[发明专利]一种低开销高交易成功率的机会网络路由方法

说明书

本发明提出一种低开销高交易成功率的机会网络路由方法。它由在逻辑上具有先后顺序的节点相遇感知、博弈和数据包传递、交易结算三个阶段中节点的操作组成，包含“自适应精简数据包摘要”、“自适应合并SV‑DP消息和求购消息”、“博弈时综合考虑买卖收益”三种新机制，这些新机制均工作在博弈和数据包传递阶段。通过消除SV‑DP消息中冗余的数据包摘要、自适应合并SV‑DP消息和数据包求购消息、在博弈中综合计算节点买卖操作的收益，新路由方法减少了路由过程中控制信息的传送、提高了节点通过博弈达成交易的成功率、增加了数据包在网络中得到转发的机会，从而能够提高数据传送成功率和网络吞吐量、降低控制开销和数据端到端时延。

技术领域

本发明属于机会网络(Opportunistic Networks)技术领域，尤其涉及在含有自私节点的机会网络中采用了经济学的博弈论方法激励自私节点参与网络数据转发的场合。

背景技术

机会网络是一种时延和分裂可容忍的无线自组织网络，其典型特点是不要求在源节点和目的节点之间存在完整的链路，利用节点的移动性带来的相遇机会实现通信。由于在许多应用领域难以建立全连通的网络，导致传统的无线自组织网络协议不能正常使用，而机会网络的这个特点，使得它能够较好的满足这些需求。近年来，机会网络已成为无线自组织网络重要的研究方向之一，得到了较为广泛的应用，例如，芬兰推出的SNC(SamiNomadic Connectivity)网络连通项目，有效解决了偏远地区上网不方便的问题；在野生动植物监测方面，普林斯顿大学基于机会网络提出的野生动物追踪项目ZebraNet，通过在斑马上放置传感器，利用斑马的生活习性来进行数据采集，类似应用还有利用鲸鱼进行海洋数据收集的SWIM(Shared Wireless Infostation Mode)项目等。

机会网络是一种无线自组织网络，网络中每个节点的资源都是有限的，比如电池、内存、CPU和网络带宽等等。出于对自身资源的保护，网络中的节点会出现拒绝消耗自身资源替其它节点转发数据的自私行为，这种自私行为将会阻碍网络中数据包的转发。已经有大量的文献通过理论和实验证明了自私节点的存在将严重影响机会网络的性能。

针对节点的自私行为，研究者们提出了多种解决方案，其中一种可行的方案是将经济学中的博弈策略引入机会网络，将网络中的节点模拟成博弈中的博弈者。按照博弈策略，在博弈过程中节点往往会选择最大化自身利益的策略，通过设计惩罚和激励机制，使节点因自私而带来的短期收益低于合作转发的长远收益，迫使自私节点采取协作策略，使得节点的最优收益策略与网络最优性能具有一致性，从而避免宝贵的通信资源因为节点的自私行为而浪费。

较早对网络中的自私节点问题进行处理的是Marti等人提出的机制——watchdogpathrater(参见文献[1]：Sergio Marti,T J Giuli,Kiven Lai,MaryBaker.Mitigating routing misbehavior in mobile ad hoc networks[C].The 6thAnnual International Conference on Mobile Computing And Networking(MobiCom2000),2000:255-265)。该机制采用监听的方式对网络中其它节点行为进行检测，当前节点把数据包发送给下一跳节点后，侦听下一跳节点是否转发了该数据包。若在规定的时间内下一跳节点无更改地转发了此数据包，则说明下一跳进行了合作；反之说明下一跳出现了不合作行为。watchdog用于检测自私行为的节点，pathrater则负责在进行下一跳节点选择时避开这些节点。watchdog在节点位置固定的网络中有比较明显的效果，但在机会网络中，由于节点的随机移动及网络中链路状态的不确定性，节点行为往往难以通过监听方式检测到，当前节点往往无法正确判断下一跳节点是否转发了数据包。