[发明专利]一种基于接触预测的移动容迟网络路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动容迟网络路由决策，特别是一种基于接触预测的移动容迟网络路由方法，可用于移动容迟网络中，提升网络的整体性能。

背景技术

公交车网络是一种典型移动容迟网络环境，这种网络主要以公交汽车等公共交通工具所构成，该类网络通过在公交车上安装无线通信装置，结合部署在车站或路旁的WiFi等设施，构成了一个典型的移动容迟网络环境。近年来各研究机构研发了一系列有代表性的公交移动容迟网络通信系统，如DieselNet和DakNet等，这些系统的部署表明公交移动容迟网络有重要的应用前景。

公交车环境下车辆移动模式的特殊性在于：（1）两辆车之间并非两两之间都能直接通信，而有可能需要其他车辆作为中继节点进行通信；（2）每辆公交车有自身的固定线路，仅仅会在地图上的“道路”中行驶；（3）作为人类网络的一种，公交车的移动轨迹也表现出一定的习惯性和社会性。如有一辆公交车经常在某一区域游走，或某几辆公交车表现出经常性接触的状态。这些特性使得公交车通信的空时路径在空间和时间两个维度上都具有变化性。产生这种变化性的原因是因为网络中节点移动速度快，并且受到运动习惯、周边环境状况、甚至是人的主观意志等多种不确定性因素影响，使得消息分组的传递机会在何时、何地出现也具有了相当的不确定性。如何消除或减轻这种不确定性带来的影响，提高路由的准确度正是移动容迟网络研究的核心问题。

对于这一问题，现有的基于图论的拓扑描述方法如进化图、时间图和时变图等，都难以很好地描述公交车网络中接触存在的不确定性，这也会导致实际路由时节点无法准确的估计传输机会，进而影响路由性能。而在移动容迟网络的路由方法方面，基于接触预测的路由方法根据其预测方法主要分为基于历史信息的接触预测和基于移动模型接触预测两种方法。在基于历史信息的预测方法中，一个核心观点是认为节点的运动并不是完全随机的，历史上相遇过的节点会有较大的概率再次相遇。因此在这类路由中，节点根据历史的相遇信息来选择转发节点。典型的路由方法有PRoPHET，Maxprop，Link-State Protocol等。此类概率路由由于只用到了节点的历史接触信息，因此此类路由算法对网络场景的要求不高，并且可扩展性、自适应性较强，但是由于节点只有在相遇时才能更新路由信息，容易造成全网路由信息不同步的情况。此外，由于是基于历史信息进行接触预测，当网络环境中节点过于稀疏或节点间接触很少时，该类路由方法并不适用。

而在基于移动模型的预测方法中，研究者一般认为节点的移动具有较强的规律性，符合某种移动模型，因而能够根据节点当前的位置、速度等信息预测节点将来的位置，从而对未来的接触进行预测，从而构造一个可能的接触图，并据此来计算消息转发的最短路径。典型的路由方法有MobySpace，RCM等。此类基于移动模型接触预测的路由算法特点是网络环境中节点的移动模式具有较为明显的规律性，利用节点的移动特性设计对应的路由，可以在对应的网络环境中取得不错的路由性能。然而，该类方法的最大问题就是每个方法仅仅适用于某一个特定的网络场景，对网络场景的移动特性要求较高，缺乏普适性。此外，对于许多网络环境，如移动车辆网络、公交车网络等，节点的移动虽然具有一定的特点，但是仍然有很强的随机性，很难建立类似于时空图的数学模型，因此基于模型类的路由并不适用于移动容迟网络。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种基于接触预测的移动容迟网络路由方法，对具有一定运动模式的移动网络，充分利用节点自身运动规律，借助与其他节点接触概率的大小实现容迟网络节点数据包投递率的提升，使移动容迟网络的整体性能得到提升。

本发明技术解决方案：一种基于接触预测的移动容迟网络路由方法。技术方案如下：首先，从考虑节点间的接触概率的角度出发，构造节点接触概率矩阵，以三元组的形式记录节点的接触概率，然后基于节点间的ICT信息，根据节点接触概率公式，每个节点计算与其他节点的相遇概率，通过比较接触概率大小完成报文转发的路由决策。

具体实现步骤如下：

（1）节点接触概率矩阵建立

每个节点在一开始会初始化一个接触概率矩阵，接触概率矩阵负责存储相关的节点相遇概率信息，节点接触概率矩阵用一个n×n的double型二维数组表示，其中n为节点数目，设节点接触概率矩阵用A_n×n表示，则每个值a_ij表示节点i与节点j的接触概率；每个节点独立管理各自的概率矩阵，在初始化阶段，每个节点将自己与其他节点的相遇概率置为一个初始值，往后通过概率矩阵更新活动进行更新；