一种机会移动社会网络中基于热点的消息转发方法

摘要

本发明公开了一种机会移动社会网络中基于热点的消息转发方法，包括：热点存在消息发送给目的节点时，消息有M个消息副本，以及设Mi为热点第i次分配给节点的消息副本数和Mh为热点携带的剩余消息副本数；当热点与任意未携带消息副本节点n相遇时，若是目的节点，则热点直接传递，消息转发结束；否则若热点携带的剩余消息副本数等于1，则热点不分配消息副本；否则，热点将消息副本数Mi分配给节点n；及获得更新后的热点剩余的消息副本数并将分配次数增加1次；被分配了消息副本的节点n按喷射等待协议进行消息转发；重复上述，直到消息副本被转发到目的节点为止。本发明可实现消息副本扩散速度最大化，降低消息成功转发时延，缩短消息交付时间。

说明书

技术领域

本发明涉及一种机会移动社会网络中基于热点的消息转发方法，属于机会移动社 会网络的技术领域。

背景技术

机会移动社会网络(OpportunisicMobileSocialNetworks,OMSNs)是指节点被赋予 由携带者确定的社会关系的一种机会网络。其中许多概念来源于机会网络(Opportunistic Networks)。机会网络是一种不需要源节点和目标节点之间存在完整链路，利用节点移 动带来的相遇机会实现网络通信的、时延和分裂可容忍的自组织网络。具有高延迟、低 传输率、低传输率，间歇型连接等特点，主要应用于车载网络、野生动物监控、手持设 备网等。它可能会遇到频繁和长期的网络分割，所以同一时间不存在端到端的链路，使 得传统的基于TCP/IP的端到端通信的互联网技术无法很好地为其提供服务。它采用存 储-携带-转发的方式来进行报文的交付。机会移动社会网络是一种特殊的机会网络，所 以OMSNs的路由算法需要充分考虑到网络中移动节点的社会特性，例如节点接触的概 率(接触频率高的节点之间成功传递消息的机会更大)，社区性(同一个社区的节点成 功传递消息的时延更小)等，这些都是设计路由协议需要考虑的关键因素。在现实场景 中，通常拥有共同兴趣的节点会频繁地访问一些位置(例如：学生频繁访问的地方有教 研室、教室、食堂、寝室等)，而访问其他位置很少。OMSNs中将节点频繁访问的位置 称为家(home)。充分利用这一特点，通过在家的位置加入热点来传递消息，能够加快 消息成功传递速度，降低消息传递时延。因此近年来基于热点的机会移动社会网络得到 了广大研究人员的关注。

喷射等待协议(SprayandWait,S&W)是由T.Spyropoulos,K.Psounis和C.S. Raghavendra等人在2005年提出，是一种基于泛洪路由(EpidemicRouting)的改进路 由。其主要思想是：源节点预先拷贝成M份数据，当遇到其他节点时按一定消息副本 分配比例来分配这M份数据。例如，二分喷射等待协议(BinaryS&W)是当一个节点 与其他未携带消息副本的节点相遇时，将自己所携带副本数的一半分配给相遇到的节 点。而源节点喷射等待协议(SourceS&W)则是当源节点与其他未携带消息副本的节 点相遇时，则将一个消息副本分配给相遇的节点，如此下去，直到源节点只剩下一个消 息副本。基于相遇的路由(EncouterBasedRouting，EBR)通过记录过去的相遇值 (EncounterValue，EV)和当前时间间隔相遇的节点数量(CurrentWindowCounter) 按一定的比例来预测未来的节点的相遇值，通过比较相遇的两节点的相遇值来决定消息 副本的分配比例。

基于热点的传播(HomingSpread)是由JieWu,MingjunXiao,LiushengHuang等人 在2013年提出，利用在网络中加入热点的优势，当热点遇到未携带消息的节点时，分 配一个消息副本到此节点，直到热点最后只剩下一个消息副本为止，但是此方法的设定 条件“热点与节点之间的接触率远大于节点之间的接触率”是一种特殊情况，其消息副本 分配方法不适合一般实际应用场景。因此，现有的机会移动社会网络中，热点转发过程 造成消息副本扩散速度低下和消息成功转发时延增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种机会移动社会网络 中基于热点的消息转发方法，解决现有的机会移动社会网络中热点转发过程造成消息副 本扩散速度低下和消息成功转发时延增加的问题。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种机会移动社会网络中基于热点的消息转发方法，包括以下步骤：

