专利名称：基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法
技术领域：
本发明涉及机会网络技术的领域，特别涉及一种采用了基于感染(印idemic)机制的路由技术、并且为网络中的每个节点分配了独立标识的机会网络。
背景技术：
机会网络是一种不需要在源节点和目的节点之间存在完整路径、利用节点移动带来的相遇机会实现通信的、时延和断裂可容忍的无线自组织网络；在一些无线网络应用领域中无法建立全连通的网络拓扑，导致传统的多跳自组织网络通信协议无法正常运行，而机会网络能够在无线链路断开和网络分裂的情况下完成数据传送任务；它既是一种具体的组网形式，也是一种网络通信新技术，被视为移动Ad Hoc网络发展的重要方向，对未来普适计算具有重大影响。机会网络体系架构的一个重要组成部分是路由技术。到目前为止，以机会网络为背景条件的路由方法主要包括基于冗余的路由、基于效用的路由、冗余效用混合的路由和基于主动运动的路由四类。基于感染机制的路由方法作为基于冗余的路由方法的一个子类，近年来引起了广泛关注并得到越来越深入的研究和应用。感染机制的主要思路是利用节点在运动中相遇的机会逐跳地传送消息，其基本步骤如下(1)当网络中的节点A采用一定的节点相遇(“相遇”指相互进入对方的通信范围)检测机制检测到与节点B相遇时，A将自己存储的消息(message，指用于传送业务数据的独立完整的信息单元)的索引矢量(Summary Vector，一种二进制矢量，矢量中每一位的位置通过哈希映射与一个消息的源节点和序号关联，其值代表该消息在当前节点存储与否)装入一个SV消息(SV message，指装载索引矢量的控制信息单元)并向B发送。(2)B收到A发来的SV消息后用其中的索引矢量@与自己所存消息的索引矢量^；进行运算，确定出自己尚未存有的消息所对应的矢量-请求矢量，记为@，即 REQb =SVa+Wb。(3) B将^；装入1个Request消息(Request message，指装载请求矢量的控制信息单元)，并将其发送给A，请求A发送自己没有的消息。(4) A收到B发来的Request消息后，根据其中的请求矢量 ^；找到自己存有而B 没有的消息，然后发送给B。(5)类似地，以节点B为SV消息的发起者，B、A重复步骤(1) (4)的操作。使用感染机制的机会网络节点需要采用“存储-携带-转发”的方式处理消息，在未将消息传送到目的节点时，不会删除消息，而是携带着它们一起运动。感染机制的基本思想最初由 Demers 等人提出(参见文献:A. Demers,D. Greene, C. Hauser,ff. Irish, J. Larson, S. Shenker, H. Sturgis, D. Swinehart, D. Terry. Epidemic Algorithms for Replicated Database Maintenance[C]. Proceedings of the Sixth Symposium on Principles of Distributed Computing, 1987 :1_12)，用于网络中不同节点的数据库信息的管理和维护。
5其后，Vahdat和Becker改进了原有的感染机制使之适合机会网络拓扑间断连接的特点， 以此为基础提出了感染路由(Epidemic Routing)协议(参见文献:A. Vahdat, D. Becker. Epidemic Routing for Partially-Connected Ad Hoc Networks[R]. Technical Report CS-200006, Duke University, Durham, 2000)，感染路由协议采用“存储_携带_转发”的方式处理数据，以 IMEP(Internet MANET Encapsulation Protocol)协议(参见文献 M.S. Corson, S.Papademetriou, P.Papadopoulos, V.Park, A. Qayyum. An Internet MANET. Encapsulation. Protocol (IMEP). Specification[R]. draft-ietf-manet-imep-spec-01. txt, 1999)作为相遇节点感知机制，在节点相遇时通过索引矢量和消息的交换实现数据在网络中的逐跳传递，能够在机会网络中可靠地传输数据而不需要先验拓扑信息的帮助，且消息的端到端时延较小。