专利名称：基于容迟容断传感器网络的捆绑层改进算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于容迟容断DTN (Delay Tolerant Networks)无线传感器网络的算法，特别是基于容迟容断捆绑层的改进算法。
背景技术：
随着社会经济和科学的发展,人类对容迟容断DTN (Delay Tolerant Networks)网络的认识需求也越来越强烈。而 像无线传感器网络、Ad Hoc网络这些挑战网络，它们的共同特点是差错率高、延迟长、速率低、资源受限、中断频繁等等，这是与传统的通信环境最大的不同。由于DTN网络的特殊性，实现数据的可靠性通信成了一个研究热点。传感器网络是在一定的监测范围内，由微型传感器节点的部署组成的，并通过无线通信形成的多跳的自组织网络。在通常的情况下，传感器网络中会有许多不同种类的传感器，可用来监测地震、光强度、电磁、噪声、温度、土壤成分等周边环境的信息。DTN网络的主要创新之一是增加了一个新的捆绑层，组成一种新型的网络体系结构。捆绑层是建立在传输层之上，其是通过捆绑层中的汇聚层适配器来实现，可兼容多种不同的传输协议。在体系结构上，捆绑层表现出了汇聚层的作用，而对于下层协议则表现出了应用层的功能，采用保管传输的方式，并以逐跳的方式保证其安全性和可靠性。DTN网络异构域之间没有统一的通信协议，可以跨越网络来提供端到端的操作，我们只能在捆绑层实现可靠的数据转发。以保管传输的方式完成当前节点的数据包转，当接收到数据包是需要先保存接收到的消息，引出下一个跳转链接，并确认目前保管的下一跳节点要求保管传输，并确认同时启动重传定时器。如果下一跳节点接收数据包，它返回一个响应消息。如果重传定时器超时前收到响应消息的信息，保管请求重传。在保管传输中，数据包被转发到下一跳节点，收到消息后立即存储并发送一个数据包，发送保管状态报告，说明它已经完成了保管的消息的传送保管，从内存中删除这一节点的相关信息，一个完整的捆绑包保管传输过程完成；如果不能正常转发，则不接受保管的确认报告，当前节点需要重新发送数据包，而且在这里确认的时间应该足够长，使底层的传输协议可能完成数据包的可靠传输。在保管传输的过程中，保管人必须存储消息，直到另一个节点完成数据包的传送，或节点的生命时间到期。基于DTN的传感器网络与传统的网络中拥塞控制的检测方法有很大不同，如端到端的连接、传播的延迟、数据的可靠性、、信道特性、节点的处理能力等等，一些适用于传统的无线传感器的检测方法，在DTN网络中不再适用，例如，DTN网络连接不具有持久性，不能满足传统的拥塞控制该链接持续性的假设。目前，捆绑层拥塞控制的研究主要集中在单个节点的网络拥塞问题上，也就是传统意义上的“节点级别的拥塞控制”，通过检测是否完成单个节点的检测，来确定在储存转发节点时是否发生拥塞，并选择符合条件的特定节点通过保管传输来解决拥塞控制的问题。解决DTN网络拥塞问题的另一种思维是实施预防措施，通过一些手段来预防网络拥塞的发生。具体做法是网络只发行固定数量的令牌节点，只有带有令牌的节点可以传输数据，发送数据后令牌总数会相应减少，从而控制网络发送的数据量。但这种做法是需要定期更新网络节点持有的令牌数，会限制消息的发送，这会提高网络的负载并影响网络中处理信息的性能。本发明研究DTN网络和无线传感器的共同之处，重点研究捆绑层中协议的实现原理。捆绑包的结构主要包括首部也就是捆绑包中的主要块和有效载荷块两部分，其采用的是保管传输的方式对数据进行传送的，保管传输以逐跳的方式将消息传输到最终的目标节点，这样可以确保数据包的可靠传输。其中，捆绑层的保管传输，可以提供到最终目的地的可靠的逐跳传输。根据保管传输机制，捆绑包以“存储转发”的技术传输，而传送的可靠性则交给下一个节点，就可以有效的避免传输中断时，信息的丢失。在某些情况下，端到端数据传输监测的缺乏，仅仅依靠保管传输机制是不足以保证可靠性的。在考虑传输方案的时候，应考虑到保管节点由于突发事件(如连接问题或节点故障)不能在TTL到期之前转发包的，而这种情况下也没有其他的副本，那么这个束将永远不会被递送。因此，一个能够有效处理“束失踪”问题的机制是不可缺少的。通过对捆绑协议实施过程的研究，已经找到了一个令人满意的解决“束失踪”的方案，并确保关键数据的传输。我们的目标是在最短的时间内确保关键束到达其最终目的地，并提供最初操作方案和到目的地的传输路由。可以结合点到点的可靠传输，来保证保管传输机制提供端到端的服务机制，以监控关键数据的传输和故障检测。
发明内容
本发明立足于基于DTN的无线传感器，将网络的拥塞控制和端到端重发机制相结合，提出基于拥塞控制捆绑层的端到端重传算法。本发明主要提出基于拥塞控制捆绑层的端到端重传算法，并设计算法流程和其具体的实现过程。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；
权利要求
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；
全文摘要
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。
文档编号H04W28/08GK103024813SQ20121051729
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者刘涛, 张思思 申请人:北京科技大学