[发明专利]移动社交网络中基于节点运动能量的数据转发方法

说明书

本发明公开了一种移动社交网络中基于节点运动能量的数据转发方法，首先建立了传染病在多群体中的传播模型，确定转发概率函数，并计算传递延迟和副本数量的理论值。随后，定义节点的运动能量为节点的速率和单位距离内遇到其他节点的个数。为了提高数据包的传递率、降低传递延迟，本发明提出速率差异下基于节点运动能量的数据转发方法MRSH。本发明使用消防队的真实运动轨迹数据进行实验仿真，结果表明理论值和实验值之间的误差很小，进一步验证了模型的正确性。与其它三个方法相比，本发明提出的方法明显提高了传递率，传递延迟也得到了很好的改进。

技术领域

本发明涉及网络数据算法领域，具体是一种移动社交网络中基于节点运动能量的数据转发方法。

背景技术

容迟网络(DTNs，Delay Tolerant Networks)具有高延迟、低传输率、网络中节点频繁移动、端到端的间歇性连接、有限的存储空间和资源等特点。这些特征导致源节点和目的节点之间的缺乏稳定的连接，使得传统的Internet路由协议(如RIPng和OSPFv3)和Adhoc网络路由协议(如DSR，AODVv2)不能直接应用于容迟网络。近几年，延迟容忍网络在军事网络、车载移动ad-hoc网络、移动社交网络、传感器网络和卫星网络中得到了广泛应用。

移动社交网络(Mobile Social Networks，MSNs)是容迟网络中的一个重要分支，MSNs是人通过携带移动无线终端设备，近距离接触形成的通信机会来传递数据并共享网络中的服务。MSNs应用程序在简化移动云计算(MCC)和移动边缘计算(MEC)等现代分布式计算平台中的数据共享和卸载中都有重要应用。MSNs中的数据传输采用“存储-携带-转发”的模式，当节点间的距离小于传输半径时，则进行数据传输。在移动社交网络中，最简单的路由协议是直接传输。在直接传输方法中，源节点只有遇到目的节点，才会将消息转发给目的节点。由于源节点在运动的过程中不会产生消息副本，因此传输延时很大，传输成功率很低。

为了降低网络中消息的传输延时，研究人员提出了基于复制的转发方法。在该机制中，携带消息的节点会产生多个消息副本，转发给相遇的节点。当其中一个消息副本到达目的节点，消息传输成功。在基于复制的方法中，较为典型的是Epidemic方法。在Epidemic方法中，每个携带消息的节点将消息转发给所有邻居节点，从而可以快速转发消息。Epidemic具有高传输率和低延迟的特点，但对节点的存储能力要求较高。Hang Guo等将路由过程分为受控喷洒路由阶段和单拷贝路由阶段，并提出了一种定位辅助控制喷洒(LACS)路由方法，以减少网络中副本数并提高传输率。

在基于概率的转发方法中，如PROPHET方法根据节点相遇的历史信息和传递性为每对节点之间建立一个传递概率。在数据转发时，数据包携带者仅拷贝数据包给与目的节点之间传递概率比自己大的相遇节点。PROPHET方法降低了对节点的存储能力的要求和网络中副本的冗余。Lindgren A等用信标检测接触概率。分别采用六种不同的动态函数形式来控制信标频率，提出了基于连续时间的马尔可夫模型的能量约束容迟网络中的节能动态信标控制策略。

然而，上述方法均很少考虑单个节点的移动速度的动态变化以及不同节点之间的移动速度差异对节点的转发性能的影响。En Wang等提出了一种基于MSNs中短期和长期速度(DFSL)的多拷贝委托转发方法。DFSL方法将节点的短期和长期速度视为转发度量。节点的移动速度差别可能很大，如行人、汽车、飞机等。此外，由于网络中节点的不均匀分布，每个节点在移动过程中遇到的节点个数也存在差异。这两个因素将导致节点具有不同的传播数据包的能力。因此，仅考虑节点的移动速度而不考虑它遇到的节点数是不合理的。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动社交网络中基于节点运动能量的数据转发方法，以解决现有技术移动社交网络中数据转发方法没有综合考虑节点移动速度和相遇节点数的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

移动社交网络中基于节点运动能量的数据转发方法，其特征在于：包括以下步骤：