專利名稱：一種基于分組索引增量傳送的機會網(wǎng)絡路由方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于使用機會網(wǎng)絡技術(shù)的領(lǐng)域，特別涉及采用了基于感染(印idemic)機制 的路由技術(shù)、且為網(wǎng)絡中每個節(jié)點分配了獨立標識的機會網(wǎng)絡。
背景技術(shù)：
機會網(wǎng)絡是一種不需要源節(jié)點和目的節(jié)點之間存在完整路徑、利用節(jié)點移動帶來 的相遇機會實現(xiàn)通信的、時延和斷裂可容忍的自組織網(wǎng)絡；它能夠在無線鏈路斷開和網(wǎng)絡 分裂的情況下完成數(shù)據(jù)傳送任務，既是一種具體的組網(wǎng)形式，也是一種網(wǎng)絡通信新技術(shù)，被 視為移動Ad Hoc網(wǎng)絡發(fā)展的重要方向，對未來泛在網(wǎng)絡(Ubiquitous Networks)的實現(xiàn)和 發(fā)展具有重要意義。路由技術(shù)是機會網(wǎng)絡體系架構(gòu)中具有挑戰(zhàn)性的重要組成部分。到目前為止，人們 已經(jīng)提出了多種以機會網(wǎng)絡為背景條件的路由方法，這些方法可以分為基于冗余、基于效 用、冗余效用混合和基于主動運動四種類型。作為基于冗余的路由方法的一個子類，基于感 染機制的路由方法近年來引起了廣泛關(guān)注并得到越來越深入的研究和應用。感染機制的主 要思路是利用節(jié)點在運動中相遇的機會逐跳地傳送數(shù)據(jù)分組，其基本步驟如下
(1)當網(wǎng)絡中的節(jié)點A與節(jié)點B相遇(“相遇”指相互進入對方的通信范圍)時，A使用 SV (Summary Vector)消息(“消息”指作為獨立完整的信息單元在機會網(wǎng)絡中傳遞的控制 分組或數(shù)據(jù)分組，SV消息用于裝載數(shù)據(jù)分組的索引信息)向B發(fā)送自己存有的數(shù)據(jù)分組的 索引信息(“分組的索引信息”指能夠唯一表示一個分組的標志性信息)；
(2)B收到SV消息后將其中的數(shù)據(jù)分組索引信息與自己所存數(shù)據(jù)分組的索引信息進行 比對，確定出自己尚未存有的數(shù)據(jù)分組的索引信息；
(3)B將尚未存有的數(shù)據(jù)分組的索引信息裝入Request消息，并將該消息發(fā)送給A，向A 請求發(fā)送自己沒有的數(shù)據(jù)分組；
(4)A收到B發(fā)來的Request消息后，根據(jù)該消息中的分組索引信息找到自己存有而B 沒有的數(shù)據(jù)分組，然后發(fā)送給B。使用感染機制的機會網(wǎng)絡節(jié)點需要采用“存儲一攜帶一轉(zhuǎn)發(fā)”的方式處理數(shù)據(jù)分 組，在未與其它節(jié)點相遇時，不會刪除數(shù)據(jù)分組，而是攜帶著它們一起運動。感染機制的基本思想最初由Demers等人提出(參加文獻A. Demers, D. Greene, C. Hauser, W. Irish, J. Larson, S. Shenker, H. Sturgis, D. Swinehart, D. Terry. Epidemic Algorithms for Replicated Database Maintenance[C]. Proceedings of the Sixth Symposium on Principles of Distributed Computing, 1987:1-12),用于網(wǎng)絡中 不同節(jié)點的數(shù)據(jù)庫信息的管理和維護。其后，Vahdat和Becker改進了原有的感染機制使 之適合機會網(wǎng)絡拓撲間斷連接的特點，以此為基礎(chǔ)提出了感染路由(Epidemic Routing)協(xié) 議(參見文獻:A. Vahdat, D. Becker. Epidemic Routing for partially connected ad hoc networks[R]. Technical Report CS-200006, Duke University, Durham, 2000), 感染路由協(xié)議采用“存儲一攜帶一轉(zhuǎn)發(fā)”的方式處理分組，以IMEP (Internet MANET
4Encapsulation Protocol) tt(、議(參見文獻Μ· S. Corson, S. Papademetriou, P. Papadopoulos, V. Park, A. Qayyum. An Internet MANET EncapsulationProtocol(IMEP) pecific-