Matsuda和Takine设计了 (p，q)感染((p, q)-Epidemic)路由协议(:T. Matsuda, Τ. Takine. (ρ, q) -Epidemic Routing for Sparsely Populated Mobile Ad Hoc Networks[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 26，No. 5,2008 :783-793)，根据网络状态综合使用2_Hop转发和传统的感染路由算法， 并采用一种被称为“VACCINE”的机制(参见文献Z. Haas，T. Small. A New Networking Model for Biological Applications of Ad Hoc Sensor Networks[J]. IEEE/ACM Transaction on Networking, 2006,14 (1) :27-40)，通过广播已达目的地消息的信息来消除节点缓存中已到达目的节点的消息，减少存储开销。Wang Xin等人提出了一种自适应随机化的感染路由协议(参见文献Wang Xin, Shu Yan-Tai, Jin Zhi-Gang, Pan Qing-Fen， Lee Bu-Sung. Adaptive Randomized Epidemic Routing for Disruption Tolerant Networks[C]. Proceedings of the 5th International Conference on Mobile Ad-hoc and Sensor Networks. 2009 =424-429)，该协议使用表达式 Wij = G1Ri (Ts) +C2Pij^C3TTLij 计算消息i经历了 j跳传递后的权值Wu，其中，Ri(Ts)为复制密度，Pij为转发概率，TTLij 为生存时间参数，C1, C2, C3是预设常数；并根据权值^在转发和删除过程中对消息排序以提高时延等性能，但如何根据网络条件为Cp C2, C3的选取合适的值是个不易解决的问题。Hong Bian等提出了一种限制消息复制数量的控制方法(参见文献Hong Bian, Haizheng Yu. An Efficient Control Method of Multi-copy Routing in DTN[C], 2010 Second International Conference on Networks Security, Wireless Communications and Trusted Computing (NSWCTC)，2010 :153-156)，用1个节点相遇计数器记录存有相同消息的节点的相遇次数，当计数器的值到达设定阈值时从缓存中删除该消息；该方法有利于降低节点存储开销，但阈值的合适选取不易做到。kda等设计了一种分享控制信息的传输策略(参见文献H. Ueda, N. Fujita. A Message Transmission Control Scheme for Efficient Information Sharing in Disruption Tolerant Networks[C].2010 2nd International Conference on Intelligent Networking and Collaborative Systems (INCOS)，2010 :392-397)，该策略建立了 SV消息的接收日志，用于记录邻居节点广播的SV消息；通过比较SV消息日志中所存邻居节点的SV消息与自己的SV消息，当前节点能够判断自己是否有邻居节点没有的消息，从而决定是否广播SV消息；该策略能够减少传染路由中冗余SV消息的广播，但建立SV消息的接收日志会带来额外的存储开销，而且由于 SV消息的接收日志难以及时更新，会导致节点的判断出现偏差，仍然存在冗余的SV消息。
