專利名稱：基于容遲容斷傳感器網(wǎng)絡的捆綁層改進算法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于容遲容斷DTN (Delay Tolerant Networks)無線傳感器網(wǎng)絡的算法，特別是基于容遲容斷捆綁層的改進算法。
背景技術：
隨著社會經(jīng)濟和科學的發(fā)展,人類對容遲容斷DTN (Delay Tolerant Networks)網(wǎng)絡的認識需求也越來越強烈。而 像無線傳感器網(wǎng)絡、Ad Hoc網(wǎng)絡這些挑戰(zhàn)網(wǎng)絡，它們的共同特點是差錯率高、延遲長、速率低、資源受限、中斷頻繁等等，這是與傳統(tǒng)的通信環(huán)境最大的不同。由于DTN網(wǎng)絡的特殊性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠性通信成了一個研究熱點。傳感器網(wǎng)絡是在一定的監(jiān)測范圍內(nèi)，由微型傳感器節(jié)點的部署組成的，并通過無線通信形成的多跳的自組織網(wǎng)絡。在通常的情況下，傳感器網(wǎng)絡中會有許多不同種類的傳感器，可用來監(jiān)測地震、光強度、電磁、噪聲、溫度、土壤成分等周邊環(huán)境的信息。DTN網(wǎng)絡的主要創(chuàng)新之一是增加了一個新的捆綁層，組成一種新型的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。捆綁層是建立在傳輸層之上，其是通過捆綁層中的匯聚層適配器來實現(xiàn)，可兼容多種不同的傳輸協(xié)議。在體系結(jié)構(gòu)上，捆綁層表現(xiàn)出了匯聚層的作用，而對于下層協(xié)議則表現(xiàn)出了應用層的功能，采用保管傳輸?shù)姆绞剑⒁灾鹛姆绞奖ＷC其安全性和可靠性。DTN網(wǎng)絡異構(gòu)域之間沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議，可以跨越網(wǎng)絡來提供端到端的操作，我們只能在捆綁層實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。以保管傳輸?shù)姆绞酵瓿僧斍肮?jié)點的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)，當接收到數(shù)據(jù)包是需要先保存接收到的消息，引出下一個跳轉(zhuǎn)鏈接，并確認目前保管的下一跳節(jié)點要求保管傳輸，并確認同時啟動重傳定時器。如果下一跳節(jié)點接收數(shù)據(jù)包，它返回一個響應消息。如果重傳定時器超時前收到響應消息的信息，保管請求重傳。在保管傳輸中，數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳節(jié)點，收到消息后立即存儲并發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，發(fā)送保管狀態(tài)報告，說明它已經(jīng)完成了保管的消息的傳送保管，從內(nèi)存中刪除這一節(jié)點的相關信息，一個完整的捆綁包保管傳輸過程完成；如果不能正常轉(zhuǎn)發(fā)，則不接受保管的確認報告，當前節(jié)點需要重新發(fā)送數(shù)據(jù)包，而且在這里確認的時間應該足夠長，使底層的傳輸協(xié)議可能完成數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。在保管傳輸?shù)倪^程中，保管人必須存儲消息，直到另一個節(jié)點完成數(shù)據(jù)包的傳送，或節(jié)點的生命時間到期?；贒TN的傳感器網(wǎng)絡與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡中擁塞控制的檢測方法有很大不同，如端到端的連接、傳播的延遲、數(shù)據(jù)的可靠性、、信道特性、節(jié)點的處理能力等等，一些適用于傳統(tǒng)的無線傳感器的檢測方法，在DTN網(wǎng)絡中不再適用，例如，DTN網(wǎng)絡連接不具有持久性，不能滿足傳統(tǒng)的擁塞控制該鏈接持續(xù)性的假設。目前，捆綁層擁塞控制的研究主要集中在單個節(jié)點的網(wǎng)絡擁塞問題上，也就是傳統(tǒng)意義上的“節(jié)點級別的擁塞控制”，通過檢測是否完成單個節(jié)點的檢測，來確定在儲存轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點時是否發(fā)生擁塞，并選擇符合條件的特定節(jié)點通過保管傳輸來解決擁塞控制的問題。解決DTN網(wǎng)絡擁塞問題的另一種思維是實施預防措施，通過一些手段來預防網(wǎng)絡擁塞的發(fā)生。