有效支持服务质量的移动随机D2D网络路由方法技术

本发明专利技术公开了一种有效支持服务质量的移动随机D2D网络路由方法。使用本发明专利技术能够利用节点之间的关系决定路由转发策略，使得网络中数据包传递成功率维持在一个较高的水平。本发明专利技术方法首先在数据包中设置延时预算，当携带数据包的节点遇到其他节点时，根据节点的历史相遇信息分别计算这两个节点与目的节点的有服务质量意识的传递概率，进行路由抉择，直到数据包传送到目的节点或数据包的延时预算减小到0，使网络的数据包传递成功率维持较高的水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机网络
，具体涉及一种有效支持服务质量的移动随机D2D网络路由方法。
技术介绍
当今的无线通信系统绝大多数运行在低于3GHz的微波频谱，因此正在经历严重的短缺并且已经变成一个拥挤和有限的资源。为了满足移动带宽流量1000倍增长的挑战，运行在20到300GHz的毫米级微波带宽被认为是下一代蜂窝系统(5G)的最有希望的候选者。虽然毫米级微波带的使用解决了对于更多无线频谱的迫切需求，但是它也带来了一系列新的独特的技术挑战，比如严重的线路损耗和不希望看到的覆盖盲区。基于此，移动用户设备直传(Device-to-Device Communication，D2D)被认为是提高网络有效性和可靠性的方法。移动随机D2D网络利用像免许可证的WiFi或者需要许可证的毫米级微波的短距离链路在移动用户的社交期间建立随机连接。在这种移动随机网络中，端点(源节点和目的节点)并非总是一直连接的。实际上，这种网络大多数情况下是断开的，大多数节点只是偶然性地相互通信。移动随机D2D网络似乎类似于其他的移动随机网络，比如容迟网络，零星连接的传感器网络、车联网以及对等移动社交网络。然而，在新兴的基于移动随机D2D应用的驱动下，移动随机D2D网络有一系列新的挑战需要解决。社交网络是当今发展最快的信息技术，这一点我们可以通过像微博、Facebook、Twitter、LinkedIn、Google+等在线社交网络在线人数持续经历的爆炸式增长得到验证。我们甚至可以更大胆地做出这样的结论，社交媒体正在统治今天的互联网。移动随机D2D网络(Mobile Opportunistic Device-to-Device Network)，它是由一群具有相同兴趣爱好的移动用户组成，并且通过他们携带的移动电话或者便携式平板电脑进行通信的一种社交网络。众所周知，传统的基于网页的在线社交网络依赖像蜂窝系统的网络设施进行数据传输。但是，与此形成对比的是，移动随机D2D网络利用像蓝牙、WiFi以及Device-to-Device(D2D)链路这样的短距离无线电在移动用户的交互期间建立随机连接。移动随机D2D网络通常在由经常性交互的参与者组成的本地群体中产生。比如生活在都市中的邻居，学校中学习的学生，或者是浏览名胜古迹的游客。它的网络尺寸可以大到一个大学，也可以小到由几个成员组成的乐队。它可以像一个社区一样存在多年，也可以持续短到几小时，比如由一群游客组成的社交网络。一个单独的移动随机D2D网络在参与者的数量，社交连接数，以及社交媒介的数量上与在线社交网络是无法比较的。但是，从对在线社交网络的补充和加强，以及有效支持基于本地社区的ad hoc社交网络方面考虑，移动随机D2D网络具有非常重要的价值。对在线社交网络的补充和加强：移动随机D2D网络能够用来发现并且更新在线社交网络无法捕捉到的社交连接。比如，两个人会在每周末的大概同一时间去市中心的同一个电影院看电影，但是他们却从来没有与对方说过话，因为他们之间没有重叠的在线社交圈。但是，这个关系却可以被移动随机D2D网络发现，并且由移动随机D2D网络建议建立一个可能的社交连接。另一方面，移动随机D2D网络还能够帮助进入到某些ad hoc社交圈，包括有效地传递新闻、广告、以及各种个人信息。比如，一个商店会通过在由经常光顾商店的顾客以及由这些顾客介绍的朋友和家人形成的移动随机D2D网络中提供优惠券，以达到增加商店效益的目的。