ation[R], (draft-ietf-manet-imep-spec-01. txt, 1999)作為相遇節(jié)點感知機 制，在節(jié)點相遇時通過分組索引信息的發(fā)送和及數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的 逐跳傳遞，能夠不需要先驗拓撲信息的幫助而在機會網(wǎng)絡中可靠地傳輸數(shù)據(jù)，且分組的 端到端時延較小。以感染路由協(xié)議為基礎(chǔ)，Ramanathan等人提出了劃分優(yōu)先級的感染 (Prioritized Epidemic)路由協(xié)議(參見文獻R. Ramanathan, R. Hansen, P. Basu, R. Rosales-Hain, R. Krishnan. Prioritized Epidemic Routing for Opportunistic Networks[C]. Proceedings of the 1st ACM International MobiSys Workshop on Mobile opportunistic Networking, San Juan, 2007:62-66)，利用計算出的路徑開 銷對節(jié)點存儲的數(shù)據(jù)消息劃分優(yōu)先級，并根據(jù)優(yōu)先級對數(shù)據(jù)消息采取不同的刪除和傳 送策略，通過拋棄相對無用的消息降低網(wǎng)絡負載。Matsuda和Takine設(shè)計了(p，q)感 染((P，q)-Epidemic)路由協(xié)議(參見文獻T. Matsuda, T. Takine. (p, q) -Epidemic Routing for Sparsely Populated Mobile Ad Hoc Networks[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 26，No. 5，2008:783-793)，根據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)綜 合使用2-Hop轉(zhuǎn)發(fā)和傳統(tǒng)的感染路由算法，并采用被一種被稱為“VACCINE”的機制(參見 文獻:Z. Haas, Τ. Small. A New Networking Model for Biological Applications of Ad Hoc Sensor Networks [J]. IEEE/ACM Trans. Networking, 2006，14(1) : 27-40)通過 廣播控制分組來消除節(jié)點緩存中已到達目的節(jié)點的分組，減少存儲開銷。Wang Xin等人提 出了 ARER (Adaptive Randomized Epidemic Routing) 一一種自適應隨機化的感染路由 協(xié)議(參見文獻:ffang Xin, Shu Yan-Tai, Jin Zhi-Gang, Pan Qing-Fen, Lee Bu-Sung. Adaptive Randomized Epidemic Routing for Disruption Tolerant Networks[C]. Proceedings of the 5th International Conference on Mobile Ad-hoc and Sensor Networks, 2009:424-429)，該協(xié)議使用表達式 Wjj=C1 -Ri (Js) +C2 -/7i7+C3 · TTLij 計算數(shù)據(jù)分 組i經(jīng)歷了 J·跳傳遞后的權(quán)值《7 (其中，乂 (7；)為復制密度，A7為轉(zhuǎn)發(fā)概率，77Z"為生存 時間參數(shù)，G、C2、C3是預設(shè)常數(shù))，并根據(jù)權(quán)值Wu在轉(zhuǎn)發(fā)和刪除過程中對數(shù)據(jù)分組排序以提 高時延等性能，同時在Hello消息中攜帶已到達目的節(jié)點的分組的信息供相遇節(jié)點清理緩 存，但加長周期性的Hello消息會帶來額外的開銷。Li Feng和Wu Jie將社團結(jié)構(gòu)探測功 能加入傳統(tǒng)的感染路由協(xié)議(參見文獻Li Feng, Wu Jie. LocalCom: A Community-based Epidemic Forwarding Scheme in Disruption-tolerant Networks[C]. Proceedings of the 6th Annual IEEE Communications Society Conference on sensor, Mesh and Ad Hoc Communications and Networks, 2009:1-9)，用本地信息檢測社團結(jié)構(gòu)并加以利用從 而提高數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)效率，然而社團結(jié)構(gòu)的差異會對路由性能造成影響。