从上述文献内容和研究现状来看，自从感染路由协议提出以后，人们对其加以改进和拓展的研究一直在进行，在消息转发、节点缓存管理、节点相遇感知以及与其它转发方式的结合等方面已取得一定进展，但在SV消息和Request消息的传输以及索引矢量的存储等方面，仍然存在冗余的通信和存储开销，此问题到目前为止未得到有效解决，而它对采用感染机制的路由方法的效率和可扩展性等性能具有重要影响，因此有进一步研究解决的需要，本发明将针对这个问题提出一个创新性的解决方法。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是解决现有基于感染机制的机会网络路由方法存在的以下几个问题(1)当两个节点相遇时，在索引矢量的传递过程中，减少需要收发的SV消息和 Request消息的数量；(2)减少节点存储的索引矢量的矢量长度；(3)缩短SV消息和Request消息的长度。本发明的目的是这样实现的本发明提供的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，包括在逻辑上具有先后关系的节点相遇感知阶段、目的地为相遇节点的消息交换阶段、自适应索引矢量传递阶段和消息交换阶段，具体包括以下步骤Sl 所述节点相遇感知阶段，用于节点周期性广播消息，感知节点相遇，记录相遇节点信息；S2 所述目的地为相遇节点的消息交换阶段，用于发送目的地为相遇节点的消息， 目的节点接收处理消息；S3:所述自适应索引矢量传递阶段，用于判断并执行是否对接收到的消息中的索引矢量的压缩操作，发送SV消息，处理接收到的SV消息，发送Request消息，处理接收到的 Request 消息；S4:所述消息交换阶段，用于根据阶段S3所获得的消息来确定待交换消息，发送待交换消息，更新存储的索引矢量。进一步，所述S2中发送目的地为相遇节点的消息的具体操作，包括以下步骤S21 如果两个节点各自确定与对方相遇后，它们分别独立地从消息缓存中搜索出目的地为对方的消息并发送给对方，同时记录这些已到达目的地的消息的信息，记录时用索引矢量的方式或用消息标识集合的方式；S22:如果没有目的地为对方的消息，则直接执行S3所述自适应索引矢量传递阶段的操作。进一步，所述S3中判断并执行对索引矢量的压缩操作的具体步骤为S311 将网络中源节点发送的消息的原始索引矢量分段，每段索引矢量的位数对应每个源节点所发送消息的存储状况；S312:判断每段索引矢量是否存在相同的连续数字信号，如果有，则进入步骤 S314用压缩方法将其压缩为压缩索引矢量；S313 如果无，则进入步骤S316存储原始的索引矢量；S314 保留每一段中间的M-F-L位，用二进制数标识出F和L的大小，不再列出每段索引矢量的前F位和后L位，压缩索引矢量包括N段中间的M-F-L位和两个显示前后省略的位数的标识字段；其中，N表示网络中产生消息的源节点的个数，M表示每个源节点产生并发送消息的个数；S315:比较原始索引矢量的长度是否大于压缩索引矢量的长度，如果否，则存储压缩索引矢量S316 如果是，则存储原始的索引矢量。进一步，所述S3中处理接收到的SV消息的具体步骤为S321 当前节点如果收到相遇节点发来的SV消息，则从中提取出接收索引矢量；S322:判断接收索引矢量是否经过压缩，当索引矢量长度小于匪，表明经过压缩， 则用还原方法将其还原为原始索引矢量；S323 如果否，则表明未经压缩，进入下一步；S324:判断当前节点所存储的索引矢量是否经过压缩，如果进行了压缩，则用还原方法将其还原为原始索引矢量；S325:比较接收索引矢量与当前索引矢量，通过位运算按以下公式确定自己有而对方节点没有的消息对应的请求矢量^以及对方节点有而自己没有的消息对应的请求矢量REQB IU^a =SVb+SVa,REQb =SVa+SVb ,其中，当前节点B与节点A相遇，节点B收到节点A发送的SV消息及其携带的索引矢量S326:采用压缩方法对请求矢量_进行压缩，得到压缩请求矢量，所述压缩方法为对于请求矢量中每段都含有的相同的值为“0”的前F位，用二进制数标识出F的大小；对于每段都含有的相同的值为“0”后L位，用二进制数标识出L的大小；保留每一段中间的M-F-L位，不再列出每段的前F位和后L位，压缩请求矢量包括N段中间的M-F-L位， 两个显示前后省略的位数的标识字段。进一步，所述还原方法为在每段的前面加“1”，“1”的个数等于第1个标识字段的值；在每段的后面加“0”，“0”的个数等于第2个标识字段的值。进一步，所述S3中发送Request消息的具体操作为S341 当前节点接收到相遇节点发来的SV消息，则在网络层产生Request消息；S342:比较原始请求矢量、压缩请求矢量以及待传消息标识集合三者的长度，选择长度最短者装入Request消息，并在Request消息的头部设置用于表示装载信息的类型的标志位；S343 将该Request消息发送给相遇节点。进一步，所述S3中处理接收到的Request消息的具体步骤为S351 当前节点接收到相遇节点发来的Request消息，取出它装载的信息；S352 根据Request消息头部的标志位和数据字段的长度判断是否是压缩请求矢量，如果是，则用还原方法将其还原为原始索引矢量；S;352 如果否，进入下一阶段。
