一种基于行为预测的DTN路由算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于行为预测的DTN路由算法，针对DTN中源节点与目的节点之间报文递交概率低，时延较长的问题。根据社会网络中节点的规律性，在散发阶段主要任务是划分网络区域并进行区域编号，对节点所经过的区域进行记录，通过社会网络人们移动的重复性，结合马尔科夫统计模型，利用节点历史记录预测节点目标区域，动态散发副本个数的路由算法，将报文副本散发至不同区域中，扩大报文存在的范围，增加报文与目的节点相遇的可能性，提高报文递交概率并降低延迟。

【技术实现步骤摘要】
一种基于行为预测的DTN路由算法
本专利技术涉及容滞网络路由算法领域，具体是一种基于行为预测的DTN路由算法。
技术介绍
容滞网络DTN基于传统的TCP/IP协议，在应用层下构建Bundle协议层，赋予节点两种功能：一是携带信息，二是逐跳保管传输，从而实现了节点“存储-携带-转发”机制。在基础设施遭到破坏(如恶劣环境，战场环境等)或不完备(水下，荒漠地带)地区，DTN节点可以实现路由功能，即通过节点转发使报文递交给目的节点。DTN路由有单拷贝路由，和多拷贝路由两种方式。散发等待路由是多拷贝路由方式，即表示为网络中有多个报文副本。根据每个节点所携带副本数量，散发等待路由可分为两个阶段，散发阶段和等待阶段。在散发阶段，节点携带并存储报文，当遇到中继节点时则转发一定副本数，当节点副本数为1时，则进入等待阶段，在这一阶段节点将不再转发报文给中继节点，而是携带报文遇到目的节点时才转发报文。现有的容滞网络DTN路由算法存在报文提交概率低、递交延迟长的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于行为预测的DTN路由算法，以解决现有技术容滞网络中出现的报文递交概率低，递交延迟较长的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于行为预测的DTN路由算法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、场景映射：将应用场景映射在赫尔辛基地图上，根据场景的大小，分别以地图中节点分布较密集的不同建筑物为中心，将地图划分为多个区域，并对多个区域分别进行编号为0、1、2、3……l，其中l为大于或等于0的自然数；保留每个节点a到达的各个区域的编号，并以每个节点a到达的各个区域的编号集合作为该节点a的状态集合，用La表示，其中表示状态集合中节点a的第n个状态；每个节点随机产生报文和目标节点，确定每个节点产生的报文的副本个数、报文数据包的生存时间TTL、数据包大小；(2)、散发阶段：当任意一节点和其任意一个目标节点在某一时刻彼此进入到对方的通信范围时，两节点互相比较各自的报文向量表，向对方转发自身携带但对方没有的报文副本，转发报文副本时利用马尔科夫模型判断任意一节点和其任意一个目标节点的下一目标区域，并基于判断结果进行报文副本转发，具体过程如下：(2.1)、首先将任意一节点和其任意一个目标节点的状态集合分别映射为历史转移记录，历史转移记录用TH来表示，TH＝{TH1,TH2,TH3.......THm}；其中THm表示的是从一次状态的转移；(2.2)、分别计算任意一节点和其目标节点在前一时刻区域转移的前提下，两节点下一刻的目标区域，计算公式如下：公式(1)中，表示在THm-1状态下THm发生的概率，Pr(X(n-1,n))表示THm-1占总TH的概率值，表示THm-1向THm转移的概率值，X(n-1,n)表示节点a的第n-1个状态向第n个状态转移，计算结果中概率最大值即为该节点的下一目标区域；(2.3)、若步骤(2.2)中任意一节点和其任意一个目标节点计算的概率最大值为同一目标区域，对于该情况任意一节点和其任意一个目标节点只向对方散发一个报文副本；若任意一节点和其任意一个目标节点计算的概率最大值不在同一个目标区域，对于该情况任意一节点和其任意一个目标节点向对方散发当前各自所携带副本的一半；(3)、等待阶段，其过程如下：(3.1)、当任意一个节点中报文的副本个数降为1时，则停止散发副本，进入等待阶段；(3.2)、当步骤(3.1)中进入等待阶段的任意一个节点遇到下一个目标节点时，彼此按步骤(2)相互递交报文副本，若任意一个节点未遇到下一个目标节点，则继续携带报文进行等待；(3.3)、当步骤(3.2)中继续等待的任意一个节点的报文数据包生存时间大于预设的报文数据包生存时间TTL，则将该报文丢弃，该报文递交失败。所述的一种基于行为预测的DTN路由算法，其特征在于：步骤(1)中区域划分是为了表示节点所处的状态，节点分为两种状态，一种是区域间游走，另一种是某区域内停留，节点在区域间游走是将副本带到不同的区域内部，区域内停留是节点将副本在本区域内散发。所述的一种基于行为预测的DTN路由算法，其特征在于：步骤(2)中，马尔科夫模型的主要思想是节点的第N次状态转化的结果取决于前N-1次状态转化的结果，通过计算转移概率来预测下一次状态转化的结果；利用马尔可夫模型来预测节点的移动轨迹，是先将节点的历史移动轨迹转化成一个地点序列，通过分析历史区域序列计算出将来最有可能到达的区域；节点所在的区域编号表示节点所处的状态，某节点a状态集合可表示为La，该节点a的第n+1个状态只与第n个状态有关，与之前状态无关，则节点区域转移概率为:其中:N(X(n-1,n))表示历史信息中第n-1个状态向第n个状态转移的总次数，N(Alla)表示节点a状态发生转移的总次数。所述的一种基于行为预测的DTN路由算法，其特征在于：步骤(2)中，对于目标区域相同的节点，在散发副本时只散发一个副本，而对于目标区域不同的节点，则散发现有副本数的一半，通过该散发方式使副本存在于不同区域内，增加与目的节点相遇的可能性。所述的一种基于行为预测的DTN路由算法，其特征在于：步骤(3)中，当携带报文的节点只剩一个副本时，将进入等待阶段，该阶段节点不再散发副本，只是等待与目的节点相遇。本专利技术在散发阶段进行改进，根据节点的运动特点，归纳出相遇节点的规律性，例如，节点用户对固定区域访问的偏向性等。从而在目的节点所在位置未知的条件下，可以根据节点用户访问行为进行预测，从而有针对地选择中继节点转发报文，使各区域内都存在一定报文副本，增加中继节点与目的节点相遇概率，提高报文递交概率并且降低延迟。本专利技术将DTN网络与节点的社会性相结合，将网络中每个人携带的移动设备看做是网络节点，采用马尔科夫预测法把握节点移动的规律，利用节点本身的社会属性，减少传统散发等待路由在散发过程的盲目性，有针对的选择合适的中继节点转发报文，让报文尽可能在网络中扩散，增加与目的节点相遇概率。附图说明图1为容滞网络结构示意图。图2为本专利技术的报文散发过程流程图。图3为本专利技术的散发过程示意图。图4为本专利技术的报文等待阶段流程图。图5为本专利技术的马尔科夫模型转移图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，一种基于行为预测的DTN路由算法，包括以下步骤：(1)、场景映射：如图1、图3所示，将应用场景映射在赫尔辛基地图上，根据场景的大小，分别以地图中节点分布较密集的不同建筑物为中心，以一定距离为半径，将地图划分为九个区域，并对多个区域分别进行编号为0、1、2、3、4、5、6、7、8；保留每个节点a到达的各个区域的编号，并以每个节点a到达的各个区域的编号集合作为该节点a的状态集合，记为La，例如，当节点a到达的区域按照顺序为0,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于行为预测的DTN路由算法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)、场景映射：/n将应用场景映射在赫尔辛基地图上，根据场景的大小，分别以地图中节点分布较密集的不同建筑物为中心，将地图划分为多个区域，并对多个区域分别进行编号为0、1、2、3……l，其中l为大于或等于0的自然数；/n保留每个节点a到达的各个区域的编号，并以每个节点a到达的各个区域的编号集合作为该节点a的状态集合，用L