從上述文獻內(nèi)容和研究現(xiàn)狀來看，自從感染路由協(xié)議提出以后，人們對其加以改 進和拓展的研究一直在進行，在數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)和管理、與其它轉(zhuǎn)發(fā)方式的結(jié)合以及網(wǎng)絡 應用場景的擴充等方面已取得一定進展，但在相遇節(jié)點感知、控制分組發(fā)送、數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā) 和節(jié)點緩存管理等環(huán)節(jié)仍然存在冗余開銷，而且此問題到目前為止仍未得到有效的解決， 而它對采用感染機制的路由方法的性能具有重要影響，因此有進一步研究改進的需要，本發(fā)明將針對這個問題提出一個創(chuàng)新性的解決方法。歸納起來，現(xiàn)有基于感染機制的機會網(wǎng)絡路由方法存在以下問題
(1)當兩個節(jié)點相遇時，它們采用IMEP協(xié)議實現(xiàn)相遇節(jié)點感知功能，使用了Hello、 Echo等控制消息和兩次握手等機制，帶來一定的冗余開銷；
(2)—個節(jié)點向相遇節(jié)點發(fā)送SV消息時，節(jié)點緩存分組的索引信息被不加區(qū)別地裝入 SV消息中，其中可能包含已經(jīng)告訴過對方的信息，因此導致的信息重復收發(fā)會帶來冗余開 銷；
(3)節(jié)點相遇時，感染機制的操作順序是發(fā)送SV消息一發(fā)送Request消息一發(fā)送對方 請求的數(shù)據(jù)分組，由于數(shù)據(jù)分組的發(fā)送被安排在最后一個環(huán)節(jié)，可能會帶來一定的額外延 時；此外，節(jié)點在運動過程中相遇持續(xù)時間有限，也會造成丟失數(shù)據(jù)分組的潛在風險；
(4)在發(fā)布已到達目的節(jié)點分組的信息時，現(xiàn)有路由方法采用的是廣播專門的控制分 組或者使用已有的周期性控制分組(如Hello消息)捎帶信息的方法，造成了一定的控制開 銷冗余。針對上述4個問題，本專利申請?zhí)岢龉?jié)點相遇后只發(fā)送分組索引信息的增量、節(jié) 點相遇后的操作中優(yōu)先發(fā)送數(shù)據(jù)分組、使用Request消息按需攜帶已到達目的節(jié)點分組的 信息以及用hello消息進行相遇節(jié)點感知等4種新機制，減少在節(jié)點和無線信道資源方面 的控制開銷，縮短數(shù)據(jù)分組的端到端傳送時延，降低節(jié)點的存儲開銷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于分組索引增量傳送的機會網(wǎng)絡路由方法，在該路由 方法中采用分組索引增量傳送、數(shù)據(jù)分組優(yōu)先發(fā)送、在Request消息中按需攜帶已到達目 的節(jié)點分組的信息和用hello消息進行相遇節(jié)點感知等4種新機制，解決現(xiàn)有基于感染機 制的路由方法在相遇節(jié)點感知和節(jié)點相遇后的信息傳送過程中存在冗余開銷的問題，降低 分組端到端時延，并清理節(jié)點的數(shù)據(jù)分組緩存，減小節(jié)點存儲開銷。為實現(xiàn)上述目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種基于分組索引增量傳送的 機會網(wǎng)絡路由方法，包括節(jié)點未相遇和節(jié)點相遇兩個階段內(nèi)的七個步驟，其中節(jié)點未相 遇階段包含一個步驟=Hell0消息周期性廣播；節(jié)點相遇階段包含六個步驟節(jié)點相遇感 知、目的節(jié)點為對方節(jié)點的數(shù)據(jù)分組發(fā)送、SV消息發(fā)送、Request消息發(fā)送、數(shù)據(jù)分組發(fā)送 與處理和Hello消息按需廣播；七個步驟如下
1)、所述Hello消息周期性廣播具體為
a、節(jié)點的網(wǎng)絡層產(chǎn)生1個Hello消息，并將自己網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡地址裝入Hello消息；
b、根據(jù)設(shè)定的廣播周期，節(jié)點在1跳的范圍內(nèi)重復廣播裝有自己網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡地址的 Hello消息；
2)、所述節(jié)點相遇感知包括如下情況之一
