根據權利要求1所述的路由算法，其特征在于，該路由算法適用于有數據包需要優先轉發需求的機會網絡。
3.根據權利要求1至2所述的路由算法，其特征在于，在機會網絡中按照Epidemic路由算法轉發數據包，但數據包轉發時要滿足優先級條件。
4.根據權利要求1至3所述的路由算法，其特征在于，機會網絡中的節點具有發送和接收優先級。
5.根據權利要求1至4所述的路由算法，其特征在于，機會網絡中節點可采用如下4種方式之一獲得初始優先級，分別是按照一定規則，通過聲明確定自己的優先級；通過對節點移動速度、接口數量、傳輸速率、傳輸范圍、轉發意愿、可用緩存大小、成功轉發概率等因素計算得到優先級；由管理員規定優先級；采用默認優先級。
6.根據權利要求1至5所述的路由算法，其特征在于，節點的發送優先級隨時間的增加而增加，一旦節點有數據包被成功發送則該節點發送優先級恢復到初始優先級。
7.根據權利要求1至6所述的路由算法，其特征在于，數據包從始發源節點獲得初始優先級，當數據包在節點緩存區中存儲時其優先級隨時間增加而增加，當數據包被成功發送， 數據包的優先級恢復為初始優先級。
8.根據權利要求1至7所述的路由算法，其特征在于，當源節點的發送優先級和目標節點的接收優先級之和大于閥值時發送數據包。
9.根據權利要求1至8所述的路由算法，其特征在于，當源節點要發送數據包的優先級和目標節點的接收優先級之和大于閥值時發送數據包。
全文摘要
本發明涉及一種機會網絡路由算法，本發明的作用是不對網絡總體性能產生嚴重影響的前提下，使機會網絡中部分節點產生的數據包得到優先轉發。在本發明中，通過對節點優先級和時間因子的設置可有效減少網絡中低優先級節點數據包副本的存在，大幅度改善高優先級節點的性能。恰當的選取時間因子可在大幅度提高高優先級節點性能的同時，一定程度上改善網絡的總體性能。當時間因子較大時，盡管高優先級節點性能的大幅度提高要以犧牲網絡總體性能為代價，但這也為機會網絡的某些應用場景提供了折衷的手段。
文檔編號H04W40/02GK102421161SQ20121000036
公開日2012年4月18日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者孫踐知, 張迎新, 蔡強, 譚勵 申請人:北京工商大學