專利名稱：一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中高效的傳染路由緩存管理策略的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通訊領(lǐng)域，特別是涉及一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中高效的傳染路由緩存管理策略。
背景技術(shù)：
面對(duì)傳染路由對(duì)存儲(chǔ)和寬帶資源的嚴(yán)重消耗，許多研究人員提出一些啟發(fā)式算法，優(yōu)化和改進(jìn)傳染路由的轉(zhuǎn)發(fā)決策，如PROPHET路由協(xié)議，Spay路由協(xié)議。這些方法主要有限制副本數(shù)量、基于歷史信息、概率估計(jì)、預(yù)測、效用等。這些改進(jìn)能夠在某種程度上減少傳染路由的資源消耗，但是并不能完全避免節(jié)點(diǎn)擁塞的可能。實(shí)際上，在資源相對(duì)有限的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)緩存不足的現(xiàn)象依舊非常頻繁的發(fā)生著。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)緩存空間不足時(shí)，為了接受新的消息，節(jié)點(diǎn)需要借助緩存管理策略進(jìn)行丟包決策，從本地消息隊(duì)列中選擇一個(gè)消息丟棄，騰出存儲(chǔ)空間給新消息。但是，傳統(tǒng)緩存管理策略，如Drop-Last (DL)、Drop-random、Drop-front (DF),沒有充分考慮和利用DTN網(wǎng)絡(luò)傳染路由與“存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制的特性，在DTN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中對(duì)節(jié)點(diǎn)擁塞情況下網(wǎng)絡(luò)性能的提高作用非常有限。相關(guān)研究[14]表明DF策略在送遞率與網(wǎng)絡(luò)延遲上的表現(xiàn)都要優(yōu)于DL策略。除此外，在丟包選擇過程中，給予源消息(本地節(jié)點(diǎn)生成的消息)特權(quán)，將其保留而不被選擇丟棄，能夠在一定程度上提高消息的送遞率，但是會(huì)減緩消息在網(wǎng)絡(luò)中的傳播速率，因?yàn)檎麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際可用的空間減少，信息流通受到一定影響。Lindgren等人將不同的緩存管理策略與路由協(xié)議進(jìn)行組合，分析其網(wǎng)絡(luò)性能。結(jié)果表明，機(jī)會(huì)主義路由與恰當(dāng)?shù)木彺婀芾聿呗越M合能夠優(yōu)化DTN網(wǎng)絡(luò)各方面性能。值得注意的是，結(jié)果強(qiáng)調(diào):在傳染路由下，DF策略有著最高的傳遞率(delivery rate)，這也是本文將以DF策略作為比較參照的原因。Amir Krifa等人[19]提出基于網(wǎng)絡(luò)全局信息進(jìn)行丟包選擇的最優(yōu)緩存管理策略，但是這種方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)模式有較為嚴(yán)格的假設(shè)，并要求網(wǎng)絡(luò)中傳遞的消息大小一致，并且有理想的傳輸速率，這些假設(shè)在實(shí)際應(yīng)用中很難全部滿足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中傳染路由的緩存管理策略，以提高延遲容忍網(wǎng)中傳染路由緩存擁塞時(shí)消息的送達(dá)率。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中傳染路由的緩存管理策略，包括:歷史接觸記錄維護(hù)，丟包決策，降低重復(fù)傳染。所述歷史接觸記錄維護(hù)，用于:為計(jì)算“局部感染密度”提供原始數(shù)據(jù)。對(duì)于任意節(jié)點(diǎn)i中的消息M,如果節(jié)點(diǎn)j攜帶著消息M,則節(jié)點(diǎn)j中的消息M增加了消息M在節(jié)點(diǎn)i周圍的分布密度，降低 了節(jié)點(diǎn)i作為消息M的“攜帶者”的傳染效用；接觸概率對(duì)節(jié)點(diǎn)的傳染效用有直接的影響，如果節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的接觸概率越高，j中的消息M相對(duì)其它節(jié)點(diǎn)中的M的副本在分布上越靠近i，對(duì)消息M在節(jié)點(diǎn)i周圍的分布密度產(chǎn)生更大的增量，那么節(jié)點(diǎn)i將消息M繼續(xù)“傳染”的概率越低，傳染效用越低。