a、一個節(jié)點如果收到另一個節(jié)點廣播的Hello消息，則確定它與該節(jié)點相遇；
b、一個節(jié)點如果收到另一個節(jié)點發(fā)來的目的節(jié)點為自己的數(shù)據(jù)分組，則確定它與該節(jié) 點相遇；在這種情況下，接收節(jié)點的MAC層將發(fā)送節(jié)點的MAC地址跨層共享給自己的網(wǎng)絡 層；接收節(jié)點的網(wǎng)絡層則根據(jù)MAC地址一網(wǎng)絡地址對應關(guān)系搜索出發(fā)送節(jié)點的網(wǎng)絡地址并 存儲；c、一個節(jié)點如果收到另一個節(jié)點發(fā)給自己的SV (Summary Vector)消息，則它確定與 該節(jié)點相遇；
3)、所述目的節(jié)點為對方節(jié)點的數(shù)據(jù)分組發(fā)送具體為
a、一個節(jié)點確定遇到另一個節(jié)點后，它立即在分組緩存中搜索目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù) 分組；
b、節(jié)點將搜索到的目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組逐個地發(fā)送給對方直到發(fā)送完畢，然后 進入下一步驟；如果沒有搜索到目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組，則直接進入下一步驟；
4)、所述SV消息發(fā)送具體為
a、一個節(jié)點遇到另一個節(jié)點并完成目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組發(fā)送步驟后，它根據(jù)自 己的數(shù)據(jù)分組緩存中的位置標志，判斷自上次與該節(jié)點相遇后是否存入了新的數(shù)據(jù)分組；
b、如果存入了新的數(shù)據(jù)分組，節(jié)點則在網(wǎng)絡層產(chǎn)生一個SV消息并將所述新存入的數(shù) 據(jù)分組的索引信息裝入SV消息，發(fā)送給對方節(jié)點；同時，記錄下最新存入的數(shù)據(jù)分組的位 置，作為下次判斷的標志；(數(shù)據(jù)分組的位置可以用該數(shù)據(jù)分組的索引信息來間接表示，也 可以用該分組占用的緩存空間的地址來直接表示。)
c、如果沒有存入新的數(shù)據(jù)分組，則不發(fā)送SV消息；
5)、所述Request發(fā)送的具體步驟為
a、一個節(jié)點收到SV消息后，通過對數(shù)據(jù)分組的索引信息的比對，搜索出對方節(jié)點有而 自己沒有的、或/和對方節(jié)點有但已到達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組的索引信息；
b、節(jié)點在網(wǎng)絡層產(chǎn)生一個Request消息，并將搜索出的上述數(shù)據(jù)分組的索引信息裝入 Request消息，發(fā)送給對方節(jié)點；如果沒有搜索到上述數(shù)據(jù)分組的索引信息，則不產(chǎn)生和發(fā) 送Request消息；
6)、所述數(shù)據(jù)分組發(fā)送與處理具體為
a、一個節(jié)點收到Request消息后，根據(jù)其中的數(shù)據(jù)分組索引信息，將對方請求的數(shù)據(jù) 分組發(fā)給對方；如果對方節(jié)點沒有請求發(fā)送數(shù)據(jù)分組，則不發(fā)送任何數(shù)據(jù)分組；
b、節(jié)點根據(jù)Request消息中提供的數(shù)據(jù)分組的索引信息，將已經(jīng)到達目的節(jié)點的數(shù)據(jù) 分組從分組緩存中刪除，但保留該被刪除的數(shù)據(jù)分組的索引信息，用于判斷以后遇到的節(jié) 點是否存有已到達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組；
7)、所述Hello消息按需廣播具體為
a、一個節(jié)點通過步驟2)感知到與另一個節(jié)點相遇，并依次執(zhí)行上述步驟3)、4)、5)、 6)之后，它將進行判斷是否發(fā)送了目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組、SV消息、或者Request消 息；
b、如果節(jié)點在執(zhí)行完步驟2)至6)之后沒有發(fā)送任何的數(shù)據(jù)分組或者控制消息(包括 SV消息和Request消息)給對方節(jié)點，它則在1跳的范圍內(nèi)廣播一個裝有自己網(wǎng)絡地址的 Hello消息，向?qū)Ψ焦?jié)點報告自己的出現(xiàn)。 本發(fā)明在節(jié)點相遇階段操作的實質(zhì)是在節(jié)點相遇期間，進行SV消息、Request消 息和數(shù)據(jù)分組的發(fā)送。在SV消息和數(shù)據(jù)分組的發(fā)送過程中具有以下3個特點
