[发明专利]一种基于资源受限条件下的自适应DTN路由算法

说明书

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，利用传输成功率高转发路由算法和资源消耗低的泛洪路由算法，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。

一、技术领域

本发明涉及容迟网络技术领域，尤其涉及一种基于资源受限条件下的自适应DTN路 由算法。

二、背景技术

随着信息技术的发展，Internet网络的出现极大改变了人类社会的生产生活方式。 Internet网络节点始终保持着端到端连接路径，且丢包率小、传输时延低。这类网络是以TCP/IP协议簇作为基础的，适用于大部分的网络环境。然而，随着信息技术的不断 深入发展，常常需要在一些极端环境中部署网络。由此出现了众多不同于传统网络特征 的场景。这些网络具有链接频繁中断、传输时延高、丢包率高、上行和下行数据率不对 称等特点。例如，在卫星通信中，由于经济和技术方面的原因导致网络节点数量较少， 且卫星时常移动，导致卫星通信网络连接时常中断；海洋、湖泊、山川等极端环境下为 了节约节点能量消耗，在节点不工作时，采取待机或者关闭措施，造成网络连接中断。

具有上述连接时常中断、传输时延高等特点的网络称为容迟容断网络(DelayTolerant Network,DTN)。这类网络特点使得传统的基于TPC/IP协议簇的路由算法不 再适用。DTN网络传递信息采用的是“存储-携带-转发”的模式。路由算法作为信息传 递的关键，随着DTN网络应用场景越来越多，各类DTN路由算法被相继提出。

基于网络拓扑是否先验，可将路由算法分为确定性路由算法和随机路由算法。确定 性路由假设网络拓扑在进行数据传输之前就已经确定。随机路由算法适用于网络拓扑未 知的场景。此类算法通常基于网络动态拓扑传递数据，并且记录各节点参量选择下一跳。

根据路由算法制定路由规则依赖的指标不同，可以将DTN路由算法分为基于社交属 性的路由算法和非基于社交属性的路由算法。基于社交属性路由算法又可分为基于积极 社交属性和基于消极社交属性。积极社交属性主要指网络的中心度、相关度、度分布等指标，消极社交属性主要指网络中节点“自私”程度，即有些节点可能由于能耗、隐私 等原因不愿作为中继节点传输数据。典型的基于积极社交属性的路由算法包括 Multi-Simbet,Bubble Rap,Level Routing等算法；基于消极社交属性的路由算法包 括Tit-for-Tat,Smart, Mobicent等算法。

根据算法优先于哪个服务指标又可将路由算法分为flood-based,history andencounter-based,social behavior-based,knowledge-based等。其中flood-based 算法以泛洪为基础思想，传输成功率较高，典型的flood-based算法有Epidemic Routing,Spray and Wait,RAPID，Multi-Simbet算法等；history and encounter-based算法 以相遇概率推算为基础思想，性能开销较小，典型的history and encounter-based算 法有PROPHET,Single Recent,Spray and Focus算法等；social behavior-based算 法类似于前文提到的基于社交属性的算法，主要通过计算节点社交属性选择下一跳，成 功率较高，典型的social behavior-based算法有Bubble-Rap,Simbet等算法； knowledge-based算法则与前文提到的确定性路由算法相似，适用于网络拓扑先验的场 景。