一种机坪弱连通网络的机会路由优化方法技术

一种机坪弱连通网络的机会路由优化方法。其包括初始化网络连通状态和节点相关属性，包括节点坐标、节点的最大通信半径及节点的最大剩余内存；确定消息的起始节点和目的节点的坐标，并对当前网络进行该消息的可传输范围的可行区域规划；在可行区域中进行消息传输路径的规划；消息传递至目的节点等步骤。本发明专利技术提供的机坪弱连通网络的机会路由优化方法具有如下有益效果：针对消息传输的目的节点进行了合理的可行区域规划，并规划了最优传输路径，减少了传输的延时，并且在传输过程中网络中仅存在消息本身，为单一副本传输，因此能够降低对网络存储性能的依赖。

An opportunistic routing optimization method for weakly connected airport networks

【技术实现步骤摘要】
一种机坪弱连通网络的机会路由优化方法
本专利技术属于无线通信
，特别是涉及一种机坪弱连通网络的机会路由优化方法。
技术介绍
机坪由于其特殊的地理环境，在消息传输过程中不能通过简单的一跳完成传输任务，并且在网络的机会传输过程中由于对其传输区域的约束不足，使得消息传输的目的性差，路由规划不完善，从而造成生产信息传输时延长，开销大等问题。为克服上述问题，结合机坪网络状态以及节点特征，需要对机坪机会网络的路由进行优化。机会网络当前主要运用于车联网，传感器网络，行星际网路等。针对机坪这一特殊地理位置的机会网络研究逐渐兴起。机会网络中节点消息的传输路由主要有泛洪机制和预测机制。泛洪机制为相遇即复制，相遇即传输，因此网络中存在大量消息副本而造成了网络压力大，对节点的缓存依赖严重，易造成传输拥塞。预测机制是根据节点历史相遇信息对下一跳节点进行相遇概率的预测，对缓存有很大依赖，并且根据历史相遇概率有很大的随机性，无法准确确定传输的中继节点，造成网络路由性能差。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种机坪弱连通网络的机会路由优化方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的机坪弱连通网络的机会路由优化方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1：初始化网络连通状态和节点相关属性，包括节点坐标、节点的最大通信半径及节点的最大剩余内存；步骤2：在步骤1的基础上，确定消息的起始节点和目的节点的坐标，并对当前网络进行该消息的可传输范围的可行区域规划；步骤3：在上述可行区域中进行消息传输路径的规划；步骤4：消息传递至目的节点，本次路由优化过程结束。在步骤2中，所述的在步骤1的基础上，确定消息的起始节点和目的节点的坐标，并对当前网络进行该消息的可传输范围的可行区域规划的方法是：所述的消息的可行区域为包含起始节点Nini和目的节点Naim在内的若干节点，起始节点Nini和目的节点Naim间的直线距离为Lia，与该消息有关的可行区域为区域为A、B两个区域；首先确定可行区域A、B内在消息传输过程中所需的中继节点个数N，规则如下：当Rini≥Lia时，N＝1当Rini＜Lia且Rini+Raim≥Lia时，N＝2当Rini＜Lia且Rini+Raim＜Lia时，其中，Rini为起始节点的最大通信半径；Raim为目的节点的最大通信半径；lia＝LiaRiniRaim；为衡量在可行区域A、B中起始节点与目的节点通信均不覆盖区域需要布设的节点数目，引入ε，ε表示单位空间需要布设的节点个数；则可行区域的节点个数为：Ntotal＝2N+2确定好节点个数后，需要对每个可行区域内的节点进行筛选；对于编号为NAi的任一节点，由于已经限定了筛选节点的范围，因此在节点的筛选过程中仅需要考虑节点NAi的最大通信半径RAi以及节点NAi的最大剩余内存BuffcrAi；筛选方法为：可行区域A中任一节点NAi的效用函数为：综合考虑节点的最大通信半径与最大剩余内存，当两者中有一个为0时，效用函数UAi为0，以此来剔除资源不健全的节点；最后根据效用函数UAi的大小选取前N个节点Ntotal′组成可行区域Ω。在步骤3中，所述的在上述可行区域中进行消息传输路径的规划方法是：在组成可行区域的N个节点Ntotal′中选取若干节点进行节点的反弹传输；针对起始节点的最大通信半径Rini，目的节点的最大通信半径Raim，以及两节点之间的直线距离Lia之间的关系，传输路径的规划方法如下：当Rini≥Lia时，可行区域中总共四个节点；虽然目的节点在起始节点的通信范围内，但其位于通信边缘，为保证传输的准确性，选择通过中间节点的传输方式，中间节点仅两个，任意选择其中一个，完成消息的单副本两跳传输；当可行区域内除起始节点和目的节点外节点数目大于2时，即Rini＜Lia时，节点个数至少4个；在进行消息传输时，需要进行传输路径的动态规划：规定目标收益函数为：f(NAi，NBj)＝d(NAi，NBj)+t(NAi，NBj)+O(NAi，NBj)；其中d(NAi，NBj)为消息传输的时延函数；t(NAiNBj)为传输时间；O(NAi，NBj)为消息传输的开销函数；为寻找最优的传输路径，则当NAi，NBj∈Ω时，传输过程使目标收益函数f(NAi，NBj)最小；N(0)表示消息位于起始节点，按照下式进行传输路径搜索：N(k+1)＝N(k)+aλ对于都有(N(k)+aλ)∈Ω；其中N(k)表示消息所在的当前位置，N(k+1)为下一步搜索的位置，即消息传递的下一跳节点，当搜索到边界节点时，停止当前搜索，计算当前的目标收益值fk；然后进行传输路径的反弹，继续搜索至下一个节点，计算此时的目标收益fk+1，直到最终消息到达目的节点，搜索结束，传输路径规划结束。本专利技术提供的机坪弱连通网络的机会路由优化方法具有如下有益效果：针对消息传输的目的节点进行了合理的可行区域规划，并规划了最优传输路径，减少了传输的延时，并且在传输过程中网络中仅存在消息本身，为单一副本传输，因此能够降低对网络存储性能的依赖。附图说明图1是本专利技术提供的机坪弱连通网络的机会路由优化方法流程图；图2是机坪网络局部状态图；图3是Rini≥Lia时节点选取及可行区域规划示意图；图4是Rini＜Lia且Rini+Raim≥Lia时节点选取及可行区域规划示意图；图5是Rini＜Lia且Rini+Raim＜Lia时节点选取及可行区域规划示意图；图6是消息传输路径示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的机坪弱连通网络的机会路由优化方法进行详细说明。如图1所示，本专利技术提供的机坪弱连通网络的机会路由优化方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1：初始化网络连通状态和节点相关属性，包括节点坐标、节点的最大通信半径及节点的最大剩余内存；步骤2：在步骤1的基础上，确定消息的起始节点和目的节点的坐标，并对当前网络进行该消息的可传输范围的可行区域规划；为使消息能够迅速准确地进行传递，需要对当前网络进行消息的可传输范围的可行区域规划。其中消息的可行区域为包含起始节点和目的节点在内的若干节点。如图2所示，其中Nini为起始节点，Naim为目的节点，起始节点和目的节点间的直线距离为Lia，与该消息有关的区域为A、B、C、D、E、F共六个区域，其中只有区域A和B为包含起始节点和目的节点的区域，因此属于可行区域，所以需要对这两个可行区域进行规划。首先确定可行区域A、B内在消息传输过程中所需的中继节点个数N，规则如下：当Rini≥Lia时，N＝1当Rini＜Lia且Rini+Raim≥Lia时，N＝2当Rini＜Lia且Rini+Raim＜Lia时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机坪弱连通网络的机会路由优化方法，其特征在于：所述的优化方法包括按顺序进行的下列步骤：/n步骤1：初始化网络连通状态和节点相关属性，包括节点坐标、节点的最大通信半径及节点的最大剩余内存；/n步骤2：在步骤1的基础上，确定消息的起始节点和目的节点的坐标，并对当前网络进行该消息的可传输范围的可行区域规划；/n步骤3：在上述可行区域中进行消息传输路径的规划；/n步骤4：消息传递至目的节点，本次路由优化过程结束。/n

