一種容遲網中基于能效的消息轉發方法技術

本發明專利技術公開了一種容遲網中基于能效的消息轉發方法，在容遲網中存在兩個社區并具有社會自私性的情況下，根據網絡節點間的接觸率和傳遞消息的概率等信息，計算選擇出滿足條件且能耗最小的消息的副本數。首先計算節點的活躍度和源節點向目的節點傳輸消息的最優副本數K，然后設置源節點待轉發的消息的副本數目為K+1，表示該消息最多可以被復制成K+1份。當任意一個攜帶消息的節點與另一個未攜帶消息的節點相遇時，若該節點攜帶的消息的副本數目大于1時，則按節點的活躍度進行副本數目的分配；否則，不轉發消息，直到遇到目的節點時才轉發。這種消息轉發方法，通過限制消息的副本數，從而降低消息傳輸的能耗。

【技術實現步驟摘要】
一種容遲網中基于能效的消息轉發方法
本專利技術涉及一種容遲網中基于能效的消息轉發方法，屬于延遲容忍網領域。
技術介紹
容遲網絡(DelayTolerantNetwork，簡稱DTN)是一種端到端之間缺乏持續可靠連接的網路。DTN網絡往往具有高延遲，低傳輸率，間歇型連接、節點頻繁移動，延遲容忍、錯誤容忍、有限的存儲以及通信環境惡劣等特點，使得傳統的基于TCP/IP的端到端通信的互聯網技術無法很好地為其提供服務。鑒于DTN網絡的獨特性。DTN路由作為延遲容忍網絡中的重中之中，成為廣大研究人員的首要研究對象。Epidemic協議是由AminVahdat和DavidBecher提出的，它是基于機會轉發策略路由算法的典型代表，思想是當兩節點相遇時交換對方沒有的數據分組，經足夠的交換后，理論上每個非孤立節點將收到所有數據分組，從而實現數據分組的傳輸。其本質上是一種泛洪算法，每個節點都將數據分組轉發給所有遇到的鄰居節點。主要優點是能最大化數據分組的傳輸成功率，減少傳輸延遲，主要缺點是網絡中存在大量數據分組副本，會消耗大量能量。ChaithanyaManamVK和MahendranV等人在Epidemic算法中提出了一種基于附加算法的消息驅動來提高路由的能效。該方法是基于異構性容遲網的情況下，綜合考慮消息的生命周期和傳輸成功率要求，通過提出的算法，篩選出滿足條件且能量消耗最少的副本數組合，通過在消息傳輸過程中限制副本數來提高路由的能效。但該算法沒有考慮社會自私性和副本數限制等因素對選擇消息副本數的影響，且沒有提出一個明確的分配方案。YongLi和PanHui等人在2010年提出節點具有個體自私性和社會自私性，通過用馬爾可夫模型對具有個體自私性和社會自私性的兩個社區的節點建模，分析了社會自私性對消息傳輸延遲和能量消耗的影響。但馬爾可夫模型由于其計算的復雜性，并不適用大量節點的情況。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種容遲網中基于能效的消息轉發方法，在容遲網中存在兩個社區并具有社會自私性的情況下，根據網絡節點間的接觸率和傳遞消息的概率等信息，計算選擇出滿足條件且能耗最小的消息的副本數，通過限制消息的副本數，有效降低能耗。本專利技術為解決上述技術問題采用以下技術方案：本專利技術提供一種容遲網中基于能效的消息轉發方法，包括以下具體步驟：步驟1，假設網絡中存在兩個社區V1和V2，分別有N1和N2個節點，同時，存在源節點S和目的節點D，源節點S和目的節點D接觸后傳遞消息的概率為p0＝1；消息的生命周期為Et，消息的傳輸成功率下限為Dp，消息傳遞的副本數上限為L，計算滿足上述條件且能耗最小的消息傳遞的副本數K：式中，λin為相同社區之間節點的接觸率，pin為相同社區之間節點接觸后傳遞消息的概率；λout為不同社區之間節點的接觸率，pout為不同社區之間節點接觸后傳遞消息的概率，λ0為源節點S或目的節點D與其它節