一种基于接触预测的移动容迟网络路由方法

摘要

一种基于接触预测的移动容迟网络路由方法，从随机路点等移动模型和北京市出租车等大规模移动轨迹数据特性分析出发，提炼出非频繁接触、接触次数独立、接触持续时间短暂的三条假设，在此基础上挖掘出移动容迟网络的节点接触间隔时间分布特性。基于该特性，本发明给出了节点相遇概率的计算方法及对应的概率更新规则。在实际的路由中，节点通过相遇历史记录来得到与不同节点的相遇概率，最终通过比较相遇概率来决定转发结果。本发明在公交车网络中进行了仿真实验，仿真结果表明本发明的路由性能高于其他经典的DTN路由，能够满足公交车网络等移动容迟网络的需求。

主权项

1.一种基于接触预测的移动容迟网络路由方法，其特征在于实现步骤如下：（1）节点接触概率矩阵建立每个节点在一开始会初始化一个接触概率矩阵，接触概率矩阵负责存储相关的节点相遇概率信息，节点接触概率矩阵用一个n×n的double型二维数组表示，其中n为节点数目，设节点接触概率矩阵用A_n×n表示，则每个值a_ij表示节点i与节点j的接触概率；每个节点独立管理各自的概率矩阵，在初始化阶段，每个节点将自己与其他节点的相遇概率置为一个初始值，往后通过概率矩阵更新活动进行更新；（2）节点接触概率矩阵更新节点接触概率矩阵更新活动是节点所执行的更新节点接触概率矩阵的活动；节点接触概率矩阵更新包括两个子活动：概率衰减和概率重建；当两个节点相遇时，每个节点分别维护各自的节点接触概率矩阵；在节点接触概率矩阵A_n×n中，每个值a_ij由每个节点根据历史信息，根据节点接触概率公式计算得出；每个节点记录的历史信息包括相遇节点的相遇间隔时间以及相遇次数等信息，然后根据这些信息，采用节点接触概率公式来计算不同节点对之间的接触概率；当节点将自己与其余节点的相遇概率重新计算后，完成一次接触概率矩阵的更新；其中，节点间接触间隔时间指的是相同的一对节点两次相遇之间的时间间隔，描述了一个节点与另一个节点相遇等待的时间；节点间接触间隔时间分布的累计分布函数F(x)和概率分布f(x)函数分别为：$\left\{\begin{array}{c}F\left(x\right)=1-e^{-\frac{r}{t_r}x}\\ f\left(x\right)=\frac{r}{t_r}{e}^{-\frac{r}{t_r}x}\end{array}\right.$其中，r表示定数截尾试验中节点i,j的相遇次数，t_r为前r次接触间隔时间Ti的累计和，由于节点间接触间隔时间的累积分布函数是对应特定节点对而言的，因此F(x)等同于节点i,j的相遇概率函数，即节点i,j在未来期望时间T内相遇的概率T为未来期望时间，指的是从现在开始要预测的一段时间；矩阵的更新方式有两种情况，一种情况是车辆根据系统设置的周期参数C周期性的更新自己的节点接触概率矩阵，这种情况下，若节点在一个周期内没有与别的节点接触，则节点执行概率衰减活动；另一种情况是，在更新周期中节点与别的节点发生接触，需要相互交换各自的节点接触概率矩阵，重新计算节点相遇概率，此时节点执行概率重建活动，完成概率矩阵的更新；（3）转发节点选择在选择转发节点时，当两个节点相遇时，通过更新和交换各自的节点接触概率矩阵，比较各自到达目的节点d的概率大小，若i节点接触概率小于j节点接触概率，即p(i,d)＜p(j,d)，则节点i将报文交给j，否则保留。