[发明专利]机会网络中一种基于节点激励的信息转发方法

说明书

技术领域

本发明涉及机会网络，尤其涉及机会网络中节点信息转发。

背景技术

机会网络(opportunistic networks)被广泛应用于车载通信，深空通信，环境监测等网络场景。不同于传统网络，在机会网络中，消息的源节点和目的节点之间不存在可靠的端到端路径。机会网络的路由机制主要依靠移动节点合作，以“存储-携带-转发”的模式工作。然而，由于机会网络中节点的资源(包括能量和缓存)有限，为了节约资源，节点会拒绝帮助其它节点转发消息。这种自私行为使得现有的路由机制无法正常工作，从而导致网络性能退化。因此机会网络中的节点自私问题是一个迫切需要解决的问题。

目前，解决节点自私问题的研究工作主要集中于设计有效的节点激励策略。现有的节点激励策略主要分为三类：基于Reputation的策略，基于tit-for-tit(TFT)的策略和基于Credit的策略。

基于Reputation的策略 (参见文献：RADON: reputation-assisted data forwarding in opportunistic networks. ACM MobiOpp, 2010: 8-14) 是根据节点的行为来评价节点是否可以被信任。每个节点都维护一个信誉表，里面存放其它节点的信誉值。在转发数据时，选择信誉值较大的节点作为下一跳节点。基于TFT的策略 (参见文献：U Shevade, H Song. Incentive-Aware Routing in DTNs. IEEE ICNP, 2008: 238-247) 主要是根据互惠原则，一个节点帮助其它节点转发的数据量与其它节点帮助这个节点转发的数据量相同。基于Credit的策略 (参见文献：B Chen, M Chan. MobiCent: a Credit-Based Incentive System for Disruption Tolerant Network. IEEE INFOCOM, 2010: 14-19) 主要是把数据转发过程模型化为一种可以定价的交易。并且引入了虚拟货币用以在交易中进行支付。消息投递成功后，作为回报，消息的源节点要向帮助转发的中继节点支付虚拟货币。

然而以上激励策略存在很多不足：由于机会网络的网络环境复杂多变，基于Reputation的策略，很难有效地监听节点的行为，并且不能有效地刺激低信誉节点合作。而在基于TFT的策略中，节点间只能实现相同业务量的传输，因此该策略只适用于业务完全对称的网络。但是在现实应用中，大部分业务都是非对称业务，该策略难以实现较好的网络性能。在基于Credit的策略中，网络拓扑是一种静止的，从节点移动轨迹中提取生成的接触图，并且假设节点具有全局知识。该策略应用在机会网络中，。

同时，上述激励策略只是一味地追求激励节点合作，并没有深入考虑节点的自身状态 (资源和拥有的虚拟货币) 对节点行为的影响，具有一定的盲目性。这反映在当节点的资源匮乏时，已有的激励策略不仅不能提升网络性能，还会因资源的过度使用，使得节点因能量耗尽而无法实现正常通信或因发生拥塞而造成丢包，从而导致网络性能退化。

发明内容

本发明所要解决的问题是：节点的自私行为导致现有的路由机制无法正常工作，从而造成网络性能退化。同时已有的节点激励算法存在很多局限性，同时未能考虑网络中节点缓存的占用及能量消耗的问题，造成节点盲目性地合作。在资源受限的机会网络，这些算法并没有实质性地提高网络性能。针对这些问题，本发明提出一种基于买卖模型的节点激励策略，综合考虑节点资源和自身状态设置定价函数，从而合理地激励节点合作，同时有效地降低能量消耗，提高网络的平均传输时延和交付率。

本发明解决上述问题的技术方案是：根据网络中影响节点行为的主要环境属性，确定节点的合作意愿；将消息转发过程抽象为单轮买卖模型，并确定买卖规则，建立出价函数和要价函数；采用单副本概率路由作为路由机制，建立节点相遇后的消息转发。本发明“资源受限的机会网络中一种基于买卖模型的节点激励算法”具体包括以下步骤：