一種面向機會網絡的路由方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及機會網絡領域，特別是一種面向機會網絡的路由方法，具體是一種面 向機會網絡的自適應可控多播路由方法。
【背景技術】
[0002] 隨著大量具備短距離通信能力的便攜式移動設備，如:手機和PDA等的出現，自組 織網絡迅速發展。在傳統的移動自組織網絡中，節點間需要建立完整的端到端路徑之后才 能夠W "存儲-轉發"的方式傳輸數據。然而，節點的移動性和通信鏈路的頻繁變化性，使得 傳統的移動自組織網絡不能很好地適應自組網的應用。
[0003] 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的路徑，利用節點移動 帶來的相遇機會，W "存儲-攜帶-轉發"模式，在網絡局部連通條件下，投遞消息的時延和分 裂可容忍的自組織網絡。機會網絡能夠處理網絡分裂、時延等問題，能滿足惡劣條件下的網 絡通信需要，可W應用到通信基礎設施缺乏和網絡環境惡劣等場合，更能適應實際的自組 網需求。
[0004] 因此，有關機會網絡路由方法的研究成為機會網絡的熱點問題之一。
[0005] 在通信基礎設施缺乏、網絡環境惡劣的場景下，設備中的能量難W得到補充。僅依 靠設備中固有的能量來維持通信的方式，使得設備中的能量成為一種稀缺資源。在網絡中， 維持較好的設備能量公平性，意味著網絡將會有更長的生存期，也不會因為部分節點轉發 消息的次數過多將能量耗盡成為無用節點，影響網絡中消息的投遞率。好的路由方法也應 當在保證網絡投遞率的同時，增加其可擴展性和可適應性，使得算法在根據網絡的節點密 度做相應的調整后，達到高投遞率、低延遲和較小網絡開銷的目標。
[0006] 根據網絡中單個消息的副本數，經典的機會網絡路由方法可W分為單副本路由方 法和多副本路由方法兩種。一般情況下，單副本路由方法開銷率低、網絡耗能少，但投遞率 較低并且時延較大，如:Direct Delive巧路由方法和First Con化Ct路由方法；多副本路由 方法往往能保證較高的投遞率和較小的時延，但通常網絡開銷率和耗能較大，如:Epidemic 路由方法、Spray and Wait路由方法和Prophet路由方法。但我們發現，在網絡節點能量有 限、收發消息均耗能和被傳輸的消息的生存期(Time To Live, W下簡稱TTL)有限的條件 下，一些多副本路由方法并不能發揮出它們的優勢，往往還會因為網絡中的節點耗能太快 造成投遞率較低的情況，無法突顯出多副本路由方法的優勢，如:Epidemic路由方法。只有 Spray and Wait路由方法不論網絡中節點密度如何改變能保持較高的投遞率。但，Spray and Wait路由方法在Spray階段也只是單純地將消息副本發送給不含該消息的節點，沒有 考慮到網絡中節點能量的公平性，具有一定的盲目性。
【發明內容】
[0007] 發明目的：
[000引本發明所要解決的技術問題是針對上述【背景技術】的不足，根據機會網絡所具有的 特征，提供一種面向機會網絡的自適應可控多播的路由方法，解決如下問題：
[0009] (1)實現較強的可擴展性和可適應性。本方法不論在稀疏網還是稠密網中，都能達 到高投遞率、低延遲和較小網絡開銷的目標。
[0010] (2)實現網絡中消息副本擴散的控制。
[0011] (3)實現節點間的能量公平性的控制，能維持較長的網絡壽命。
[0012] (4化網絡節點能量和消息TTL削良的條件下，實現消息傳輸的高投遞率和低開銷 率。
[001引技術方案：
[0014] 本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：
[0015] -種面向機會網絡的自適應可控多播的路由方法，具體步驟為：