點的接觸率；步驟2，當源節點S產生了一個需要轉發的消息，對該消息附加一個屬性即副本數目ms＝K+1，表示該節點攜帶的該消息最多可以復制K+1份；步驟3，在消息傳遞過程中，設在網絡中任意一個攜帶該消息的非目的節點i，其副本數為mi，當節點i遇到任意一個不攜帶該消息的節點j，首先判斷該節點j是否為目的節點D，如果是，則完成消息的交付，否則執行步驟4；步驟4，若mi>1，則節點i自身保留副本數目m′i，轉發副本數目m′j給節點j；若mi＝1，則不再轉發；其中：式中，ai為非目的節點i的活躍度；aj為非目的節點j的活躍度；步驟5，循環步驟3至4，直到消息被轉發給目的節點為止。作為本專利技術的進一步優化方案，步驟4中非目的節點i的活躍度ai為：作為本專利技術的進一步優化方案，步驟4中非目的節點j的活躍度aj為：作為本專利技術的進一步優化方案，步驟1中所述社區V1中節點數N1為40。作為本專利技術的進一步優化方案，步驟1中所述社區V2中節點數N2為60。本專利技術采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：1)本專利技術的方法提出了一個選擇最優副本數的方法，通過限制消息的副本數，從而達到降低消息傳輸的能耗的效果；2)本專利技術的方法綜合考慮了社會自私性和副本數限制等因素，有助于分析這些因素對計算選擇能耗最小的副本數的影響。附圖說明圖1是本專利技術的方法流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的技術方案做進一步的詳細說明：本專利技術提供一種容遲網中基于能效的消息轉發方法，如圖1所示，包括以下具體步驟：步驟1，假設網絡中存在兩個社區V1和V2，分別有N1和N2個節點，同時，存在源節點S和目的節點D，源節點S和目的節點D接觸后傳遞消息的概率為p0＝1；消息的生命周期為Et，消息的傳輸成功率下限為Dp，消息傳遞的副本數上限為L，計算滿足上述條件且能耗最小的消息傳遞的副本數K：式中，λin為相同社區之間節點的接觸率，pin為相同社區之間節點接觸后傳遞消息的概率；λout為不同社區之間節點的接觸率，pout為不同社區之間節點接觸后傳遞消息的概率，λ0為源節點S或目的節點D與其它節點的接觸率；步驟2，當源節點S產生了一個需要轉發的消息，對該消息附加一個屬性即副本數目ms＝K+1，表示該節點攜帶的該消息最多可以復制K+1份；步驟3，在消息傳遞過程中，設在網絡中任意一個攜帶該消息的非目的節點i，其副本數為mi，當節點i遇到任意一個不攜帶該消息的節點j，首先判斷該節點j是否為目的節點D，如果是，則完成消息的交付，否則執行步驟4；步驟4，若mi>1，則節點i自身保留副本數目m′i，轉發副本數目m′j給節點j，；若mi＝1，則不再轉發；其中：式中，ai為非目的節點i的活躍度，aj為非目的節點j的活躍度，步驟5，循環步驟3至4，直到消息被轉發給目的節點為止。下面結合具體實施例對本專利技術的技術方案做進一步的詳細說明：1、假設網絡中存在兩個社區V1和V2，分別有N1＝40和N2＝60個節點，同時，存在源節點S和目的節點D，其中，源節點S和目的節點D與其它節點的接觸率均為λ0＝0.00008，源節點S和目的節點D接觸后傳遞消息的概率為p0＝1；其中，相同社區之間節點的接觸率為λin＝0.0001，接觸后傳遞消息的概率為pin＝0.8；不同社區之間節點的接觸率為λout＝0.00005，接觸后傳遞消息的概率為pout＝0.6。