(1)SV消息只攜帶數(shù)據(jù)分組索引信息的增量，即只進行增量發(fā)送；
(2)目的節(jié)點為對方節(jié)點的數(shù)據(jù)分組在節(jié)點相遇后首先發(fā)送給對方節(jié)點；
(3)節(jié)點發(fā)送的Request消息中含有已經(jīng)到達目的節(jié)點但仍存儲在對方節(jié)點緩存區(qū)的數(shù)據(jù)分組的索引信息。本發(fā)明提出的基于分組索引增量傳送的機會網(wǎng)絡路由方法的主要創(chuàng)新之處在于 設(shè)計了分組索引增量傳送、數(shù)據(jù)分組優(yōu)先發(fā)送、在Request消息中按需攜帶已到達目的節(jié) 點分組的信息和用Hello消息進行相遇節(jié)點感知等4種新機制，這些新機制的原理和操作 具體如下
(1)分組索引增量傳送
采用感染機制的機會網(wǎng)絡節(jié)點接收的每一個SV消息中，只有和上次收到的發(fā)自同一 節(jié)點的SV消息的內(nèi)容之差，即分組索引的增量，才是實質(zhì)上有用的信息。根據(jù)這個原理，在 本發(fā)明中，一個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)送SV消息時記錄下當前最新存儲的數(shù)據(jù)分組的位置； 如果下一次遇到同一個節(jié)點，則在新的SV消息中只裝載自上次發(fā)送SV消息之后新存入分 組的索引信息；這樣，便可以只傳送分組索引的增量，從而縮短SV消息的長度和數(shù)量(當沒 有新存入的數(shù)據(jù)分組時便不發(fā)送SV消息)，并減少對方節(jié)點進行比較運算的計算量，降低無 線信道和節(jié)點資源的開銷；
(2)數(shù)據(jù)分組優(yōu)先發(fā)送
由于節(jié)點的運動，機會網(wǎng)絡中節(jié)點相遇的持續(xù)時間是有限的，這給數(shù)據(jù)分組發(fā)送過程 的完成帶來了潛在的負面影響。為了在有限的相遇時間內(nèi)傳送盡可能多的數(shù)據(jù)分組，這里 提出了“數(shù)據(jù)分組優(yōu)先發(fā)送”的機制，即當一個節(jié)點與其它節(jié)點相遇時，會立即將目的節(jié)點 為對方節(jié)點的數(shù)據(jù)分組發(fā)給對方，然后才發(fā)送SV消息，進行后續(xù)信息傳送過程。這樣能夠 盡可能地利用有限的節(jié)點相遇時間傳遞數(shù)據(jù)分組，既能降低分組端到端傳輸時延，又有助 于降低數(shù)據(jù)分組因節(jié)點相遇時間不夠而無法發(fā)送的風險，提高分組傳送成功率；
(3)在Request消息中按需攜帶已到達目的節(jié)點分組的索引信息
從數(shù)據(jù)分組緩存中刪除已經(jīng)到達目的節(jié)點的分組是節(jié)點管理緩存和減少存儲開銷的 重要途徑，但在刪除數(shù)據(jù)分組時必須先確定它是否已經(jīng)到達了目的節(jié)點。目前在發(fā)布已達 目的節(jié)點分組的信息方面，已有廣播和Hello消息捎帶等方法，但廣播的全局性和Hello消 息的周期性會使控制開銷增加。為了減少發(fā)布已到達目的節(jié)點數(shù)據(jù)分組信息產(chǎn)生的控制開銷，在本發(fā)明中，提出 了一種使用Request消息按需攜帶已到達目的節(jié)點數(shù)據(jù)分組索引信息的機制來發(fā)布已到 達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組信息，從而不需要專門的控制分組，也避免了全局廣播和周期性發(fā) 送的問題。該機制的具體實現(xiàn)方式如下一個節(jié)點成功收到相遇節(jié)點發(fā)來的目的節(jié)點為自 己的數(shù)據(jù)分組后，將在其后的Request消息中將這些分組的索引信息發(fā)給對方，對方收到 索引信息后刪除這些分組，但保留它們的索引信息用于判斷以后遇到的節(jié)點是否存有已到 達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組；一個節(jié)點收到另一節(jié)點發(fā)送的SV消息，會進行分組索引信息比 對，查找出已到達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組；如果發(fā)現(xiàn)對方節(jié)點仍存有已到達目的節(jié)點的分組， 它會在Request消息中告知對方。這樣既能刪除已到達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組，節(jié)省節(jié)點的 存儲空間；又能減少控制信息的無謂傳遞，降低控制開銷；
