[发明专利]一种面向机会网络环境的多目标路由决策系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机网络通信领域，特别涉及一种面向机会网络环境的多目标路由决策系统。

背景技术

挑战网络产生的原因在于其违反了TCP/IP协议的某些假设，包括：

1)收发节点之间必须存在持续的端到端的路径；

2)任意收发节点对之间的RTT较小且相对一致；

3)通信链路误码率及丢包率低，应用程序无须考虑通信性能等等。

机会网络是一种由移动的对等通信节点组成的、节点具有消息存储能力、节点间接触随机出现的挑战网络。由于机会网络与传统Internet的特点区别，不能再使用TCP/IP协议族来完成机会网络的通信问题，因此，很多新的研究者对机会网络的体系结构和路由方面做了大量工作。但是在机会网络路由领域，还没有相关研究者提出一种考虑多个路由目标的路由决策技术来很好的满足决策者或者上层应用对于路由目标的需求。

在Internet、WSNs、AdHoc网络领域，都有相应的关于多目标路由的研究，但是由于这些网络环境与机会网络环境特点上的不同，他们的研究成果并不能很好的应用与机会网络之中。在机会网络中，节点移动频繁，节点之间可能并不存在端到端稳定的路径，节点拥有有限的缓存，节点通常采用的是存储-携带-转发的路由方式。因此，提出一种符合机会网络特点的多目标路由决策系统及决策方法，能够更好的提升机会网络路由的整体性能，满足不同应用对于路由目标的不同需求。

发明内容

本发明解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种面向机会网络环境的多目标路由决策系统及决策方法，能够在机会网络环境下，考虑多个路由目标，并且接收决策者或者应用对于多个路由目标的偏好信息，在综合考虑上述条件的情况下指导数据包的路由。通过使用改进的蚁群算法来搜索动态变化的网络拓扑图，获取网络中节点对之间可能存在的路径以及路径的目标属性值；使用线性分配法对获取到的节点对之间可能存在的路径以及路径的目标属性值进行处理分析，结合决策者或者应用给出的偏好信息，得到同一节点对之间多条路径的优劣排序，根据排序对路径进行不同程度的信息素浓度更新。数据包根据路径的信息素浓度进行概率转发，路径信息素的浓度代表了该路径在考虑多个路由目标时的优劣程度。

本发明的技术方案为：一种面向机会网络环境的多目标路由决策系统，该决策系统包括：环境设置模块1、基于蚁群的动态拓扑路径搜索模块2、基于线性分配法的路径评价模块3和路由选择模块4；其中：

所述环境设置模块1的输入是整个网络环境的相关参数，包括网络的节点，节点的移动方式，节点的缓存和能量，数据包的发送设置，其输出是配置文件；其输出作为整个网络的配置，为后续所有模块搭建网络环境；

所述基于蚁群的动态拓扑路径搜索模块2，其输入路由知识和路由目标，其输出是网络中任意两个节点之间的路径以及路由的目标属性值，其输出基于线性分配法的路径评价模块；机会网络环境下路由知识和路由目标的具体划分见图4和图5；

所述基于线性分配法的路径评价模块3，其输入是任意两个节点之间的多条路径和每条路径的目标属性值，其输出为这多条路径之间的一个优劣序列，根据该序列，更新对应路径上的信息素浓度，以指导路由选择模块；

所述路由选择模块4负责指导数据包进行路由转发，根据基于线性分配法的路径评价模块的输出结果，也就是路径上的信息素浓度，进行概率转发，信息素浓度越高的，数据包会以更大的概率选中该路径作为转发选择。

进一步的，所述环境设置模块1具体的实现过程如下：

该决策系统是基于ONE网络仿真平台进行设计实现的，因此，需要首先对整个网络的环境参数进行设定，在仿真平台中搭建这样一个网络环境；

首先，按照ONE的格式要求，在配置文件中设定好仿真的节点数目，类型，节点的移动模式，采用的路由协议，以及相关数据包的参数；

然后，调用相应的处理接口读取配置文件，在平台中搭建相应的虚拟网络环境。

进一步的，所述基于蚁群的动态拓扑路径搜索模块2具体的实现过程如下：

首先，对于网络中的每一个节点，它都会周期性的向外发送蚂蚁数据包，蚂蚁数据包的目的节点是网络中的任一其他节点，蚂蚁数据包的功能是搜索动态变化的拓扑图，找到节点对之间可能存在的路径；蚂蚁数据包的转发主要与两个因素有关，一个是启发因子，一个是信息素浓度；蚂蚁数据包在传递过程中，需要不断的更新路径的目标属性值。

进一步的，所述基于线性分配法的路径评价模块3具体的实现过程如下：