[发明专利]一种基于间断连通自组织网络延时有限的概率路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于间断连通自组织网络延时有限的概率路由方法，特别是提出了一种保证每次发送延时的路由策略，它以用户设定的概率来保证消息发送的延时指标，并可根据用户所设定的概率及延时指标动态控制通信开销。

背景技术

移动自组织网络(MANET)在某些特殊应用场景中具有间断连通的特点，如车辆通信等节点移动速度较快的应用以及野外科考等节点分布稀疏的应用，因此提出了间断连通移动自组织网络(ICMAN)的概念，在ICMAN中节点间具有间断连通的特性，且在任意时刻均不存在从源节点到目的节点的多跳路径。在这种情况下，传统的MANET路由协议无法正常工作。国内外的一些研究人员已提出了几种基于存储-延迟-转发的ICMAN路由协议，这些协议大多数以文献“Epidemic Routing for Partially Connected Ad Hoc Networks”为基础进行改进。Epidemic路由协议使用泛洪的消息传输方式，借助于节点的移动性，最终将消息送达至目的节点。它能达到最优的消息传输延时，但同时也带来了大量的冗余消息副本，增加了通信开销。还有一些文献“Spray and wait：an efficient routing scheme for intermittently connected mobilenetworks”“Efficient routing in intermittently connected mobile networks：The multiple-copy case”提出了一种更有效的路由策略，它能根据用户所期望的平均传输延时来确定消息副本数，以此来控制总通信开销，但仍不能保证每次消息发送的传输延时，实际上用户更关注每次消息发送的传输延时，仅仅提供消息的平均传输延时降低了路由策略的可用性。

由上述间断连通移动自组织网络的特点及相关研究可以看出，已有的路由协议存在以下不足：

1.以Epidemic路由协议为基础的协议使用泛洪的消息传输方式，借助于节点的移动性，最终将消息送达至目的节点。它能达到最优的消息传输延时，但同时也带来了大量的冗余消息副本，增加了通信开销。

2.现有的一些路由策略能根据用户所期望的平均传输延时来确定消息副本数，以此来控制总通信开销，但仍不能保证每次消息发送的传输延时。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以保证每次发送延时的路由方法，它以用户设定的概率来保证消息发送的延时指标，并可根据用户所设定的概率及延时指标动态调整通信开销。用户对消息发送的指标要求可用概率公式①进行表示：Pr_d{d≤d_bounded}≥Φ①其中d为传输延时，d_bounded为最大的传输延时，Φ为达到延时要求的最小概率。

本发明适用于符合一致(uniform)移动模型的无线自组织网络；该网络模型中不存在多跳的直接通信链路，且两节点只有在相遇时才可进行通信；每个节点都携带一个计时器，用作记录节点间的相遇时间间隔，即为相遇时间；每个节点都维护一张时间表，用来记录所有节点间的相遇时间，当两个节点相遇时，彼此相互交换并更新各自的时间表，这样经过一定时间后网络中各个节点即可获得所有节点间的平均相遇时间。

本方法具体内容如下：

间断连通自组织网络中节点A携带消息m，需将此消息在一定的时间d_bounded内，并以一定的概率p_m发送至目的节点D。本方法在消息m的消息头中增加两个字段：必需送达概率RDP和必需送达时间RAT，RDP的初始值为p_m，RAT的初始值为当前时间T与d_bounded的和，即未来的某一时间点。其具体实施方式为：

1.消息副本预判机制，当网络节点A遇到了非目的节点B时，节点A通过预判机制来决定是否为节点B创建消息副本。此机制主要用来预判节点A是否需要产生消息副本。步骤如下：

步骤1：节点A向节点B发送确认消息，用来确认节点B中是否已经存在待转发的消息m，当节点B接收到此确认消息后，给节点A回复信息，若B已经存在消息m，此预判副本产生机制结束，若B中不存在消息m，预判副本产生机制进入步骤2；

步骤2：节点A通过查找保存在自身节点上的平均相遇时间表，得到节点A与目的节点D之间的相遇时间τ_ad，因为节点间的直接传输延时服从指数分布，则根据指数分布概率公式可以计算出节点A与目的节点D之间的直接传输概率p_dt为：