一種面向epidemic和probabilistic混合路由的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)緩存管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)值TN)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種面面向巧idemic和prob油i1iStiC混合路由的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)緩存管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] DTN是一種面向移動(dòng)與極端網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的特殊無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用于星際網(wǎng) 絡(luò)、鄉(xiāng)村網(wǎng)絡(luò)、戰(zhàn)地網(wǎng)絡(luò)等。DTN具有鏈路間斷連接特性，并且消息在傳遞過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí) 間或者不確定的時(shí)延。DTN中通常不存在端到端的連接，從而使得面向連接的端到端傳輸 協(xié)議不適用于此種網(wǎng)絡(luò)。由于DTN具有高延遲性、間斷連接性、拓?fù)湟鬃冃?、?jié)點(diǎn)資源有限 等特點(diǎn)。為了克服運(yùn)些網(wǎng)絡(luò)限制，能夠保證消息傳輸?shù)牡竭_(dá)率，DTN采用"存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn) 發(fā)"運(yùn)種方式對(duì)消息進(jìn)行傳輸。然而DTN具有高延遲性、間斷連接性、拓?fù)湟鬃冃?、?jié)點(diǎn)資 源有限等特點(diǎn)，運(yùn)就導(dǎo)致了托管節(jié)點(diǎn)有可能需要長(zhǎng)時(shí)間保存接收到的消息，來(lái)應(yīng)對(duì)可能出 現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)延遲和中斷，直到收到下一跳托管節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)信息或者消息被成功傳遞至目的節(jié) 點(diǎn)。如果托管節(jié)點(diǎn)不能及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)其收到的消息，網(wǎng)絡(luò)又有大量的消息需要及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，那么網(wǎng) 絡(luò)就會(huì)最終耗盡托管節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)資源。因此，高效的路由方法和緩存管理策略顯得尤為重 要。
[0003] 巧idemiC路由方法和prob油ilistic路由方法是DTN網(wǎng)絡(luò)中最重要的路由算法之 一，許多路由算法都可W視為是在此算法基礎(chǔ)上的一種改進(jìn)。其中，epidemic路由方法主要 思想是：網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)2個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)交換對(duì)方?jīng)]有的消息，經(jīng)過(guò)足夠多的消息交換后，理論上 每個(gè)非孤立的節(jié)點(diǎn)都將收到所有的消息，從而實(shí)現(xiàn)消息的傳輸。prob油ilistic路由方法主 要思想是：節(jié)點(diǎn)H(m)有消息要轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)D，當(dāng)節(jié)點(diǎn)H(m)與H(n)相遇時(shí)，通過(guò)比較節(jié) 點(diǎn)H(m)和節(jié)點(diǎn)H(n)到目的節(jié)點(diǎn)D的概率的大小，如果H(m)到目的節(jié)點(diǎn)D的概率大于H(n) 到目的節(jié)點(diǎn)D的概率，則節(jié)點(diǎn)H(m)將要轉(zhuǎn)發(fā)的消息復(fù)制給H(n)，否則不進(jìn)行復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)。由 于采用巧idemic路由方法在網(wǎng)絡(luò)中存在著大量的相同副本，采用prob油ilistic路由方法 容易增加消息到目的節(jié)點(diǎn)的時(shí)延。本發(fā)明提出了一種基于巧idemic和prob油ilistic混 合路由。該路由和epidemic方法相比有效的控制了網(wǎng)絡(luò)中同一個(gè)消息的副本數(shù)，同時(shí)和 prob油ilistic路由方法相比又減小了消息到目的節(jié)點(diǎn)的時(shí)延。
