[发明专利]基于容迟容断传感器网络的捆绑层改进算法

摘要

本发明分析和总结了基于容迟容断DTN（DelayTolerantNetworks）无线传感器网络的特有属性，在此基础上提出了该网络基于DTN的体系结构。基于捆绑层对于网络的重要性，对捆绑层协议的功能和结构进行了系统的研究，并提出了一种基于功能化模块的协议实现方案。为了解决无线传感器网络中的拥塞问题，本发明在已有的DTN网络拥塞控制研究的基础上提出了一种基于拥塞控制捆绑层的端到端重传算法，根据对保存成本和转移成本的比较对数据进行相应操作，尽可能避免对数据的丢弃，保证了在恶劣的环境中对数据的高效、可靠的传输。

主权项

1.一种基于容迟容断传感器网络的捆绑层改进算法，其特征在于，所述算法包括：1.1算法设计当节点收到其他节点的捆绑包的信息时，首先要进行拥塞的检测，根据捆绑包的长度是否大于节点的剩余缓存长度来判定拥塞是否发生；若发生拥塞，则计算该捆绑包的保存成本，并判定其就本节点而言是否有保存的价值；其中N(t)表示的是t 时刻捆绑包的复制数，即在网络中的副本数，可以在捆绑包的首部增加该项，TTL_l表示的是捆绑包的剩余生存时间，P是服务等级，N(t)越大，TTL_l和P越小，说明保存捆绑包的必要性越小，相应的保存成本也越高；n、t 、P分别是三者的归一化系数，可以根据网络的性能需要，相应的改变三者的值，进而改变相应因素在拥塞控制中的重要程度；当节点决定转移的时候，如果可选择多个第三方的保管节点，那么就需要依据一定的标准来进行相应的选择，主要是通过捆绑包转移到这些节点中的转移成本进行比较；用计算对同一个捆绑包中不同节点的转移成本，其中L_node代表的是第三方保管节点的可用缓存长度，R表示两节点之间的距离，L_node和R越大，转移捆绑包的难度就越大，转移成本也就越大；转移成本则用来计算，其中L_bundle表示的是将要进行转移的捆绑包的长度，TTL_l和 P分别表示捆绑包的剩余生命时间和优先级，L_bundle越大且TTL_l和 P越小时，捆绑包进行转移的成本也就越高；同样的，可以通过改变相应的归一化系数ln 、r、 l_b、t、p的大小来调整相应因素在转移过程中的重要程度；1.2算法流程在DTN捆绑包传送时使用的是保管传输机制，主要依赖于选定的目的路由；一个非最佳路由的选择会导致重要数据传输的延迟，应“立即”交付封装到关键的捆绑包；这就需要在任何情况下，都存在有关的束能尽快到达目的地；（1）当节点接收到新的捆绑包时，首先进行拥塞检测，并启动定时器；判断捆绑包中束的长度是否大于节点的可用缓存长度，如果是，则发生拥塞，进行拥塞控制，跳到步骤（2）；如果不是，则直接存储该捆绑包并跳过以后的所有步骤； （2）计算接收到的捆绑包中束的保存成本，并和节点中所有束的平均保存成本比较，如果束的保存成本小于平均保存成本，跳到步骤（3）；否则跳到步骤（5）； （3）寻找第三方保管节点，该节点的转移成本T_node最小，这样就可以转移捆绑包中的束，如果没有这样的第三方保管节点则丢弃该束，跳过以后的步骤完成拥塞处理；如果存在第三方的保管节点，跳到步骤（4）； （4）判断捆绑包中束的生命周期（TTL）是否过期，如果生命周期是有效的，转移捆绑包；如果已过期，则向节点发送重传（ARQ）信号，转移到步骤（1）；（5）选择第三方保管节点，并在节点队列中寻找保存成本较大且转移成本小的捆绑包进行转移，此处的转移成本为T_bundle；（6）判断选择的转移捆绑包中束的长度是否大于第三方保管节点中可用的缓存长度，如果大于可用的缓存长度，说明选择的转移束失败，需要重新选择转移束；（7）转移到步骤（1），直到顺利处理接收到的捆绑包；1.3算法传输过程当需要进行传输时，首先要根据传输成本的计算来确定应最先传送的捆绑包，可以根据捆绑包的转移成本来进行选择，同时，如果该捆绑包中的束是转移束，则需要向转移该束的源节点进行报告通知，在该束的索引对应的处理标识中加上处理的标记，处理成功后才可以对该束进行传输，否则另选一个束进行传输，传输完成后需要在本地索引的对应位置进行相应的修改。