(4)用Hello消息進行相遇節(jié)點感知
現(xiàn)有基于感染機制的路由方法使用IMEP協(xié)議作為默認的相遇節(jié)點感知機制，該協(xié)議 使用了 Hell0、Ech0等控制消息和兩次握手等操作，存在一定的冗余開銷。我們通過研究發(fā) 現(xiàn)實際上，Echo消息在節(jié)點相遇感知過程中并不是必需的，一個節(jié)點收到另一個節(jié)點發(fā)送的其它分組，如數(shù)據(jù)分組，同樣能夠感知到節(jié)點相遇事件的發(fā)生。基于這樣的原理，在本 發(fā)明中我們不再使用IMEP協(xié)議，而是只用周期性的hello消息進行相遇節(jié)點感知，具體感 知過程如下網(wǎng)絡運行時，節(jié)點周期性地在本地廣播Hello消息，設(shè)周期為Tllello ；如果一個 節(jié)點收到另一個節(jié)點廣播的Hello消息，它便判斷遇到了對方，因此啟動數(shù)據(jù)分組和SV消 息的發(fā)送過程；如果一個節(jié)點收到了另一個節(jié)點發(fā)來的目的節(jié)點為自己的數(shù)據(jù)分組或SV 消息，也能判斷出遇到了對方，從而啟動數(shù)據(jù)分組和SV消息的發(fā)送過程。如果一個節(jié)點收 到Hello消息但沒有數(shù)據(jù)分組和SV消息要發(fā)給對方節(jié)點，則廣播一個Hello消息向?qū)Ψ焦?jié) 點報告自己的出現(xiàn)。在本發(fā)明具體應用的過程中，可以按照上文所述2個階段7個步驟所確定的規(guī)律 和方法，通過結(jié)合硬件條件的軟件編程來實現(xiàn)本發(fā)明提出的基于分組索引增量傳送的機會 網(wǎng)絡路由方法。本發(fā)明具有以下有益效果
1.在節(jié)點相遇期間的數(shù)據(jù)分組索引信息發(fā)送過程中，只發(fā)送分組索引的增量信息，減 少了發(fā)送的信息量，從而降低了無線信道帶寬和節(jié)點資源的消耗；
2.一個節(jié)點遇到其它節(jié)點后首先發(fā)送目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組，既能降低數(shù)據(jù)分 組的端到端時延，又能減小因為相遇時間有限帶來的分組丟失風險，有助于提高傳送成功 率；
3.按需使用Request消息攜帶已到達目的節(jié)點數(shù)據(jù)分組的索引信息，不需要專門的 控制分組便能實現(xiàn)已達目的節(jié)點數(shù)據(jù)分組信息的發(fā)布，也避免了全局廣播和周期性發(fā)送控 制分組的冗余開銷；同時，通過刪除已到達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組，減少了分組緩存中數(shù)據(jù)分 組的數(shù)量，降低了存儲開銷；
4.用hello消息進行相遇節(jié)點感知，不再使用Echo消息，在保障相遇節(jié)點感知功能和 效果的前提下，減少了控制分組的種類和數(shù)量，降低了控制開銷。


圖1為感染機制示意圖。節(jié)點A與節(jié)點B相遇后，它先將包含有數(shù)據(jù)分組索引信息的SV消息發(fā)送給B ;B收 到SV消息后通過比對運算得到需要A傳送的數(shù)據(jù)分組的索引信息ReqUeSt=SVA+SVB ；然后 將這些索引信息裝入Request消息發(fā)送給A ;A收到Request消息后將其中的索引信息對應 的數(shù)據(jù)分組發(fā)送給B。圖2為基于分組索引增量傳送的機會網(wǎng)絡路由方法的步驟示意圖?；诜纸M索引增量傳送的機會網(wǎng)絡路由方法由節(jié)點未相遇和節(jié)點相遇兩個交替 出現(xiàn)的階段內(nèi)的7個操作步驟組成，這7個步驟是①Hello消息周期性廣播；②節(jié)點相遇 感知；③目的節(jié)點為相遇節(jié)點的數(shù)據(jù)分組發(fā)送；④SV消息發(fā)送；⑤Request消息發(fā)送與處 理；⑥數(shù)據(jù)分組發(fā)送；⑦Hello消息按需廣播。圖3為本發(fā)明設(shè)計的節(jié)點相遇感知的流程圖。在本發(fā)明中，一個節(jié)點可以通過收到廣播的Hello消息、收到目的節(jié)點為自己的 數(shù)據(jù)分組和收到發(fā)給自己的SV消息來感知并確定與其它節(jié)點相遇。圖4為數(shù)據(jù)分組索引增量信息處理與發(fā)送流程圖。