步骤1，在网络中存在一个热点和若干节点时，设定节点与节点之间的接触率为a 和热点与节点之间的接触率为b，且b>a；将若干节点的其中一个作为目的节点，热点 存在一个消息发送给目的节点时，设定该消息有M个消息副本，以及设M_i为热点第i 次分配给节点的消息副本数和M_h为热点携带的剩余消息副本数，其中，i为消息副本 分配次数；

步骤2，当热点与任意未携带消息副本的节点n相遇时，若节点n是目的节点，则 热点直接将消息传递到目的节点，消息转发结束；否则，执行步骤3；

步骤3，若热点携带的剩余消息副本数M_h等于1，则热点不分配消息副本；否则， 热点将消息副本数M_i分配给节点n；及获得更新后的热点剩余的消息副本数 M′_h＝M_h-M_i，并且i＝i+1，即将分配次数i增加1次；

步骤4，被分配了消息副本的节点n按喷射等待协议将所携带消息副本进行消息转 发；

步骤5，重复上述步骤2至4，直到消息副本被转发到目的节点为止。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤3中，消息副本数M_i由下 式计算获得：

其中，$p=2^{\frac{a}{b}}$

上述公式中，M为消息副本数；p为常数；a为节点与节点之间的接触率；b为热点 与节点之间的接触率。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤4中采用二分喷射等待协议 进行消息转发。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述二分喷射等待协议包括在被分配 了消息副本的节点n与其他未携带消息副本的节点相遇时，将其所携带消息副本数的一 半分配给未携带消息副本的节点。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤4中采用源节点喷射等待协 议进行消息转发。

本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：

(1)本发明涉及一种机会移动社会网络中基于热点的消息转发方法，它通过在容 迟网喷射等待协议的基础上加入热点，改进消息副本的分配方法，将保持热点和节点之 间消息副本传递时间的平衡性作为消息副本分配的依据，利用平衡热点和节点之间消息 扩散的时间，来决定每次节点访问热点分配的副本数，充分利用热点与节点这两种渠道 同时进行消息转发，可以达到消息副本扩散速度最大化，从而降低消息成功转发的时延， 缩短消息交付时间。

附图说明

图1为本发明机会移动社会网络中基于热点的消息转发方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明的实施方式进行描述。

如图1所示，本发明设计了一种机会移动社会网络中基于热点的消息转发方法， 本方法在移动网络中加入热点，将保持热点和节点之间消息副本传递时间的平衡性作为 消息副本分配的依据。具体过程包括以下步骤：

步骤1，假设网络中有一个热点和多个节点，节点与节点之间的接触率为a，即单 位时间内节点与节点之间的平均接触次数为a，热点与节点之间的接触率为b，即单位 时间内热点与节点之间的平均接触次数为b，且b>a；将若干节点的其中一个作为目的 节点，热点要发送一个消息给网络中的目的节点时，设定该消息有M个消息副本，表 示该消息最多可被复制成M份；设M_i为热点第i次分配给节点的消息副本数，M_h为热 点携带的剩余消息副本数，i为消息副本分配次数；在消息发送的初始时刻，M_h＝M，i＝1。

