专利名称：一种基于消息重要程度的机会网络队列管理调度方法
技术领域：
本发明涉及无线网络领域，尤其涉及机会网络中的队列管理机制。
背景技术：
大量手持智能移动设备的普及推动了无线自组织网的应用。在复杂的无线网络 中，由于节点移动、信号衰减等原因，网络常常会中断。但传统的无线自组织网要求在源节 点和目标节点间至少有一条确定链路，因而无法适应这样的环境。区别于传统的无线自组 织网的通信模式，机会网络中的节点在转发数据之前，并不需要建立端到端路径，而是利用 节点之间的相遇机会进行数据转发，直至到达目的节点。这种全新的通信方式引起了业内 人士的极大兴趣，被认为是未来无线网络发展的方向之一。机会网络以更加灵活的存储-携带-转发模式实现互连互通、移动计算。在消息 转发过程中，多个节点将对需要转发的消息进行保存，显然，对于节点处理能力、存储能力 等比较有限的情况下，有效的节点队列管理机制将能够直接提高存储空间利用率，进而改 善网络性能。节点活动能力越强，则该节点与其他节点相遇的机会将随之增加，进而传递和存 储的消息也就越多。网络中的消息被此种类型的节点存储后，其成功投递的机会显著增加。 由此易知，节点的活跃程度直接反映了其所携带消息的成功投递概率。机会网络中，节点相 遇之后需要交换彼此队列中的存储状态，经过多个活跃节点携带的消息成功投递率较高， 可见，过多地对其进行存储以及转发将严重浪费网络资源，也就是说，此种消息的重要程度 会下降。因此，应充分考虑节点活跃程度之间的差异，以有效地管理节点队列中的消息，达 到合理利用网络资源的目的。目前，针对机会网络的队列管理方法均没有考虑节点的活跃程度，也没有将节点 的活跃程度反映到消息上，可见，这些机制存在一定程度的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对机会网络中节点队列空间有限，且现有队列 管理调度方法中无法高效利用存储空间的局限性，本发明设计了一种基于消息传输状态的 机会网络自适应队列调度方法，节点根据与其他节点相遇情况确定各个节点之间的活跃程 度差异，并根据消息转发过程中，其携带节点的活跃程度估计当前传输状态，进而，确定节 点相遇之后的队列操作。所设计的消息传输状态评估方法比较准确，同时，此种自适应队列 管理方法能有效提高消息成功投递率，降低网络平均时延和网络负载率。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明将节点间的相遇次数作为 衡量节点活跃程度的关键参数，估计网络中节点相遇的总次数和各个节点相遇次数的中间 值，利用节点本地保存的与其他节点相遇的历史信息，根据本节点相遇次数与各个节点相 遇次数中间值之间的差值，运用均勻量化法，衡量各个节点的活跃程度差异。显然，节点活 跃程度越高，则通过其将消息成功投递的概率越高，因此，消息被越多活跃节点存储、携带并转发，则表明其已经成功投递的概率越高。消息在传输过程中需要经过多个节点转发，本 发明以保存过给定消息的所有节点的活跃程度为依据，估计消息已成功投递的概率，已成 功投递的概率较高的消息重要程度也就随之降低，其继续在网络中存活的意义就下降。按 照该原则，本发明设计了一种基于消息传输状态的自适应队列管理方法，此队列管理方法 主要包括出队列操作和入队列操作两个方面，节点队列内部的消息按照当前网络状态下的 重要程度排序。出队列操作中，节点相遇之后首先交换重要程度最高的消息，入队列操作 中，当队列占满之后，节点需要将需要进入本地队列消息的重要程度与队列内部消息重要 程度比较，使用有限的存储资源携带重要程度最高的消息。本发明提出的消息重要程度感知的机会网络队列管理方法充分地利用节点之间 随机移动的历史信息，近似地确定其与其他节点之间的活跃程度差异，并利用消息在转发 过程中携带节点的活跃程度判定传输状态，进而，以消息重要程度为参数调整节点队列使 用情况。与现有队列管理方法相比，本专利提出的方法能够充分地考虑节点之间活跃程度 以及消息重要程度的差异，利用节点有限的存储资源，有效提高消息成功投递率，降低网络 平均时延和网络负载率，提高网络性能。
图1消息在队列中的排队方式 图2消息的接收流程图。