數(shù)據(jù)分組索引增量信息處理與發(fā)送操作主要包括判斷有無新存入數(shù)據(jù)分組、發(fā)送 新分組索引信息和在數(shù)據(jù)分組緩存中記錄下最新分組的位置等步驟。圖5為Request消息發(fā)送流程圖。節(jié)點將SV消息中裝載的數(shù)據(jù)分組索引信息與自己存儲的數(shù)據(jù)分組索引信息進行 比對之后，能夠獲得需要對方發(fā)送和刪除的數(shù)據(jù)分組的索引信息；然后，節(jié)點將這些信息分 別裝入Request消息并發(fā)送給對方；如果沒有信息，則不發(fā)送Request消息。圖6為Hello消息按需廣播操作流程圖。Hello消息按需廣播的目的是為了及時告知對方節(jié)點自己的出現(xiàn)。當收到對方節(jié) 點廣播的Hello消息，但自己又沒有目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組或SV消息要發(fā)送給對方 時，便廣播一個Hello消息，讓對方節(jié)點感知自己的出現(xiàn)，為對方節(jié)點后續(xù)的數(shù)據(jù)分組發(fā)送 提供條件。
具體實施例方式本發(fā)明適用于采用基于感染機制的路由技術(shù)的機會網(wǎng)絡領(lǐng)域。一個具體實施的方 式為在節(jié)點數(shù)不小于3的使用基于感染機制的路由技術(shù)的機會網(wǎng)絡中，節(jié)點處于間歇或 長期的運動狀態(tài)，它們之間有數(shù)據(jù)需要傳送。在數(shù)據(jù)傳送的過程中，可以使用本發(fā)明提出的 基于分組索引增量傳送的機會網(wǎng)絡路由方法，通過本發(fā)明設(shè)計的分組索引增量傳送、數(shù)據(jù) 分組優(yōu)先發(fā)送、用Request消息按需攜帶已達目的節(jié)點分組的信息和用Hello消息進行相 遇節(jié)點感知等機制，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組成功傳送的同時，減少控制開銷，降低數(shù)據(jù)分組端到端 時延，同時減少節(jié)點的存儲開銷。在本發(fā)明中Hello消息的廣播周期Tllello的值可以根據(jù)具 體的網(wǎng)絡條件進行設(shè)置，按照現(xiàn)有的國際標準文稿RFC3561 (Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing)的內(nèi)容，Tllello的缺省值可以設(shè)置為1秒。
權(quán)利要求
一種基于分組索引增量傳送的機會網(wǎng)絡路由方法，其特征是包括節(jié)點未相遇和節(jié)點相遇兩個階段內(nèi)的七個步驟，其中節(jié)點未相遇階段包含一個步驟Hello消息周期性廣播；節(jié)點相遇階段包含六個步驟節(jié)點相遇感知、目的節(jié)點為對方節(jié)點的數(shù)據(jù)分組發(fā)送、SV消息發(fā)送、Request消息發(fā)送、數(shù)據(jù)分組發(fā)送與處理和Hello消息按需廣播；七個步驟如下1)、所述Hello消息周期性廣播具體為a、節(jié)點的網(wǎng)絡層產(chǎn)生1個Hello消息，并將自己網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡地址裝入Hello消息；b、根據(jù)設(shè)定的廣播周期，節(jié)點在1跳的范圍內(nèi)重復廣播裝有自己網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡地址的Hello消息；2)、所述節(jié)點相遇感知包括如下情況之一a、一個節(jié)點如果收到另一個節(jié)點廣播的Hello消息，則確定它與該節(jié)點相遇；b、一個節(jié)點如果收到另一個節(jié)點發(fā)來的目的節(jié)點為自己的數(shù)據(jù)分組，則確定它與該節(jié)點相遇；在這種情況下，接收節(jié)點的MAC層將發(fā)送節(jié)點的MAC地址跨層共享給自己的網(wǎng)絡層；接收節(jié)點的網(wǎng)絡層則根據(jù)MAC地址—網(wǎng)絡地址對應關(guān)系搜索出發(fā)送節(jié)點的網(wǎng)絡地址并存儲；c、一個節(jié)點如果收到另一個節(jié)點發(fā)給自己的SV(Summary