进一步，所述S4中确定待交换消息的具体操作为S411 当前节点根据请求矢量、请求矢量 ^；或者通过处理接收到的 Request消息来所获得对方的请求矢量；S412:根据请求矢量与消息的对应规则，查找到自己有而对方没有的消息以备发送给对方。进一步，所述S4中更新存储的索引矢量的具体步骤为S421 当前节点接收到对方节点发来的消息，判断自己存储的索引矢量是否被压缩，若存储的索引矢量经过压缩，则用还原方法将其还原为原始索引矢量；S422 根据接收到的消息与索引矢量的对应规则，更新索引矢量；S423:采用索引矢量的压缩方法，压缩更新后的索引矢量，如果压缩后的更新索引矢量比压缩前的索引矢量短，则当前节点存储压缩后的索引矢量。进一步，所述节点相遇感知阶段，具体包括以下步骤Sll 判断Hello消息广播时间是否结束，如果是，则广播的Hello消息；S12 如果否，则判断是否收到Hello消息，如果是，则转入S15 ；S13 如果否，则判断收到目的地是否为自己的消息；如果是，则转入S15 ；S14 如果否，则判断是否收到发给自己的SV消息；如果否，则返回Sll ；S15 如果是，则确定为与其它节点相遇，并记录相遇节点信息，实现节点相遇感知过程。本发明的优点在于本发明提供的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，包括在逻辑上具有先后关系的节点相遇感知阶段、目的地为相遇节点的消息交换阶段、自适应索引矢量传递阶段和消息交换阶段，共4个阶段内的13个操作步骤，通过减少SV 消息和Request消息的数量、自适应压缩索引矢量长度、缩短SV消息和Request消息长度 3种新机制，在不影响机会网络消息传送功能的前提下，使SV消息接收节点通过计算可以得到自己有而对方节点没有的消息对应的请求矢量，根据该请求矢量直接传送对方节点没有的消息，从而减少了 50%的SV消息和50%的Request消息，降低了机会网络节点的通信开销和网络带宽消耗；自适应地压缩节点存储的索引矢量的长度，减小了机会网络节点存储开销；同时，SV消息携带压缩后的索引矢量，缩短了 SV消息的长度，并且通过在原始请求矢量、压缩请求矢量和待传消息标识集合三者中选择最短者发送，自适应地缩短了 Request 消息的长度，使节点通信开销和网络带宽消耗进一步降低；节点通信、存储、能量等方面开销的降低，再加上网络无线带宽资源的节省，增强了机会网络路由方法的效率和可扩展性。本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中图1为本发明提出的路由方法的组成框图2为传统的基于感染机制的路由方法与本发明中路由方法的对比示意图；图3为本发明提出的索引矢量压缩机制示意图；图4为本发明的自适应索引矢量传递阶段(阶段3)操作流程图；图5为本发明的节点相遇感知阶段(阶段1)操作流程图。
具体实施例方式以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。下面对附图进行详细说明图1为本发明提出的路由方法的组成框图。基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法由节点相遇感知、目的地为相遇节点的消息交换、自适应索引矢量传递和消息交换4个阶段内的13个操作步骤组成，这 13个步骤是(1)节点周期性广播Hello消息；(2)感知节点相遇；(3)记录相遇节点信息； (4)发送目的地为相遇节点的消息；(5)目的节点接收处理消息；(6)判断并执行对索引矢量的压缩操作；(7)发送SV消息；(8)处理接收到的SV消息；(9)发送Request消息；(10) 处理接收到的Request消息；(11)确定待交换消息；(12)发送待交换消息；(13)更新存储的索引矢量。图2为传统的基于感染机制的路由方法与本发明中路由方法的对比示意图。(a)为传统的基于感染机制的路由方法。节点B收到A周期性广播的BECON消息后，回复一个ECHO消息给节点A，节点A，B完成相遇感知过程。然后A先将包含有索引矢量@的SV消息发送给B ；B收到SV消息后用其中的索引矢量@与自己所存消息的索引矢量^；进行运算，确定出自己尚未存有的消息所对应的矢量-请求矢量@，即 REQb=Wa +Wb-^将^；装入Request消息发送给A ；A收到B发来的Request消息后，根