所述丟包決策，用于:判斷在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)擁塞時(shí)，優(yōu)秀刪除哪個(gè)節(jié)點(diǎn)。將節(jié)點(diǎn)j與節(jié)點(diǎn)i的接觸概率P作為節(jié)點(diǎn)j中的消息M對(duì)消息M在節(jié)點(diǎn)i周圍的分布密度的增量；通過計(jì)算與節(jié)點(diǎn)i接觸頻繁的節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)i中的消息M的的分布密度的增量之和求得節(jié)點(diǎn)i的消息M的“局部感染密度”。對(duì)于某節(jié)點(diǎn)而言一個(gè)消息的“局部感染密度”越高，說明該消息的副本所分布的節(jié)點(diǎn)與這個(gè)節(jié)點(diǎn)的接觸越頻繁或數(shù)量越多，當(dāng)這個(gè)消息被丟棄時(shí)，由于該消息被丟棄而導(dǎo)致的該消息的“傳染”機(jī)會(huì)的減少將相對(duì)較小，因?yàn)榕c宿主節(jié)點(diǎn)接觸頻繁的節(jié)點(diǎn)攜帶該消息的概率更高。所以在節(jié)點(diǎn)發(fā)生擁塞時(shí)刪除“局部感染密度”高的消息被優(yōu)先刪除。這樣從整體上降低了“丟包”對(duì)被丟棄的消息在網(wǎng)絡(luò)中傳播的影響，從而提高了消
息送遞率。所述降低重復(fù)傳染，用于:當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)丟棄一個(gè)消息后，并不完全清除消息相關(guān)信息，而是在一定時(shí)間內(nèi)保留消息的標(biāo)識(shí)信息，為其設(shè)置一個(gè)“墓碑”標(biāo)志，直指定時(shí)間結(jié)束，才完全刪除消息相關(guān)信息。在該時(shí)間段內(nèi)，如果有其他外部節(jié)點(diǎn)嘗試向節(jié)點(diǎn)發(fā)送被“墓碑”標(biāo)識(shí)的消息，節(jié)點(diǎn)將拒絕接收。由上述方案可以看出，本發(fā)明中丟包決策從整體上降低了“丟包”對(duì)被丟棄的消息在網(wǎng)絡(luò)中傳播的影響，從而提高了消息送遞率。而降低重復(fù)傳染的方法有效的緩解“反復(fù)傳染”帶來的存儲(chǔ)壓力和緩存 擁塞。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明中DTN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)示意圖；圖2為本發(fā)明tl時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖3為本發(fā)明t2時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)示意圖。其中(t2> tl)
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。假設(shè)非隨機(jī)運(yùn)動(dòng)模式下的DTN網(wǎng)絡(luò)由無線移動(dòng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點(diǎn)1:Ni (t)表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i緩存中的消息數(shù)。LMi(t)表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i緩存中的消息隊(duì)列{Mi, Mi2, Mf......MfiW}Contact (i, j, t)表示t時(shí)刻,節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的相遇。網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)消息都有一個(gè)唯一的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并且有一個(gè)統(tǒng)一的生存時(shí)間值TTL(time-to-live)。生存時(shí)間結(jié)束后，消息將會(huì)被從緩存中清除。節(jié)點(diǎn)間的信息交換發(fā)送在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相互進(jìn)入對(duì)方的通訊范圍(接觸)后進(jìn)行。受傳輸速率，有效傳輸時(shí)間限制，信息的交換并不一定是充分的。1.歷史接觸信息維護(hù):LDI中任意節(jié)點(diǎn)i通過為自身維護(hù)一個(gè)接觸記錄隊(duì)列CLi來記錄與其接觸頻繁的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并為CLi中的每一個(gè)Contact綁定一個(gè)根據(jù)接觸時(shí)間間