[0016] A步驟、在消息發送前，先根據網絡中節點密度確定消息平均每跳產生的消息副本 數入W及消息跳數的闊值n。定義每個消息在其源節點中都具有發送權限。
[0017] B步驟、對每個節點所攜帶的消息進行處理前，先檢查該節點是否有新鄰居。若沒 有新鄰居則由該節點繼續攜帶所存儲的消息，直至遇到消息的目的節點進行轉發或該節點 有新鄰居時進行決策。當節點有新鄰居時，對該節點中具有發送權限的消息進行轉發決策。
[0018] 決定對消息Mi進行轉發時，必須要滿足=個條件，（1)節點有新的鄰居節點；（2)進 行決策的消息Mi必須具有發送權限；（3)消息Mi的跳數必須小于所設定的闊值。
[0019]當決定要對消息M進行轉發時，先根據消息Mi已有的預計畐陸數和當前的跳數，計 算出此次轉發能產生的最大副本數Count。
[0020] C步驟、計算出該節點與其所有不含消息Mi的鄰居節點的能量平均值A E，找出所 有不含消息Mi且所擁有的能量值〉=A E的鄰居節點記其個數為Num。
[0021] D步驟、當Num〉=入時，在運Num個節點中，按其與消息Mi的目的節點相遇概率由大 到小的順序，找出前min(Num,Count)個節點，其中min(Num,Count)表示Num和Count運兩個 數中的較小值。在運min(Num，Count)個節點中，找出能量最大的那個節點，讓其具有消息Mi 的發送權限的副本，讓其余的m i n (Num，Co un t) -1個節點具有消息Mi的等待轉發權限的副 本。對選定的節點進行消息Mi的轉發。運里的選定的節點包括上述的前min (Num，Count)個 節點。
[0022] E步驟、當加111分時，在運Num個節點中，找出能量最大的那個節點，讓其具有消息Mi 的發送權限的副本，讓其余的Num-I個節點具有消息Mi的等待轉發權限的副本。再計算出此 次決策的轉發概率，按照求出的概率對所選定的節點進行消息Mi的轉發。運里的選定的節 點包括上述Num個節點，按照決策的轉發概率進行轉發具體的過程是:先按照本發明中的概 率計算函數，計算出此次轉發的概率值。針對所選定的每個節點分別用隨機數生成函數，產 生一個隨機數，若轉發概率大于等于該隨機數，就對該節點發送消息Mi的副本，否則就不發 送消息Mi的副本。
[0023] F步驟、當消息Mi轉發成功后，將發送端節點中消息Mi的權限由發送轉為等待轉發。
[0024] G步驟、依次循環執行步驟B至步驟F，直至發送端節點中不具有發送權限的消息。 [00巧]有益效果：
[00%]經機會網絡仿真工具（0卵Ortunistic 化twork !Environment simulator，W下簡 稱0肥)實驗表明：與其它五種經典的機會網絡路由方法相比，本發明提出的自適應可控多 播路由方法能達到W下效果：
[0027] (1)、能達到較高的投遞率。在仿真場景大小固定的情況下，與其它五種經典的路 由方法相比，隨著網絡節點密度的增大，本發明總能達到最高的投遞率。
[0028] (2)、能滿足較低的開銷率。在達到較高投遞率的同時，本發明所提出的路由方法 能保持較低的開銷率。
[0029] (3)、實現了節點間能量的公平性，提高了網絡壽命。在仿真環境相同的條件下，與 其它五種路由方法相比，本發明所提出的方法在滿足高投遞率、低開銷率的同時，能維持較 高的網絡壽命。
[0030] (4)、可適應性強。在一定范圍內，無論網絡中節點的密度、節點的移動速度W及緩 沖區的大小如何改變，本方法總能達到較高的投遞率和較低的開銷率。
[0031] (5)、能達到控制網絡中消息副本數的目標。通過設置消息跳數的闊值和消息每跳 擴散的平均副本數，根據具體某一消息當前副本數的預測值和跳數，計算出該消息此次決 策能產生的最大副本數。在決策中，通過計算出每個消息在每跳轉發過程中能產生