据其中的请求矢量 ^；找到自己存有而B没有的消息，然后发送给B。B作为SV消息的发起者执行类似的过程将A没有的消息发送给A.(b)为本发明的路由方法。A收到B周期性广播的Hello消息后，确定与B相遇； 然后将消息缓存中目的地为B的消息发送给节点B，并且将自己存储的经过压缩操作的索引矢量^；装入SV消息发送给B ；B通过接收A发送的目的地为自己的消息或者SV消息确定与A相遇，然后将自己缓存中目的地为A的消息发送给A ；B收到A的SV消息及其携带的索引矢量，则它用@与自己所存消息的索引矢量％进行运算，确定出自己没有而A 存有的消息所对应的请求矢量 ^；以及自己存有而A没有的消息所对应的请求矢量^， 即，+ 将·;、压缩后的]^；和待传消息标识集合中长度较短者装入Request消息发送给A ；B根据^对应的消息将A没有的消息发送给A ；A 根据Request消息中的 ^；或者待传消息标识集合对应的消息将B没有的消息发送给B。从图中可直观看出，本发明提出的路由方法在控制消息的数量和长度、存储空间的占用方面都有所降低。图3为本发明提出的索引矢量压缩机制示意图。
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(a)为原始索引矢量，网络中有5个产生消息的源节点，每个源节点共发送10个消息，即每10个比特位为一段，对应一个源节点产生消息的情况。(b)为压缩后的索引矢量，对于每段都含有的相同的前F位，用二进制数标识出F 的大小，其中F = 3 ；对于每段都含有的相同的后L位，用二进制数标识出L的大小，其中L =3 ；两个二进制标识的长度为[log/]+1 = 4，其中M= 10。压缩后的索引矢量包括5段中间的M-F-L位，两个显示前后省略的位数的标识字段。从图中可直观看出，原始的索引矢量长度为5X10 = 50位，压缩后的索引矢量长度变为8+5X5 = 33位，减小了 50-33 = 17位。图4为本发明的自适应索引矢量传递阶段(阶段3)操作流程图。节点首先压缩自己的索引矢量，如果压缩后的索引矢量更短，则当前节点存储压缩后的索引矢量而不再存储原始的索引矢量。当前节点如果收到相遇节点发来的SV消息，则从中提取出索引矢量；然后，判断接收的索引矢量和自己存储的索引矢量是否经过压缩，如果索引矢量经过压缩，则对其进行还原；然后通过比对运算确定出自己没有而对方节点存有的消息所对应的请求矢量，压缩该请求矢量；接着，比较原始请求矢量、压缩请求矢量以及待传消息标识集合三者的长度，选择长度最短者装入Request消息发送给对方节点。当前节点如果未收到相遇节点发来的SV消息，则在其网络层产生1个SV消息并装入自己所存的索引矢量，然后将该SV消息发送给相遇节点。当前节点如果收到Request消息，首先提取出Request消息所装载的信息；然后判断该信息是否为压缩请求矢量，若是，则还原该压缩请求矢量。当前节点如果未收到Request消息，则循环等待接收，直到条件{收到对方的发来的消息} U {收到对方广播的Hello消息} U {不再与对方相邻}满足后进入下一阶段。图5为本发明的节点相遇感知阶段(阶段1)操作流程图。在本发明中，每个节点周期性的广播Hello消息，一个节点可以通过收到广播的 Hello消息、收到目的地为自己的消息和收到发给自己的SV消息来感知并确定与其它节点相遇并记录相遇节点信息，实现节点相遇感知过程。本发明适用于采用基于感染机制的路由技术的机会网络领域。一个具体实施的方式为在节点数不小于3的机会网络中，节点处于间歇或持续的运动状态，它们之间有消息需要传送，可以使用本发明提出的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，通过“存储-携带-转发”的方式，借助节点相遇的机会，以较小的开销，一步步地将消息从源节点逐跳传送到目的节点。