[发明专利]基于马尔科夫决策过程的分段路由方法及一种网络节点

说明书

技术领域

本公开涉及无线通信网络中的通信路由，具体地讲，涉及一种基于马尔科夫决策过程的分段路由方法及一种网络节点。

背景技术

移动机会网络由于节点的移动性，稀疏性，导致网络的拓扑结构时常发生变化，所以目的节点和源节点之间很少存在端到端的通信链路。这就使得传统依赖于固定设施的蜂窝移动网络中采用“先路由-后传输”的工作模式统路由算法失效。考虑到移动机会网络的弱连通性等特点，目前机会路由采用存储-携带-转发的工作模式。在这种工作模式下，当节点接收到网络中随机相遇的节点转发来的消息时，首先将消息存于自己的缓存中，并且携带消息继续在网络中随机移动并转发给其他随机相遇的节点，直到消息到达目的节点。在这种情况下，机会网络中的路由算法作为实现间歇式连通环境下节点通信的理论基础，具有十分重要的研究意义。但是在机会路由中节点如何选择合适的转发时机以及中继节点，使得消息可以更快速的到达目的节点且节省更多的网络资源，是目前机会路由研究的关键问题。

由于机会网络的拓扑易变和节点移动的不确定性，给其路由算法的设计带来挑战。为了适应机会网络间断、部分连接的特点，研究者提出了多种路由算法，其大致可以分为两大类，单副本路由策略和多副本路由策略。单副本的路由策略是同一时间内网络中只保留消息的一个副本。此类路由的特点是网络中由于副本的数量被严格的限制，导致网络中消息的投递率很低、延迟很大，消息不能快速准确的到达目的节点。但是网络副本被很好地控制，达到了节省网络资源的目的。现有几种基于单副本的机会网络节点转发策略：(1)First Contact，该算法源节点将数据分组转发给它每次遇到的下一跳节点；(2)Direct Delivery，该算法源节点仅在遇到目标节点时才将数据分组转发给下一节点；(3)随机路由，以概率P将消息发送给其遇到的节点；(4)Seek and Focus，结合了随机路由和基于效用路由的转发策略；(5)Simbet，节点只将数据分组转发给具备一定相似度的节点。

多副本的路由策略是每个节点可以按照规则携带多个消息副本。常见的多副本路由是Spray and Wait、Prophet、MaxProp、Epidemic。多副本路由策略由于副本数量的增加，在网络中多个消息副本之间可以独立的被传递至消息目的节点，相当于单副本路由策略，多副本路由策略投递率和消息延迟有着较大的提升，但是，副本数量的增多也会导致网络负载的上升，网络资源的消耗往往较大。

发明内容

针对上述问题，本公开在考虑机会网络中消息转发时的投递率和网络负载之间的平衡的基础上，结合多副本转发策略，根据马尔科夫决策过程提出了新的高效转发因子，以提高投递率、减少开销和降低平均时延。

一方面，本公开提出了一种基于马尔科夫决策过程的分段路由方法，所述方法包括下述步骤：

S100、判断携带消息的节点周围是否存在目的节点；

若所述携带消息的节点周围存在目的节点，则执行步骤S200；否则，执行步骤S300；

S200、转发消息给目的节点，完成消息转发；

S300、判断所述携带消息的节点所携带的消息副本数量是否为1；

若所述消息副本数量不为1，执行步骤S400；否则，执行步骤S500；

S400、在所述携带消息的节点随机移动过程中，将自身所携带的消息副本转发给其随机遇到的邻居节点，使该邻居节点成为一个携带消息的节点；且转发消息副本的数量等于消息副本转移概率与所述携带消息的节点所携带消息副本数量的乘积；

返回步骤S100；

S500、在所述携带消息的节点随机移动过程中，采用单副本路由转发策略将所携带的消息转发给目的节点；

其中，所述消息副本转移概率是由当前时刻和下一时刻是否递交消息副本确定的，消息副本转移的过程符合马尔科夫过程。

另一方面，本公开还涉及一种网络节点，所述节点上包括第一判断模块、第一转发模块、第二判断模块、第二转发模块，第三转发模块，其中：

所述第一判断模块，被配置用于：当节点上创建消息或收到消息失，判断该节点周围是否存在目的节点；若所述携带消息的节点周围存在目的节点，转入第一转发模块；否则，转入第二判断模块；

所述第一转发模块，被配置用于：将所述节点携带的消息转发给目的节点，完成消息转发；

所述第二判断模块，被配置用于：判断所述节点所携带的消息副本数量是否为1；若所述消息副本数量不为1，转入第二转发模块；

否则，转入第三转发模块；