隔與頻繁度變動(dòng)的生存時(shí)間CL_tac;tn t)與接觸累計(jì)次數(shù)CA'.當(dāng)h時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)i遇到一
個(gè)CLi中沒有歷史接觸記錄的節(jié)點(diǎn)j時(shí)，將新的記錄Contact (i, j, 加入CLi,并賦予
CLcontact(Iit1)初值^并令匚八丨等于！。當(dāng)CLContact(ij,tl〕iLl期時(shí)，即當(dāng)
權(quán)利要求
1.一種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中傳染路由緩存管理策略，其特征在于，通過有效的利用網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的可預(yù)見性和相接觸節(jié)點(diǎn)的歷史狀態(tài)信息，為每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)消息構(gòu)建一個(gè)該消息的副本在與這個(gè)節(jié)點(diǎn)接觸頻繁的節(jié)點(diǎn)中分布的等效值一“局部感染密度”，即LDI (Local density of infection),依據(jù)LDI值的大小進(jìn)行丟包決策。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點(diǎn)為自身維護(hù)一個(gè)歷史接觸記錄隊(duì)列表，記錄與其接觸頻繁的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；根據(jù)節(jié)點(diǎn)的接觸時(shí)間間隔和變動(dòng)頻繁度，為接觸記錄中的每一條記錄賦予一個(gè)生存時(shí)間與接觸累計(jì)次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:一個(gè)節(jié)點(diǎn)遇到一個(gè)自身接觸記錄列表中不存在的節(jié)點(diǎn)，將新的節(jié)點(diǎn)加入列表，賦予初值；當(dāng)接觸記錄表中節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間到期時(shí)，將節(jié)點(diǎn)刪除。
4.一種基于有效保留時(shí)間的減少消息重復(fù)傳染的方法，其特征在于，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)丟棄一個(gè)消息后，并不完全清除消息相關(guān)信息，而是在一定時(shí)間內(nèi)保留消息的標(biāo)識(shí)信息，為其設(shè)置一個(gè)“墓碑”標(biāo)志，直指定時(shí)間結(jié)束，才完全刪除消息相關(guān)信息，在該時(shí)間段內(nèi)，如果有其他外部節(jié)點(diǎn)嘗試向節(jié)點(diǎn)發(fā) 送被“墓碑”標(biāo)識(shí)的消息，節(jié)點(diǎn)將拒絕接收。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種延遲網(wǎng)絡(luò)中高效的傳染路由緩存管理策略。針對(duì)延遲網(wǎng)絡(luò)傳染路由存儲(chǔ)資源高昂，緩存擁塞頻繁的問題，根據(jù)真實(shí)DTN(delay tolerant network，簡稱DTN)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)模式的可預(yù)見性，通過統(tǒng)計(jì)和分析節(jié)點(diǎn)相遇的歷史記錄，獲取節(jié)點(diǎn)緩存中的消息在與該節(jié)點(diǎn)接觸頻繁的節(jié)點(diǎn)群中的分布信息，評(píng)估對(duì)于每一個(gè)消息而言，該節(jié)點(diǎn)能使其在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)一步傳染的能力，選擇概率上相對(duì)該節(jié)點(diǎn)分布更密集的消息進(jìn)行丟棄，降低節(jié)點(diǎn)因丟包導(dǎo)致的傳染效用的損失，使分布相對(duì)稀疏的消息得到更多的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)會(huì)，提高消息的送遞率。
文檔編號(hào)H04L12/801GK103236984SQ20121048850
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者李大軍, 臧金廣, 寧學(xué)軍 申請(qǐng)人:佳都新太科技股份有限公司