通过本发明设计的减少SV消息和Request消息的数量、自适应压缩索引矢量长度、缩短SV消息和Request消息长度3种新机制，在实现消息成功传送的同时，减少控制消息的数量，缩短控制消息的长度，自适应地压缩节点消耗的存储空间，从而降低机会网络节点的通信和存储开销，节约节点能量并节省网络带宽资源，增强路由方法的效率和可扩展性。在本发明中He 1 Io消息的广播周期ΤΜ1。的值可以根据机会网络的具体条件进行设置，参照现有的IETF(Internet Engineering Task Force)国际标准文稿 RFC3561 (Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV) Routing)的内容,THell。的缺省值可以设置为1秒。
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图1为本发明提出的路由方法的组成框图，如图所示本发明提供的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，包括在逻辑上具有先后关系的节点相遇感知阶段、目的地为相遇节点的消息交换阶段、自适应索引矢量传递阶段和消息交换阶段，具体包括以下步骤Sl 所述节点相遇感知阶段，用于节点周期性广播消息，感知节点相遇，记录相遇节点信息；每个节点都以一定的周期重复广播Hello消息，Hello消息包含节点的标识(唯一表示节点的符号集合，如节点地址)；当两个节点相互进入对方的通信范围后，它们分别独立地在各自的网络层通过3种方式感知并判定与对方相遇①收到对方节点广播的 Hello消息；②收到对方节点发来的目的地为自己的消息；③收到对方节点发来的SV消息。 如果当前节点确定与其它节点相遇，则将相遇节点的标识存入邻居表，然后执行下一阶段的操作。具体包括以下步骤Sll 判断Hello消息广播时间是否结束，如果是，则广播的Hello消息；S12 如果否，则判断是否收到Hello消息，如果是，则转入S15 ；S13 如果否，则判断收到目的地是否为自己的消息；如果是，则转入S15 ；S14 如果否，则判断是否收到发给自己的SV消息；如果否，则返回Sll ；S15:如果是，则确定为与其它节点相遇，并记录相遇节点信息，实现节点相遇感知过程。S2 所述目的地为相遇节点的消息交换阶段，用于发送目的地为相遇节点的消息， 目的节点接收处理消息；确定相遇的两个节点，分别独立地从消息缓存中搜索出目的地为对方的消息并发送给对方，同时记录这些已到达目的地的消息的信息；如果没有目的地为对方的消息，则直接执行下一阶段的操作。节点收到目的地为自己的消息后，将这些消息发往应用层；然后，记录它们的标识 (消息的标识是一种唯一标识消息的符号集合，通常由节点标识和消息序号两部分构成，例如节点标识为16bits，消息序号为16bits，则1个消息标识的长度为32bits)并从消息缓存中删除它们。所述S2中发送目的地为相遇节点的消息的具体操作，包括以下步骤S21 如果两个节点各自确定与对方相遇后，它们分别独立地从消息缓存中搜索出目的地为对方的消息并发送给对方，同时记录这些已到达目的地的消息的信息，记录时用索引矢量的方式或用消息标识集合的方式；S22:如果没有目的地为对方的消息，则直接执行S3所述自适应索引矢量传递阶段的操作。S3:所述自适应索引矢量传递阶段，用于判断并执行对索引矢量的压缩操作，发送 SV消息，处理接收到的SV消息，发送Request消息，处理接收到的Request消息；所述S3中判断并执行对索引矢量的压缩操作，的具体步骤为S311 将网络中源节点发送的消息的原始索引矢量分段，每段索引矢量的位数对应每个源节点所发送消息的存储状况；S312:判断每段索引矢量是否存在相同的连续数字信号，如果有，则进入步骤S314用压缩方法将其压缩为压缩索引矢量；S313 如果无，则进入步骤S316存储原始的索引矢量；S314 保留每一段中间的M-F-L位，用二进制数标识出F和L的大小，不再列出每段索引矢量的前F位和后L位，压缩索引矢量包括N段中间的M-F-L位和两个显示前后省略的位数的标识字段；其中，N表示网络中产生消息的源节点的个数，M表示每个源节点产生并发送消息的个数；S315:比较原始索引矢量的长度是否大于压缩索引矢量的长度，如果否，则存储压缩索引矢量S316 如果是，则存储原始的索引矢量。