[发明专利]一种延迟容忍网络中高效的传染路由缓存管理策略

说明书

技术领域

本发明涉及通讯领域，特别是涉及一种延迟容忍网络中高效的传染路由缓存管理策略。 

背景技术

面对传染路由对存储和宽带资源的严重消耗，许多研究人员提出一些启发式算法，优化和改进传染路由的转发决策，如PROPHET路由协议，Spay路由协议。这些方法主要有限制副本数量、基于历史信息、概率估计、预测、效用等。这些改进能够在某种程度上减少传染路由的资源消耗，但是并不能完全避免节点拥塞的可能。实际上，在资源相对有限的网络中，网络节点缓存不足的现象依旧非常频繁的发生着。 

当网络节点缓存空间不足时，为了接受新的消息，节点需要借助缓存管理策略进行丢包决策，从本地消息队列中选择一个消息丢弃，腾出存储空间给新消息。但是，传统缓存管理策略，如Drop-Last(DL)、Drop-random、Drop-front(DF)，没有充分考虑和利用DTN网络传染路由与“存储-携带-转发”机制的特性，在DTN网络环境中对节点拥塞情况下网络性能的提高作用非常有限。相关研究[14]表明DF策略在送递率与网络延迟上的表现都要优于DL策略。除此外，在丢包选择过程中，给予源消息(本地节点生成的消息)特权，将其保留而不被选择丢弃，能够在一定程度上提高消息的送递率，但是会减缓消息在网络中的传播速率，因为整个网络实际可用的空间减少，信息流通受到一定影响。Lindgren等人[18]将不同的缓存管理策略与路由协议进行组合，分析其网络性能。结果表明，机会主义路由与恰当的缓存管理策略组合能够优化DTN网络各方面性能。值得注意的是，结果强调：在传染路由下，DF策略有着最高的传递率(delivery rate)，这也是本文将以DF策略作为比较参照的原因。Amir Krifa等人[19]提出基于网络全局信息进行丢包选择的最优缓存管理策略，但是这种方法对网络节点的运动模式有较为严格的假设，并要求网络中传递的消息大小一致，并且有理想的传输速率，这些假设在实际应用中很难全部满足。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种延迟容忍网络中传染路由的缓存管理策略，以提高延迟容忍网中传染路由缓存拥塞时消息的送达率。 

为实现上述发明目的，本发明提供一种延迟容忍网络中传染路由的缓存管理策略，包括：历史接触记录维护，丢包决策，降低重复传染。 

所述历史接触记录维护，用于：为计算“局部感染密度”提供原始数据。对于任意节点i中的消息M，如果节点j携带着消息M，则节点j中的消息M增加了消息M在节点i周围的分布密度，降低了节点i作为消息M的“携带者”的传染效用；接触概率对节点的传染效用有直接的影响，如果节点i与节点j的接触概率越高，j中的消息M相对其它节点中的M的副本在分布上越靠近i，对消息M在节点i周围的分布密度产生更大的增量，那么节点i将消息M继续“传染”的概率越低，传染效用越低。 

所述丢包决策，用于：判断在网络节点拥塞时，优秀删除哪个节点。将节点j与节点i的接触概率p作为节点j中的消息M对消息M在节点i周围的分布密度的增量；通过计算与节点i接触频繁的节点对节点i中的消息M的的分布密度的增量之和求得节点i的消息M的“局部感染密度”。对于某节点而言一个消息的“局部感染密度”越高，说明该消息的副本所分布的节点与这个节点的接触越频繁或数量越多，当这个消息被丢弃时，由于该消息被丢弃而导致的该消息的“传染”机会的减少将相对较小，因为与宿主节点接触频繁的节点携带该消息的概率更高。所以在节点发生拥塞时删除“局部感染密度”高的消息被优先删除。 

这样从整体上降低了“丢包”对被丢弃的消息在网络中传播的影响，从而提高了消息送递率。 

所述降低重复传染，用于：当一个节点丢弃一个消息后，并不完全清除消息相关信息，而是在一定时间内保留消息的标识信息，为其设置一个“墓碑”标志，直指定时间结束，才完全删除消息相关信息。在该时间段内，如果有其他外部节点尝试向节点发送被“墓碑”标识的消息，节点将拒绝接收。 

由上述方案可以看出，本发明中丢包决策从整体上降低了“丢包”对被丢弃的消息在网络中传播的影响，从而提高了消息送递率。而降低重复传染的方法有效的缓解“反复传染”带来的存储压力和缓存拥塞。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。