【技术特征摘要】
1.一种基于行为预测的DTN路由算法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、场景映射：
将应用场景映射在赫尔辛基地图上，根据场景的大小，分别以地图中节点分布较密集的不同建筑物为中心，将地图划分为多个区域，并对多个区域分别进行编号为0、1、2、3……l，其中l为大于或等于0的自然数；
保留每个节点a到达的各个区域的编号，并以每个节点a到达的各个区域的编号集合作为该节点a的状态集合，用La表示，其中表示状态集合中节点a的第n个状态；
每个节点随机产生报文和目标节点，确定每个节点产生的报文的副本个数、报文数据包的生存时间TTL、数据包大小；
(2)、散发阶段：
当任意一节点和其任意一个目标节点在某一时刻彼此进入到对方的通信范围时，两节点互相比较各自的报文向量表，向对方转发自身携带但对方没有的报文副本，转发报文副本时利用马尔科夫模型判断任意一节点和其任意一个目标节点的下一目标区域，并基于判断结果进行报文副本转发，具体过程如下：
(2.1)、首先将任意一节点和其任意一个目标节点的状态集合分别映射为历史转移记录，历史转移记录用TH来表示，TH＝{TH1,TH2,TH3.......THm}；其中THm表示的是从一次状态的转移；
(2.2)、分别计算任意一节点和其目标节点在前一时刻区域转移的前提下，两节点下一刻的目标区域，计算公式如下：



公式(1)中，表示在THm-1状态下THm发生的概率，Pr(X(n-1,n))表示THm-1占总TH的概率值，表示THm-1向THm转移的概率值，X(n-1,n)表示节点a的第n-1个状态向第n个状态转移，计算结果中概率最大值即为该节点的下一目标区域；
(2.3)、若步骤(2.2)中任意一节点和其任意一个目标节点计算的概率最大值为同一目标区域，对于该情况任意一节点和其任意一个目标节点只向对方散发一个报文副本；
若任意一节点和其任意一个目标节点计算的概率最大值不在同一个目标区域，对于该情况任意一节点和其任意一个目标节点向对方散发当前各自所携带副本的一半；
(3)、等待阶段，其过程如下：
(3.1)、当任意一个节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫鲁婕，陈慧贤，张鹏，王国华，李文娟，高兴荣，韩超燚，房晓阳，李娟娟，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34