[0004] DTN中緩存管理策略，主要目標(biāo)為利用最優(yōu)化理論，選擇合適的消息進(jìn)行丟棄，使 得機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的某一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。目前有關(guān)DTN緩存管理策略主要包括：（1) DR0PFR0NT:優(yōu)先丟棄緩存空間中排隊(duì)時(shí)間最長(zhǎng)的報(bào)文；（2)DR0PLAST:優(yōu)先丟棄緩存空間 中最新接收到的報(bào)文；(3)DR0P0LDST:優(yōu)先丟棄緩存空間中剩余生命周期0TL)最短的報(bào) 文；(4)DR0PY0UNGEST:優(yōu)先丟棄緩存空間中剩余生命期最長(zhǎng)的報(bào)文；(S)N-DROP:首先丟棄 轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)（跳數(shù)）大于等于闊值的報(bào)文，如果仍不能滿足新報(bào)文的存儲(chǔ)需求，則再逐一丟棄 轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)最大的報(bào)文，直至緩存足W存儲(chǔ)新的報(bào)文。W上幾種方法并沒(méi)有考慮節(jié)點(diǎn)中消息 到目的節(jié)點(diǎn)的概率，因此容易刪除節(jié)點(diǎn)中到目的節(jié)點(diǎn)概率較大的消息。 陽(yáng)0化]針對(duì)W上分析，本發(fā)明主要目的是提出一種面向巧idemic和prob油ilistic混合 路由的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)緩存管理策略。該方法的主要思想是：綜合epidemic路由方法和 prob油iIiStic路由方法的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了 一種巧idemic和prob油ilistic混合路由方法。 在此基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)緩存劃分成E緩存和P緩存。其中，E緩存接收采用epidemic路 由方法轉(zhuǎn)發(fā)的消息；P緩存接收采用probabilistic路由方法轉(zhuǎn)發(fā)的消息。當(dāng)P緩存的剩 余空間小于prob油ilistic路由方法將要轉(zhuǎn)發(fā)的消息的大小時(shí)，通過(guò)借用E緩存的空間來(lái) 接收消息，若E緩存也沒(méi)有足夠的空間時(shí)，則通過(guò)刪除在E緩存中到目的節(jié)點(diǎn)概率最小的消 息來(lái)釋放緩存空間，直到有足夠緩存空間接收消息。
[0006] 本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)：（1)綜合巧idemic路由方法和prob油ilistic路由方法的特 點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種epidemic和prob油ilistic混合路由方法。和epidemic方法相比該算法 在有效的控制了網(wǎng)絡(luò)中同一個(gè)消息的副本數(shù)，同時(shí)和prob油ilistic路由方法相比又減小 了消息到目的節(jié)點(diǎn)的時(shí)延。似通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)緩存劃分成E緩存和P緩存。使得E緩 存接收采用epidemic路由方法轉(zhuǎn)發(fā)的消息；P緩存接收采用prob油ilistic路由方法轉(zhuǎn)發(fā) 的消息。當(dāng)P緩存的剩余空間小于prob油ilistic路由方法將要轉(zhuǎn)發(fā)的消息的大小時(shí)，通 過(guò)借用E緩存的空間來(lái)接收消息，若E緩存沒(méi)有足夠的空間時(shí)，則通過(guò)刪除E緩存中到目的 節(jié)點(diǎn)概率最小的消息來(lái)釋放緩存空間，直到有足夠緩存空間接收消息。從而可W有效的保 留到目的節(jié)點(diǎn)概率較大的消息，從而提高消息的轉(zhuǎn)發(fā)成功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提出一種面向巧idemic和prob油ilistic混合路由的延遲容 忍網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)緩存管理方法。
[0008] 本發(fā)明的目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：
[0009] (1):首先判斷網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是否有消息需要發(fā)送；如果有，執(zhí)行步驟似；否則， 執(zhí)行步驟八；
[0010] 似：遍歷有消息發(fā)送的節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)； W11] 做：如果鄰居節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)L等于1，執(zhí)行（4);否則，執(zhí)行巧） 陽(yáng)〇1引 （4):采用巧idemic路由方法轉(zhuǎn)發(fā)消息；
[0013] 巧）：判斷運(yùn)些鄰居節(jié)點(diǎn)中是否存在到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的概率大于0.6的節(jié)點(diǎn)；如果 有，則執(zhí)行化）；否則，執(zhí)行（7);
[0014] 化）：采用prob油ilistic路由方法轉(zhuǎn)發(fā)消息；
[001引 （7):采用巧idemic路由將消息轉(zhuǎn)發(fā)給個(gè)緩存占用率最低的節(jié)點(diǎn)，其中占 用率指得是已使用的緩存空間大小和整個(gè)節(jié)點(diǎn)的緩存空間大小的比值；