具体实施例方式本发明将节点间的相遇次数作为衡量节点活跃程度的关键参数，估计网络中节点 相遇的总次数和各个节点相遇次数的中间值，利用节点本地保存的与其他节点相遇的历史 信息，根据本节点相遇次数与各个节点相遇次数中间值之间的差值，运用均勻量化法，衡量 各个节点的活跃程度差异。显然，节点活跃程度越高，则通过其将消息成功投递的概率越 高，因此，消息被越多活跃节点存储、携带并转发，则表明其已经成功投递的概率越高。消息 在传输过程中需要经过多个节点转发，本发明以保存过给定消息的所有节点的活跃程度为 依据，估计消息已成功投递的概率，已成功投递的概率较高的消息重要程度也就随之降低， 其继续在网络中存活的意义就下降。按照该原则，本发明设计了一种基于消息传输状态的 自适应队列管理方法，此队列管理方法主要包括出队列操作和入队列操作两个方面，节点 队列内部的消息按照当前网络状态下的重要程度排序。出队列操作中，节点相遇之后首先 交换重要程度最高的消息，入队列操作中，当队列占满之后，节点需要将需要进入本地队列 消息的重要程度与队列内部消息重要程度比较，使用有限的存储资源携带重要程度最高的 消息。估计节点活跃程度计算网络中节点相遇的总次数和各个节点相遇次数的中间值，运用均勻量化法，衡量 各个节点的活跃程度差异。本发明将节点间的相遇次数作为估计节点活跃程度的关键参数。变量定义如下 给定节点与网络中其他节点的相遇次数称为该节点的相遇次数见其大小在[#_，MmJ内。 各个节点进入其他节点通信范围的总次数定义为节点相遇总次数，各个节点进入其他4节点通信范围的平均次数定义为节点平均相遇次数1_。节点相遇间隔匪(Node Meeting Interval)表示从节点i离开某一节点的通信范围到节点i再次进入任一节点通信范围的 时间间隔，节点首次相遇时间NFM (Node First Meeting Time)表示两个节点从静止开始 到第一次相遇(各自进入通信范围)经过的时间。 对于广泛应用的Random Way Point移动模型来说，调用公式(1)确定NFM
权利要求
1.一种基于消息传输状态的机会网络自适应队列管理调度方法，其特征在于，根据本 节点相遇次数与各个节点相遇次数中间值之间的差值，运用均勻量化法，估计各个节点的 活跃程度差异；消息在多次转发过程中记录携带节点活跃程度，存储给定消息的所有节点 活跃程度权值总和J (r)；利用给定消息的所有节点活跃程度权值总和^ (τ1)确定每个消息 对应的权重；基于权重设计机会网络自适应队列管理策略。
2.根据权利要求ι所述的机会网络自适应队列管理调度方法，其特征在于，调用公式公式Λ； = + (Mi — Mmd)χ A 确定各个节点的活跃程度差异，其中，η为 网络中节点个数，NFMmp为节点首次相遇时间，Irf为节点权值中间值，&为量化间
3.根据权利要求1所述的机会网络自适应队列管理调度方法，其特征在于，根据消息 成功投递的概率"(r)，调用公式Q(T) = 1 -P(T)确定每个消息的权重。
4.根据权利要求4所述的机会网络自适应队列管理调度方法，其特征在于，根据消息 重要程度，节点将其在队列中按照消息的权重由大到小进行排列，权重值最大者位于队列 头部，权重值最小者位于队列尾部，当节点相遇并传输消息时，队头消息获得优先发送权。
5.根据权利要求4所述的机会网络自适应队列管理调度方法，其特征在于，当消息进 入队列时，判断队列中是否有足够空闲空间，若有，则接收此消息，否则，从权重最小的消息 开始删除消息，为消息留出足够的空间，当队列中有足够的空间，则接收此消息，否则拒绝 消息。获得节点在r时间段内与其他节点的平均相遇次数ο ，根据计算所有节点之间总相遇次数，根据公式
全文摘要
本发明请求保护一种基于消息传输状态的机会网络自适应队列管理方法，涉及无线网络领域。本发明针对机会网络现有的队列管理方法中没有考虑节点活跃程度，也没有将节点特性反映到消息中的局限性，提出节点活跃程度的估计方法，该方法只需根据当前本地节点保存的信息即可估计不同节点之间的活跃程度差异，并根据节点活跃程度评估消息的传输状态以及重要程度，进而设计了一种基于消息传输状态的机会网络自适应队列管理方法，以消息传输状态为依据，合理地利用节点存储资源。本发明提出的节点活程度评估方法比较准确，同时消息重要程度感知的自适应队列管理策略能有效提高消息成功投递率，降低网络平均时延和网络负载率。
文档编号H04W28/04GK102056233SQ20101060938
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者吴大鹏, 周建二, 张普宁, 王汝言 申请人:重庆邮电大学