[发明专利]一种基于资源受限条件下的自适应DTN路由算法

权利要求书

1.一种基于资源受限条件下的自适应DTN路由算法，即基于节点负载的自适应路由算法，其特征是，利用泛洪路由算法传输成功率高、转发路由算法资源消耗低特性，根据节点当前负载选择适用的路由算法；算法分为两个阶段：训练阶段和传输阶段；

1)训练阶段，主要任务为根据所选择的路由算法确定节点负载和网络负载计算参数，并确定各个算法适用的负载区间；

2)传输阶段，主要任务为对未过期的数据根据训练阶段定义的节点负载计算公式计算得到节点负载，判断节点负载所在的负载区间及负载区间对应的路由算法；然后根据这个路由算法进行路由；同时根据这一跳路由情况更新训练阶段定义的节点负载计算所需参数，以及对应负载区间的更新；

步骤1)训练阶段具体为：

步骤1.1：根据实际应用场景选取几个典型的DTN路由算法，需要包含转发路由算法和泛洪路由算法；

步骤1.2：根据网络情况按照选取的典型路由算法分别进行路由传输，并统计这段时间算法的传输成功率、网络平均时延、网络平均路由资源消耗、性能资源消耗比随着时间的变化情况；同时统计路由传输过程中每个节点接收到的消息总数按照消息来源上次与当前节点接触时间差的分布情况；

步骤1.3：定义并计算每个节点负载情况以及网络平均负载；

步骤1.4：根据步骤1.3计算得到的负载情况确定各个典型路由算法适用的负载区间；

步骤2)传输阶段具体为：

步骤2.1：当前节点向目的节点发送消息；

步骤2.2：判断消息是否已经过期，如果过期则直接废弃消息；

步骤2.3：查看当前节点所有邻居，首先验证邻居节点中是否有目的节点，如果有，则直接将消息传送到目的节点；

步骤2.4：对于当前节点的每个邻居，根据步骤1.3定义的公式计算每个邻居的节点负载情况；

步骤2.5：判断各个邻居节点适用于哪种典型路由算法，并用此算法进行路由；

步骤2.6：更新步骤1.3节点负载计算公式中的参数以及步骤1.4各个路由算法使用的负载区间；返回步骤2.1；

以上步骤只表述一个数据在网络中的传输情况；多个数据的情况类同步骤；

网络传输成功率计算如下：

其中，N代表网络中总传输数据数量，当信息m_k最终成功传输时D_k＝1，否则D_k＝0；

网络平均时延计算如下：

其中，N代表网络中成功传输的消息数量，ReceiveTime_k以及CreateTime_k代表消息k产生和最终成功传输的时间；

网络传输资源消耗计算如下：

其中，N代表网络传输过程中产生的所有消息数量，C_k指消息m_k在网络中副本个数；网络平均路由资源消耗代表每传递一份消息，需要伴随多少消息副本散布在网络中；

性能消耗比计算如下：

其中，DeliveryRatio指网络传输成功率；AverageOverhead指网络传输资源消耗；

路由传输过程中每个节点接收到的消息总数按照消息来源上次与当前节点接触时间差的分布情况具体计算方式如下：

对于每个邻居节点，当要接收当前节点传来的消息时，记录下这个邻居节点与当前节点上次相遇时间与当前时间的差值；最后统计整个网络传输过程中，消息接收过程中接收消息总量随着相邻节点上次相遇时间差的分布情况；进行这项统计是为了后续计算节点负载的权重；

节点负载情况计算如下：

其中，指节点i的平均负载情况，η_i指节点i当前需要处理的消息总数，L_i指节点i的缓存大小，这是根据网络实际情况确定的；β_j指节点j当前负载情况权重大小，是节点i与节点j上次相遇时间差的函数；t指当前时间，T_ij指节点i与节点j上次相遇时间；q是根据消息总量对数随相遇时间差分布进行线性回归得到的衰减因子；

衰减因子q计算如下：

按照每个节点接收到的消息总数按照消息来源上次与当前节点接触时间差的分布情况能够得到如下几个公式：

z＝k(t-T_ij)+b

z＝lny

其中y指接收消息数量，t指当前时间，T_ij指节点i与节点j上次相遇时间；k与b是按照线性回归方程计算得到的；

整理上面两个公式可以得到如下关系：

q＝e^k

网络负载按照如下公式进行计算：

其中，n是网络中节点数量，指节点i的平均负载情况。