[0016] (7. 1):將節(jié)點(diǎn)緩存劃分為E緩存和P緩存，并設(shè)置E緩存系數(shù)為a，P緩存系數(shù)為 0，其中，E緩存系數(shù)a指E緩存空間大小占整個(gè)節(jié)點(diǎn)緩存的比例，P緩存系數(shù)0指P緩存 空間大小占整個(gè)節(jié)點(diǎn)緩存的比例，且0+0=1，a<0 ;E緩存接收采用巧idemic路由方法 轉(zhuǎn)發(fā)的消息；P緩存接收采用probabilistic路由方法轉(zhuǎn)發(fā)的消息；
[0017] (7.。：節(jié)點(diǎn)根據(jù)緩存系數(shù)設(shè)置E緩存和P緩存的大小； 陽(yáng)01引 （7.如：根據(jù)E緩存和P緩存大小分配E緩存和P緩存牌數(shù)，其中IM空間的大小分 配一個(gè)令牌，消息所需的令牌數(shù)為S;
[0019] (7. 4):判斷網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)是否有消息需要接收；如果有，則執(zhí)行（7. 5);否則，執(zhí)行 步驟（7.11);
[0020] (7. 5):根據(jù)prob油ilistic路由中所統(tǒng)計(jì)的節(jié)點(diǎn)相遇概率信息，判斷本地節(jié)點(diǎn)到 目的節(jié)點(diǎn)的概率是否大于0.6;如果是，執(zhí)行（7.6);否則，執(zhí)行步驟（7.8);
[0021] (7. 6):判斷P緩存的令牌數(shù)是否大于消息所需令牌數(shù)S;如果是，則執(zhí)行步驟 (7.7);否則執(zhí)行（7.8);
[0022] (7.7):節(jié)點(diǎn)將消息存在P緩存中，并減掉S個(gè)P緩存令牌；
[002引（7.8):判斷E緩存的令牌數(shù)是否大于消息所需令牌數(shù)S;如果是，執(zhí)行（7. 10);否 則，執(zhí)行（7.9);
[0024] (7.9):刪除E緩存中到目的節(jié)點(diǎn)概率最小的消息來(lái)增加令牌數(shù)直到E緩存的令牌 數(shù)大于S; 陽(yáng)02引 （7. 10):節(jié)點(diǎn)將消息存放在E緩存中，并減掉S個(gè)E緩存令牌。
[0026] 本發(fā)明的有益效果在于：（1)綜合巧idemic路由方法和prob油ilistic路由方法 的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種巧idemic和prob油ilistic混合路由方法。和epidemic方法相比該 算法在有效的控制了網(wǎng)絡(luò)中同一個(gè)消息的副本數(shù)，同時(shí)和prob油ilistic路由方法相比又 減小了消息到目的節(jié)點(diǎn)的時(shí)延。（2)通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)緩存劃分成E緩存和P緩存。使得 E緩存接收采用巧idemic路由方法轉(zhuǎn)發(fā)的消息；P緩存接收采用prob油ilistic路由方法 轉(zhuǎn)發(fā)的消息。當(dāng)P緩存的剩余空間小于probabilistic路由方法將要轉(zhuǎn)發(fā)的消息的大小時(shí)， 通過(guò)借用E緩存的空間來(lái)接收消息，若E緩存沒(méi)有足夠的空間時(shí)，則通過(guò)刪除E緩存中到目 的節(jié)點(diǎn)概率最小的消息來(lái)釋放緩存空間，直到有足夠緩存空間接收消息。從而可W有效的 保留到目的節(jié)點(diǎn)概率較大的消息，從而提高消息的轉(zhuǎn)發(fā)成功率。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1主要設(shè)及一種面向巧idemic和prob油ilistic混合路由的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)緩存管理策略任意節(jié)點(diǎn)的混合路由流程圖；
[0028] 圖2主要設(shè)及一種面向巧idemic和prob油ilistic混合路由的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)緩存管理策略任意節(jié)點(diǎn)的緩存管理流程圖；
[0029] 圖3主要設(shè)及一種面向巧idemic和prob油ilistic混合路由的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)緩存管理策略任意節(jié)點(diǎn)的混合路由的實(shí)例圖；
[0030] 圖4主要設(shè)及一種面向巧idemic和prob油ilistic混合路由的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)緩存管理策略任意節(jié)點(diǎn)的緩存實(shí)例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：
[0032] 該方法的主要思想是：綜合巧idemic路由方法和prob油ilistic路由方法的特 點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種巧idemic和prob油ilistic混合路由方法。在此基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)緩 存劃分成E緩存和P緩存。其中，E緩存接收采用epidemic路由方法轉(zhuǎn)發(fā)的消息；P緩存接 收采用p