现举例说明判断并执行对索引矢量的压缩操作。设网络中有Ν(Ν>0)个产生消息的源节点，每个源节点共产生并发送Μ(Μ>0) 个消息，则原始的索引矢量长度L0为L0 = NM(1)它可分为N个M位的段，每1段对应1个源节点所发消息的存储状况。如果这N 段的前F(F>0)位的值都为“1”或者后L(L>0)位的值都为“0”，则可对索引矢量进行压缩；压缩的方法是保留每一段中间的M-F-L位，用长度为[log2M]+l的二进制数标识出F和 L的大小，不再列出每段的前F位和后L位。压缩后的索引矢量包括N段中间的M-F-L位， 两个显示前后省略的位数的标识字段；设压缩后的索引矢量的长度为L。(L。> 0)，则有Lc = NX(M-F-L)+2([1o&m]+1)=W-{N(F+L)_2([1O&m]+1)} (2)当N(F+L)_2([log2M]+l) > 0，即
权利要求
1.基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，其特征在于包括在逻辑上具有先后关系的节点相遇感知阶段、目的地为相遇节点的消息交换阶段、自适应索引矢量传递阶段和消息交换阶段，具体包括以下步骤51所述节点相遇感知阶段，用于节点周期性广播消息，感知节点相遇，记录相遇节点 fn息；52所述目的地为相遇节点的消息交换阶段，用于发送目的地为相遇节点的消息，目的地节点接收并处理消息；S3:所述自适应索引矢量传递阶段，用于判断并执行是否对接收到的消息中的索引矢量进行压缩操作，发送SV消息和处理接收到的SV消息，以及发送Request消息和处理接收到的Request消息；S4:所述消息交换阶段，用于根据阶段S3所获得的消息来确定待交换消息，发送待交换消息，更新存储的索引矢量。
2.根据权利要求1所述的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，其特征是所述S2中发送目的地为相遇节点的消息的具体操作，包括以下步骤521如果两个节点各自确定与对方相遇后，分别独立地从消息缓存中搜索出目的地为对方的消息并发送给对方，同时记录这些已到达目的地的消息的信息，记录时用索引矢量的方式或用消息标识集合的方式；522如果没有目的地为对方的消息，则直接执行S3所述自适应索引矢量传递阶段的操作。
3.根据权利要求1所述的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，其特征是所述S3中判断并执行对索引矢量的压缩操作的具体步骤为5311将网络中源节点发送的消息的原始索引矢量分段，每段索引矢量的位数对应每个源节点所发送消息的存储状况；5312判断每段索引矢量是否存在相同的连续数字信号，如果有，则进入步骤S314用压缩方法将其压缩为压缩索引矢量；5313如果无，则进入步骤S316存储原始的索引矢量；5314保留每一段中间的M-F-L位，用二进制数标识出F和L的大小，不再列出每段索引矢量的前F位和后L位，压缩索引矢量包括N段中间的M-F-L位和两个显示前后省略的位数的标识字段；其中，N表示网络中产生消息的源节点的个数，M表示每个源节点产生并发送消息的个数；5315比较原始索引矢量的长度是否大于压缩索引矢量的长度，如果否，则存储压缩索引矢量5316如果是，则存储原始的索引矢量。
4.根据权利要求3所述的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，其特征是所述S3中处理接收到的SV消息的具体步骤为5321当前节点如果收到相遇节点发来的SV消息，则从中提取出接收索引矢量；5322判断接收索引矢量是否经过压缩，当索引矢量长度小于匪，表明经过压缩，则用还原方法将其还原为原始索引矢量；5323如果否，则表明未经压缩，进入下一步；S3M:判断当前节点所存储的索引矢量是否经过压缩，如果进行了压缩，则用还原方法将其还原为原始索引矢量；5325比较接收索引矢量与当前索引矢量，通过位运算按以下公式确定自己有而对方节点没有的消息对应的请求矢量^以及对方节点有而自己没有的消息对应的请求矢量 REQb--REQa=SVb+SVa,REQb =SVA+SVB ,其中，M表示当前节点B与节点A相遇，节点B收到节点A发送的SV消息及其携带的索引矢量，M表示B所存消息的索引矢量；5326采用压缩方法对请求矢量@进行压缩，得到压缩请求矢量，所述压缩方法为 对于请求矢量中每段都含有的相同的值为“0”的前F位，用二进制数标识出F的大小；对于每段都含有的相同的值为“0”后L位，用二进制数标识出L的大小；保留每一段中间的 M-F-L位，不再列出每段的前F位和后L位，压缩请求矢量包括N段中间的M-F-L位，两个显示前后省略的位数的标识字段。