【技术特征摘要】
1.一种机坪弱连通网络的机会路由优化方法，其特征在于：所述的优化方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1：初始化网络连通状态和节点相关属性，包括节点坐标、节点的最大通信半径及节点的最大剩余内存；
步骤2：在步骤1的基础上，确定消息的起始节点和目的节点的坐标，并对当前网络进行该消息的可传输范围的可行区域规划；
步骤3：在上述可行区域中进行消息传输路径的规划；
步骤4：消息传递至目的节点，本次路由优化过程结束。


2.根据权利要求1所述的机坪弱连通网络的机会路由优化方法，其特征在于：在步骤2中，所述的在步骤1的基础上，确定消息的起始节点和目的节点的坐标，并对当前网络进行该消息的可传输范围的可行区域规划的方法是：
所述的消息的可行区域为包含起始节点Nini和目的节点Naim在内的若干节点，起始节点Nini和目的节点Naim间的直线距离为Lia，与该消息有关的可行区域为区域为A、B两个区域；
首先确定可行区域A、B内在消息传输过程中所需的中继节点个数N，规则如下：
当Rini≥Lia时，N＝1
当Rini＜Lia且Rini+Raim≥Lia时，N＝2
当Rini＜Lia且Rini+Raim＜Lia时，
其中，Rini为起始节点的最大通信半径；
Raim为目的节点的最大通信半径；
lia＝Lia-Rini-Raim；
为衡量在可行区域A、B中起始节点与目的节点通信均不覆盖区域需要布设的节点数目，引入ε，ε表示单位空间需要布设的节点个数；
则可行区域的节点个数为：
Ntotal＝2N+2



确定好节点个数后，需要对每个可行区域内的节点进行筛选；
对于编号为NAi的任一节点，由于已经限定了筛选节点的范围，因此在节点的筛选过程中仅需要考虑节点NAi的最大通信半径RAi以及节点NAi的最大剩余内存BufferAi；筛选方法为：
可行区域A中任一节点NAi的效用函数为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维兴，苏景芳，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津;12