2、根據網絡中的除目的節點D外任一節點i的活躍度ai的表達式：計算網絡中的除目的節點D外任一節點i的活躍度ai：3、設消息的生命周期為Et＝2000，消息的傳輸成功率下限為Dp＝0.8，消息傳遞的副本數上限為L＝20，根據副本數K的表達式：其中，計算滿足上述條件且能耗最小的消息傳遞的副本數K＝12；4、當源節點S產生了一個需要轉發的消息，對該消息附加一個屬性即副本數目ms＝K+1＝13，表示該節點攜帶的該消息最多可以復制13份；5、設在消息傳遞過程中，源節點S遇到社區V1中一個不攜帶該消息的節點i，判斷節點i不是目的節點D，則源節點S自身保留副本數目m′s＝8，轉發副本數目為m′i＝5給節點i；6、設在消息傳遞過程中，節點i遇到社區V2中一個不攜帶該消息的節點j，判斷節點j不是目的節點D，則節點i自身保留副本數目m′i＝2，轉發副本數目為m′j＝3給節點j本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種容遲網中基于能效的消息轉發方法，其特征在于，包括以下具體步驟：步驟1，假設網絡中存在兩個社區V1和V2，分別有N1和N2個節點，同時，存在源節點S和目的節點D，源節點S和目的節點D接觸后傳遞消息的概率為p0＝1；消息的生命周期為Et，消息的傳輸成功率下限為Dp，消息傳遞的副本數上限為L，計算滿足上述條件且能耗最小的消息傳遞的副本數K：式中，λin為相同社區之間節點的接觸率，pin為相同社區之間節點接觸后傳遞消息的概率；λout為不同社區之間節點的接觸率，pout為不同社區之間節點接觸后傳遞消息的概率，λ0為源節點S或目的節點D與其它節點的接觸率；步驟2，當源節點S產生了一個需要轉發的消息，對該消息附加一個屬性即副本數目ms＝K+1，表示該節點攜帶的該消息最多可以復制K+1份；步驟3，在消息傳遞過程中，設在網絡中任意一個攜帶該消息的非目的節點i，其副本數為mi，當節點i遇到任意一個不攜帶該消息的節點j，首先判斷該節點j是否為目的節點D，如果是，則完成消息的交付，否則執行步驟4；步驟4，若mi>1，則節點i自身保留副本數目m′i，轉發副本數目m′j給節點j；若mi＝1，則不再轉發；其中：式中，ai為非目的節點i的活躍度；aj為非目的節點j的活躍度；步驟5，循環步驟3至4，直到消息被轉發給目的節點為止。...

【技術特征摘要】
1.一種容遲網中基于能效的消息轉發方法，其特征在于，包括以下具體步驟：步驟1，假設網絡中存在兩個社區V1和V2，分別有N1和N2個節點，同時，存在源節點S和目的節點D，源節點S和目的節點D接觸后傳遞消息的概率為p0＝1；消息的生命周期為Et，消息的傳輸成功率下限為Dp，消息傳遞的副本數上限為L，計算滿足上述條件且能耗最小的消息傳遞的副本數K：式中，λin為相同社區之間節點的接觸率，pin為相同社區之間節點接觸后傳遞消息的概率；λout為不同社區之間節點的接觸率，pout為不同社區之間節點接觸后傳遞消息的概率，λ0為源節點S或目的節點D與其它節點的接觸率；步驟2，當源節點S產生了一個需要轉發的消息，對該消息附加一個屬性即副本數目ms＝K+1，表示該節點攜帶的該消息最多可以復制K+1份；步驟3，在消息傳遞過程中，設在網絡中任意一個攜帶該消息的非目的節點i，其副本數為mi，當節點i遇到任意一個不攜帶該消息的節點j，首先判斷該節點j是否為目的節點D，如果是，則完成消息的交付，否則執行步驟4；步驟4，若mi>1，則節點i自身保留副本數目m′i，轉發副本數目m′j給節點j；若mi＝1，則不再轉發；其中：式中，ai為非目的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳家皋，朱義吉，劉林峰，
申請(專利權)人：南京郵電大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32