具體做法是網(wǎng)絡只發(fā)行固定數(shù)量的令牌節(jié)點，只有帶有令牌的節(jié)點可以傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)后令牌總數(shù)會相應減少，從而控制網(wǎng)絡發(fā)送的數(shù)據(jù)量。但這種做法是需要定期更新網(wǎng)絡節(jié)點持有的令牌數(shù)，會限制消息的發(fā)送，這會提高網(wǎng)絡的負載并影響網(wǎng)絡中處理信息的性能。本發(fā)明研究DTN網(wǎng)絡和無線傳感器的共同之處，重點研究捆綁層中協(xié)議的實現(xiàn)原理。捆綁包的結(jié)構(gòu)主要包括首部也就是捆綁包中的主要塊和有效載荷塊兩部分，其采用的是保管傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)進行傳送的，保管傳輸以逐跳的方式將消息傳輸?shù)阶罱K的目標節(jié)點，這樣可以確保數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。其中，捆綁層的保管傳輸，可以提供到最終目的地的可靠的逐跳傳輸。根據(jù)保管傳輸機制，捆綁包以“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”的技術傳輸，而傳送的可靠性則交給下一個節(jié)點，就可以有效的避免傳輸中斷時，信息的丟失。在某些情況下，端到端數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)測的缺乏，僅僅依靠保管傳輸機制是不足以保證可靠性的。在考慮傳輸方案的時候，應考慮到保管節(jié)點由于突發(fā)事件(如連接問題或節(jié)點故障)不能在TTL到期之前轉(zhuǎn)發(fā)包的，而這種情況下也沒有其他的副本，那么這個束將永遠不會被遞送。因此，一個能夠有效處理“束失蹤”問題的機制是不可缺少的。通過對捆綁協(xié)議實施過程的研究，已經(jīng)找到了一個令人滿意的解決“束失蹤”的方案，并確保關鍵數(shù)據(jù)的傳輸。我們的目標是在最短的時間內(nèi)確保關鍵束到達其最終目的地，并提供最初操作方案和到目的地的傳輸路由?？梢越Y(jié)合點到點的可靠傳輸，來保證保管傳輸機制提供端到端的服務機制，以監(jiān)控關鍵數(shù)據(jù)的傳輸和故障檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明立足于基于DTN的無線傳感器，將網(wǎng)絡的擁塞控制和端到端重發(fā)機制相結(jié)合，提出基于擁塞控制捆綁層的端到端重傳算法。本發(fā)明主要提出基于擁塞控制捆綁層的端到端重傳算法，并設計算法流程和其具體的實現(xiàn)過程。1.1算法設計
當節(jié)點收到其他節(jié)點的捆綁包的信息時，首先要進行擁塞的檢測，根據(jù)捆綁包的長度是否大于節(jié)點的剩余緩存長度來判定擁塞是否發(fā)生；若發(fā)生擁塞，則計算該捆綁包的保存成本，并判定其就本節(jié)點而言是否有保存的價值；
權(quán)利要求
1. 一種基于容遲容斷傳感器網(wǎng)絡的捆綁層改進算法，其特征在于，所述算法包括1.1算法設計 當節(jié)點收到其他節(jié)點的捆綁包的信息時，首先要進行擁塞的檢測，根據(jù)捆綁包的長度是否大于節(jié)點的剩余緩存長度來判定擁塞是否發(fā)生；若發(fā)生擁塞，則計算該捆綁包的保存成本，并判定其就本節(jié)點而言是否有保存的價值；
全文摘要
本發(fā)明分析和總結(jié)了基于容遲容斷DTN(DelayTolerantNetworks)無線傳感器網(wǎng)絡的特有屬性，在此基礎上提出了該網(wǎng)絡基于DTN的體系結(jié)構(gòu)。基于捆綁層對于網(wǎng)絡的重要性，對捆綁層協(xié)議的功能和結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)的研究，并提出了一種基于功能化模塊的協(xié)議實現(xiàn)方案。為了解決無線傳感器網(wǎng)絡中的擁塞問題，本發(fā)明在已有的DTN網(wǎng)絡擁塞控制研究的基礎上提出了一種基于擁塞控制捆綁層的端到端重傳算法，根據(jù)對保存成本和轉(zhuǎn)移成本的比較對數(shù)據(jù)進行相應操作，盡可能避免對數(shù)據(jù)的丟棄，保證了在惡劣的環(huán)境中對數(shù)據(jù)的高效、可靠的傳輸。
文檔編號H04W28/08GK103024813SQ20121051729
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者劉濤, 張思思 申請人:北京科技大學