5.根据权利要求4所述的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，其特征是所述还原方法为在每段的前面加“1”，“1”的个数等于第1个标识字段的值；在每段的后面加“0”，“0”的个数等于第2个标识字段的值。
6.根据权利要求1所述的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，其特征是所述S3中发送Request消息的具体操作为5341当前节点接收到相遇节点发来的SV消息，则在网络层产生Request消息；5342比较原始请求矢量、压缩请求矢量以及待传消息标识集合三者的长度，选择长度最短者装入Request消息，并在Request消息的头部设置用于表示装载信息的类型的标志位；5343将该Request消息发送给相遇节点。
7.根据权利要求1所述的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，其特征是所述S3中处理接收到的Request消息的具体步骤为5351当前节点接收到相遇节点发来的Request消息，取出它装载的信息；5352根据Request消息头部的标志位和数据字段的长度判断是否是压缩请求矢量， 如果是，则用还原方法将其还原为原始索引矢量；S352 如果否，进入下一阶段。
8.根据权利要求1所述的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，其特征是所述S4中确定待交换消息的具体操作为5411当前节点根据请求矢量^、请求矢量 ^；或者通过处理接收到的Request消息来所获得对方的请求矢量；5412根据请求矢量与消息的对应规则，查找到自己有而对方没有的消息以备发送给对方。
9.根据权利要求1所述的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，其特征是所述S4中更新存储的索引矢量的具体步骤为·5·421当前节点接收到对方节点发来的消息，判断自己存储的索引矢量是否被压缩，若存储的索引矢量经过压缩，则用还原方法将其还原为原始索引矢量；·5422根据接收到的消息与索引矢量的对应规则，更新索引矢量；S423:采用索引矢量的压缩方法，压缩更新后的索引矢量，如果压缩后的更新索引矢量比压缩前的索引矢量短，则当前节点存储压缩后的索引矢量。
10.根据权利要求1所述的基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，其特征在于所述节点相遇感知阶段，具体包括以下步骤·511判断Hello消息广播时间是否结束，如果是，则广播的Hello消息；·512如果否，则判断是否收到Hello消息，如果是，则转入S15 ；·513如果否，则判断收到目的地是否为自己的消息；如果是，则转入S15 ；·514如果否，则判断是否收到发给自己的SV消息；如果否，则返回Sll ；·515如果是，则确定为与其它节点相遇，并记录相遇节点信息，实现节点相遇感知过
全文摘要
本发明公开了一种基于自适应索引矢量压缩的机会网络高效路由方法，由在逻辑上具有先后关系的节点相遇感知、目的地为相遇节点的消息交换、自适应索引矢量传递和消息交换4个阶段内的13个操作步骤组成；本发明通过减少SV消息和Request消息的数量、自适应压缩索引矢量长度、缩短SV消息和Request消息长度3种新机制，在不影响机会网络消息传送功能的前提下，降低了机会网络节点的通信开销，减少了节点的存储、能量消耗和网络带宽消耗；节点通信、存储、能量等方面开销的降低，再加上网络无线带宽资源的节省，增强了机会网络路由方法的效率和可扩展性。
文档编号H04W40/02GK102438276SQ20111045981
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者任智, 徐中浩, 陈前斌, 陈红 申请人:重庆邮电大学