有效支持基于本地社区的ad hoc社交网络：移动随机D2D网络能够有效支持基于本地社区的ad hoc社交网络。它允许用户查询周围的新闻、照片、本地联系人、专业知识等本地信息，或者那些人们通常不愿意放在在线网站上，但是可以暂时存放在他们手提设备上的数据。它还能够有效地支持本地信息的分享与传输。比如，一名景区游客会将他发现的新景点分享给他的旅游团或者别的旅游团的其他游客，甚至可以通过移动随机D2D网络的ad hoc节点进行动态复制，并将此信息保留下来传递给将要来此旅游的游客。有效的数据传输对于支持各种移动随机D2D网络应用是必不可少的。移动随机D2D网络传播的数据可以分为很多种类，包括广告、优惠券、交易、时事通讯、产品目录、活动邀请函等。移动随机D2D网络中的每一个节点可以是源节点、目的节点或者是更普遍的两者。移动随机D2D网络中的数据传输是高效的，因为移动用户之间的交互是与他们所在的社会群体以及他们的行为紧密相关的。它对于像本地零售商、房产推销员、跳蚤市场营业员扩大客户圈是非常有利的，并且对于那些想要发布传单的个人也是非常有吸引力的。虽然之前有一些关于移动随机网络数据传输机制的研究，但是他们都或多或少存在一些不足，比如无约束条件的、尽最大努力的数据传输。本专利技术与两个新兴技术相关：社交网络和随机网络。随着近些年来许多有趣的研究问题被探索出来，在线社交网络得到了迅猛的发展。除了从人类学、社会学、经济学的角度对社交数据的建模与分析的大量工作外，社交网络在通信与网络领域也引起了很大的兴趣，相关研究主要分为两个方面。一方面是为了提高社交网络的效率。比如，有一系列关于社交网络形成、结构、隐私保护方面的研究。另一方面是为了挖掘社交网络数据来有效支持互联网中的通信，比如垃圾邮件过滤，对等文件分享。与在线社交网络依赖互联网(包括无线互联网)不同，移动随机D2D网络是建立在移动随机网络结构上，这种结构首先是在容迟/中断网络(delay/disruption-tolerant networks(DTNs))中被研究，它具有零星连接、经常性断开的特性。很多方法利用移动用户的社交关系来选择合适的中继，目的是最优化网络资源利用，实现有效路由。但是，这些方法都是处理无约束条件的，尽最大努力的数据传输机制。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种有效支持服务质量的移动随机D2D网络路由方法，能够利用节点之间的关系决定路由转发策略，使得网络中数据包传递成功率维持在一个较高的水平。本专利技术的有效支持服务质量的移动随机D2D网络路由方法，用于将数据包Mq传递给目的节点vd，数据包Mq中含有延时预算，所述延时预算表示数据包Mq还可以生存的时间；数据包Mq按照如下步骤被交付：步骤1，当携带数据包Mq的节点vi遇到节点vj时，节点vi和节点vj交换各自的与其他节点相遇的相遇历史信息，如果节点vj为该数据包的目的节点，则节点vi将数据包Mq交付给节点vj，方法结束；若节点vj不是数据包Mq的目的节点，则判断此时数据包的延时预算是否为0，若该数据包的延时预算为0，则方法结束，若该数据包的延时预算不为0，则转入步骤2；步骤2，节点vi将数据包Mq的目的节点vd的相关信息发送给节点vj；设置时间窗，该时间窗长度小于数据包Mq的延时预算；根据相遇历史信息并基于时间窗，节点vi和节点vj分别计算将数据包Mq传递到目的节点vd的有服务质量意识的传递概率QDP，即和以节点vi为例，计算方法如下：步骤2.1，初始时，设置一个参数用来表述在一个时间窗内且数据包延时预算大于0的情况下，节点vi通过节点vj没有传递到目的节点vd的概率；步骤2.2，在相遇历史信息中，沿时间轴移动时间窗，在每一个时间窗，被初始化为1；当节点vi在某一时间窗内首次遇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有效支持服务质量的移动随机D2D网络路由方法，用于将数据包Mq传递给目的节点vd，其特征在于，数据包Mq中含有延时预算，所述延时预算表示数据包Mq还可以生