Vector)消息，則它確定與該節(jié)點相遇；3)、所述目的節(jié)點為對方節(jié)點的數(shù)據(jù)分組發(fā)送具體為a、一個節(jié)點確定遇到另一個節(jié)點后，它立即在分組緩存中搜索目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組；b、節(jié)點將搜索到的目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組逐個地發(fā)送給對方直到發(fā)送完畢，然后進入下一步驟；如果沒有搜索到目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組，則直接進入下一步驟；4)、所述SV消息發(fā)送具體為a、一個節(jié)點遇到另一個節(jié)點并完成目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組發(fā)送步驟后，它根據(jù)自己的數(shù)據(jù)分組緩存中的位置標志，判斷自上次與該節(jié)點相遇后是否存入了新的數(shù)據(jù)分組； b、如果存入了新的數(shù)據(jù)分組，節(jié)點則在網(wǎng)絡層產(chǎn)生一個SV消息并將所述新存入的數(shù)據(jù)分組的索引信息裝入SV消息，發(fā)送給對方節(jié)點；同時，記錄下最新存入的數(shù)據(jù)分組的位置，作為下次判斷的標志； c、如果沒有存入新的數(shù)據(jù)分組，則不發(fā)送SV消息；5)、所述Request發(fā)送的具體步驟為a、一個節(jié)點收到SV消息后，通過對數(shù)據(jù)分組的索引信息的比對，搜索出對方節(jié)點有而自己沒有的、或/和對方節(jié)點有但已到達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組的索引信息； b、節(jié)點在網(wǎng)絡層產(chǎn)生一個Request消息，并將搜索出的上述數(shù)據(jù)分組的索引信息裝入Request消息，發(fā)送給對方節(jié)點；如果沒有搜索到上述數(shù)據(jù)分組的索引信息，則不產(chǎn)生和發(fā)送Request消息；6)、所述數(shù)據(jù)分組發(fā)送與處理具體為a、一個節(jié)點收到Request消息后，根據(jù)其中的數(shù)據(jù)分組索引信息，將對方請求的數(shù)據(jù)分組發(fā)給對方；如果對方節(jié)點沒有請求發(fā)送數(shù)據(jù)分組，則不發(fā)送任何數(shù)據(jù)分組；b、節(jié)點根據(jù)Request消息中提供的數(shù)據(jù)分組的索引信息，將已經(jīng)到達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組從分組緩存中刪除，但保留該被刪除的數(shù)據(jù)分組的索引信息，用于判斷以后遇到的節(jié)點是否存有已到達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組；7)、所述Hello消息按需廣播具體為a、一個節(jié)點通過步驟2)感知到與另一個節(jié)點相遇，并依次執(zhí)行上述步驟3)、4)、5)、6)之后，它將進行判斷是否發(fā)送了目的節(jié)點為對方的數(shù)據(jù)分組、SV消息、或者Request消息；b、如果節(jié)點在執(zhí)行完步驟2)至6)之后沒有發(fā)送任何的數(shù)據(jù)分組或者控制消息(包括SV消息和Request消息)給對方節(jié)點，它則在1跳的范圍內(nèi)廣播一個裝有自己網(wǎng)絡地址的Hello消息，向?qū)Ψ焦?jié)點報告自己的出現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于分組索引增量傳送的機會網(wǎng)絡路由方法,包括節(jié)點未相遇和節(jié)點相遇兩個階段內(nèi)的七個步驟，其中節(jié)點未相遇階段包含一個步驟Hello消息周期性廣播；節(jié)點相遇階段包含六個步驟節(jié)點相遇感知、目的節(jié)點為對方節(jié)點的數(shù)據(jù)分組發(fā)送、SV消息發(fā)送、Request消息發(fā)送、數(shù)據(jù)分組發(fā)送與處理和Hello消息按需廣播。本發(fā)明在節(jié)點相遇期間的數(shù)據(jù)分組索引信息發(fā)送過程中，只發(fā)送分組索引的增量信息，從而降低了資源的消耗；既能降低數(shù)據(jù)分組的端到端時延，又能減小分組丟失風險；不需要專門的控制分組便能實現(xiàn)已達目的節(jié)點數(shù)據(jù)分組信息的發(fā)布，避免了全局廣播和周期性發(fā)送控制分組的冗余開銷；同時，通過刪除已到達目的節(jié)點的數(shù)據(jù)分組，降低了存儲開銷。
文檔編號H04W84/18GK101895954SQ20101026062
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者任智, 陳前斌, 黃勇 申請人:重慶郵電大學