专利名称：机会网络中基于消息副本数与综合效能的缓存管理方法
技术领域：
本发明涉及机会网络，尤其涉及机会网络中传染路由的缓存管理技术。
背景技术：
基于“存储一携带一转发”路由策略的机会网络(Opportunistic Networks),节点之间存在间断的链接，源节点和目的节点之间不存在端到端的路径，端到端具有较大的传输延迟、较大的消息丢失率，导致机会网络的路由不能直接使用现有的TCP/IP协议簇。在机会网络中，源节点和目的节点之间不需要保持完整的链路，而是通过两节点移动到对方的通信范围内进行通信来交换数据。机会网络采用不同于传统网络的路由模式一“存储-携带-转发”模式，即节点携带着信息继续运动，直到它有机会将信息转发给其他节点，利用其他节点来帮助传输信息到目的节点。为了保证消息的成功投递率，网络中往往保留一个消息的多个副本。在节点资源受限的情况下，节点携带的各个消息的副本将使其缓存迅速饱和，无法继续存储后续到达的消息副本。当节点的缓存饱和时，为了提高网络的性能应该选择合适的消息丢弃。由于机会网络中节点相遇时间有限，节点发送消息的速率有限，当两个节点相遇时，他们往往不能有足够的时间交换完彼此的信息，为了提高网络的性能应该优先转对网络性能有所提高的消息。因此，设计高效的缓存管理策略优化消息转发和丢弃的序列对提高机会网络的整体性能显得尤为重要。基于消息副本数的机会网络缓存管理策略主要有:(l)GBD(Global Knowledgebased Drop)和 HBD (History Based Drop)(参见文献:A.Krifa, C.Baraka, andT.Spyropoulos.0ptimal Buffer Management Policies for Delay Tolerant Networks.1EEE SEC0N，2008，260-268):GBD和HBD都是基于网络中消息副本数可知的情况下提出的策略，通过利用推导消息副本数与网络投递率、传输延迟的关系，提出最大化网络投递率和最小化传输延迟分别应该采用的丢弃消息副本的策略。改方法没有提出明确的计算消息副本的方法，只考虑了丢弃策略，而没有考虑消息副本的转发顺序。EBMP(enhanced buffermanagement policy)(参见文献:K.Shin, S.Kim.Enhanced buffer management policythat utilizes message properties for delay-tolerant networks.The Institutionof Engineering and Technology, 2011，753-759):该算法中，提出了一种估计消息副本的方法，当两个节点相遇时，更新彼此节点的消息副本表；然后基于消息的基本属性，提出了两个最大化消息成功投递率和最小化消息平均延迟的效用方程。该方法提出的计算消息副本数的方法由于携带相同消息的两个节点相遇后交换信息后所得到的消息副本数不一致，导致该方法的使用受到限制。
发明内容
本发明所要解决的问题是:针对在节点资源受限的情况下，节点携带的各个消息的副本将使节点缓存迅速饱和，无法继续存储后续到达的消息副本等问题。我们提出一种基于消息副本数与综合效能的缓存管理策略，增加了网络的投递率，降低了网络平均延迟，同时有效的降低了网络开销。本发明解决上述问题的技术方案是:提出一种基于消息副本数与综合效能的缓存管理方法，基于创建每个节点维持的消息传输路径列表计算t时刻消息i在网络中的副本数ni(t)，根据消息副本数计算网络消息的平均投递率、平均传输时延以及平均网络开销；结合平均投递率、平均传输时延以及平均网络开销，建立一个网络性能综合评价指标一综合效能，当新连接建立时，优先转发能提高网络综合效能的消息副本；当缓存饱和时，优先丢弃能降低网络综合效能的消息副本。具体包括如下步骤:基于创建每个节点维持的消息传输路径列表计算t时刻消息i在网络中的副本数，根据消息副本数确定消息成功投递率、传递延迟以及网络开销；根据成功投递率、传输延迟以及网络开销计算节点携带消息副本的综合效能，和网络综合效能；根据节点携带消息副本的综合效能的大小对该节点携带的消息副本进行优先级排序并存入节点缓存，当新连接建立时，按网络综合效能值由大到小依次转发节点缓存内的消息副本，当某一节点缓存饱和不能容纳新到达的消息时，按网络综合效能值由小到大丢弃节点缓存内的消息副本。更进一步地，每一个节点维持该节点携带的所有消息的路径列表，当两个节点相遇时，交换彼此不存在的消息，以及相同消息所经过的不同路径部分，获得消息副本数。更进一步地，根据消息i在t时刻的副本数Iii⑴、消息i的生存时间TTL1、消息i
从产生时刻到t时刻所经历的时间Ti,调用公式
权利要求
1.一种机会网络中基于消息副本数与综合效能的缓存管理方法，其特征在于，基于创建每个节点维持的消息传输路径列表计算t时刻消息i在网络中的副本数，根据消息副本数确定消息成功投递率、传递延迟以及网络开销；根据成功投递率、传输延迟以及网络开销计算节点携带消息副本的综合效能，和网络综合效能；根据节点携带消息副本的综合效能的大小对该节点携带的消息副本进行优先级排序并存入节点缓存，当新连接建立时，按网络综合效能值由大到小依次转发节点缓存内的消息副本，当某一节点缓存饱和不能容纳新到达的消息时，按网络综合效能值由小到大丢弃节点缓存内的消息副本。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一个节点维持该节点携带的所有消息的路径列表，当两个节点相遇时，交换彼此不存在的消息，以及相同消息所经过的不同路径部分，获得消息副本数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据消息i在t时刻的副本数ni(t)、消息i的生存时间TTL1、消息i从产生时刻到t时刻所经历的时间Ti，调用公式:
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式:
全文摘要
机会网络中一种高效缓存管理策略的设计方法。针对现有机会网络中节点的缓存资源有限，节点携带的各个消息的副本将使节点缓存迅速饱和，无法继续存储后续到达的消息副本，导致网络消息的投递率降低、消息平均传输时延增加等问题，本发明通过创建每个节点维持的消息传输路径的列表计算消息副本数，继而结合平均投递率、平均传输时延以及平均网络开销，建立一个网络性能综合评价指标——综合效能。本发明将缓存中的消息副本按照综合效能的大小排序，而且可以分别设置平均投递率、平均传输时延以及平均网络开销在综合效能中所占的比重，可以实现有效提高网络消息的投递率、缩短网络消息的平均传输时延以及降低消息的网络开销。
文档编号H04L12/879GK103117957SQ201310043820
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者刘期烈, 李广德, 李云, 张智慧, 冯志宇, 廖薪棋 申请人:重庆邮电大学