存的时间；数据包Mq按照如下步骤被交付：步骤1，当携带数据包Mq的节点vi遇到节点vj时，节点vi和节点vj交换各自的与其他节点相遇的相遇历史信息，如果节点vj为该数据包的目的节点，则节点vi将数据包Mq交付给节点vj，方法结束；若节点vj不是数据包Mq的目的节点，则判断此时数据包的延时预算是否为0，若该数据包的延时预算为0，则方法结束，若该数据包的延时预算不为0，则转入步骤2；步骤2，节点vi将数据包Mq的目的节点vd的相关信息发送给节点vj；设置时间窗，该时间窗长度小于数据包Mq的延时预算；根据相遇历史信息并基于时间窗，节点vi和节点vj分别计算将数据包Mq传递到目的节点vd的有服务质量意识的传递概率QDP，即和以节点vi为例，计算方法如下：步骤2.1，初始时，设置一个参数用来表述在一个时间窗内且数据包延时预算大于0的情况下，节点vi通过节点vj没有传递到目的节点vd的概率；步骤2.2，在相遇历史信息中，沿时间轴移动时间窗，在每一个时间窗，被初始化为1；当节点vi在某一时间窗内首次遇到目的节点vd时，令此时，更新为：ξij,d(t)←ξij,d(t)(1-pjd(t))---(2)]]>时间窗结束时，计算p^id(t)=1-ξij,d(t)---(3)]]>则节点vi的QDP更新为：pid(t)←(1-μ)pid(t)+μp^id(t)---(4)]]>其中，μ为设定的常数值；如果在一个时间窗内多次遇到目的节点vd，则每遇目的节点vd一次，利用式(2)～式(4)更新一次步骤2.3，向后移动时间窗，并比较上一时间窗获得的和若上一时间窗获得的则根据式(2)～式(4)更新若上一时间窗获得的则不更新；步骤2.4，重复步骤2.3直到历史信息结束，获得基于相遇历史信息的同样的，获得基于相遇历史信息的执行步骤3；步骤3，比较与的大小，如果则节点vi将数据包Mq转发给节点vj；节点vj遇到其他节点时，按照步骤1～步骤3的方法进行数据包交付，直到该数据包转发到目的节点vd或者该数据包的延时预算减小到0，方法结束；如果则节点vi继续携带Mq等待与其他节点相遇，当遇到其他节点时，节点vi按照步骤1～步骤3的方法进行数据包交付，直到该数据包转发到目的节点vd或者该数据包的延时预算减小到0，方法结束。...

【技术特征摘要】
1.一种有效支持服务质量的移动随机D2D网络路由方法，用于将数据包Mq传递给目的节点vd，其特征在于，数据包Mq中含有延时预算，所述延时预算表示数据包Mq还可以生存的时间；数据包Mq按照如下步骤被交付：步骤1，当携带数据包Mq的节点vi遇到节点vj时，节点vi和节点vj交换各自的与其他节点相遇的相遇历史信息，如果节点vj为该数据包的目的节点，则节点vi将数据包Mq交付给节点vj，方法结束；若节点vj不是数据包Mq的目的节点，则判断此时数据包的延时预算是否为0，若该数据包的延时预算为0，则方法结束，若该数据包的延时预算不为0，则转入步骤2；步骤2，节点vi将数据包Mq的目的节点vd的相关信息发送给节点vj；设置时间窗，该时间窗长度小于数据包Mq的延时预算；根据相遇历史信息并基于时间窗，节点vi和节点vj分别计算将数据包Mq传递到目的节点vd的有服务质量意识的传递概率QDP，即和以节点vi为例，计算方法如下：步骤2.1，初始时，设置一个参数用来表述在一个时间窗内且数据包延时预算大于0的情况下，节点vi通过节点vj没有传递到目的节点vd的概率；步骤2.2，在相遇历史信息中，沿时间轴移动时间窗，在每一个时间窗，被初始化为1；当节点vi在某一时间窗内首次遇到目的节点vd时，令此时，更新为： ξ i j , d ( t ) ← ξ i j , d ( t ) ( 1 - p j d ( t ) ) - - - ( 2 ) ]]>时间窗结束时，计算 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨，夏元清，李凡，王昱，邓志红，吴宏毅，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11