步骤2，当热点与任意未携带消息副本的节点n相遇时，若节点n是目的节点，则 热点直接将消息传递到目的节点，消息转发结束；否则，执行步骤3。

步骤3，若热点携带的剩余消息副本数M_h等于1，则热点不分配消息副本；否则， 热点将消息副本数M_i分配给节点n：

其中$p=2^{\frac{a}{b}}$

上述公式中，M为消息副本数；p为常数；a为节点与节点之间的接触率；b为热 点与节点之间的接触率。

而热点剩余的消息副本数更新为M′_h＝M_h-M_i，并且i＝i+1，即将分配次数i增 加1次。

步骤4，被分配了消息副本的节点n按喷射等待协议将所携带消息副本进行消息转 发。

步骤5，重复步骤2～4，直到消息副本被转发到目的节点为止。

由此，当热点与任意一个未携带消息副本的节点相遇时，若热点携带的剩余消息副 本数等于1，则不执行消息分配；否则根据热点与节点之间消息副本传递时间的平衡性 来确定消息副本分配比例。而携带消息副本的节点优选按照喷射等待协议进行消息转 发；重复上述过程直到消息被转发到目的节点为止。这种方法可以充分利用热点与节点 这两种渠道同时进行消息转发，达到消息副本扩散速度最大化，从而降低消息成功转发 时延，缩短交付时间。

进一步地，在步骤4中被分配了消息副本的节点n按已有的喷射等待协议进行消息 转发时，优选按照二分喷射等待协议进行消息转发，即被分配了消息副本的节点n与其 他未携带消息副本的节点相遇时，将其所携带消息副本数的一半分配给未携带消息副本 的节点。也可以按照源节点喷射等待协议进行消息转发，本发明不限于该两种转发方式。

为了验证本发明的消息转发方法能够有效实现消息副本扩散速度最大化，特列举一 验证例进行说明。

本验证例中，假设网络中有一个热点和10个节点，节点编号为n₁到n₁₀。节点与 节点之间的接触率为a＝0.4，热点与节点之间的接触率为b＝0.8。热点要转发一个消息 给目的节点n₁₀。设该消息有M＝5个消息副本，初始时热点剩余副本数M_h＝M＝5，i＝1。

当热点与任意未携带消息副本的节点n₁相遇时，由于n₁不是目的节点且M_h>1， 则热点第1次分配M₁个消息副本给节点n₁，

因其中$p=2^{\frac{a}{b}}=1.414,$M＝5。

故

此时热点剩余消息副本数M′_h＝M_h-M₁＝3，i＝i+1＝2。

然后，节点n₁按已有的喷射等待协议将所携带消息2个副本进行消息转发，即当 节点n₁与任意未携带消息副本的节点相遇时，若该未携带消息副本的节点不是目的节 点，则节点n₁可以按照所携带消息副本数的一半分配给未携带消息副本的节点。若该 未携带消息副本的节点是目的节点n₁₀，则节点n₁可以直接将所携带消息副本发送给目 的节点n₁₀，由此消息转发过程结束。

当热点与任意未携带消息副本的节点n₃相遇时，由于M_h>1，则热点第2次分配 M₂＝1个消息副本给节点n₃。节点n₃按已有的喷射等待协议将所携带消息1个副本进行 消息转发，但由于节点n₃只携带有1个消息副本，当节点n₃与任意未携带消息副本的 且非目的节点相遇时，不再进行消息副本分配。此时热点剩余消息副本数 M′_h＝M_h-M₂＝2，i＝i+1＝3。若该未携带消息副本的节点是目的节点n₁₀，则节点n₃可以 直接将所携带消息副本发送给目的节点n₁₀，由此消息转发过程结束。

当热点与任意未携带消息副本的节点n₅相遇时，由于M_h>1，则热点第3次分配 M₃＝1个消息副本给节点n₅。同理，节点n₅按已有的喷射等待协议将所携带消息1个副 本进行消息转发，但由于节点n₅只携带有1个消息副本，当节点n₅与任意未携带消息 副本的且非目的节点相遇时，不再进行消息副本分配。此时热点剩余消息副本数 M′_h＝M_h-M₃＝1，i＝i+1＝4。若该未携带消息副本的节点是目的节点n₁₀，则节点n₅可以 直接将所携带消息副本发送给目的节点n₁₀，由此消息转发过程结束。

当热点与任意未携带消息副本的节点n₇相遇时，由于M_h＝1，此时热点不再分配消 息。

当热点与节点n₁₀相遇，由于n₁₀是目的节点，则热点直接将消息副本传递到n₁₀， 消息转发结束。

如上述，可以证明本发明的机会移动社会网络中基于热点的消息转发方法，在网 络加入热点，借助热点与节点之间较高的接触率，通过热点分配消息副本给节点来加快 消息副本扩散速度；且可以通过平衡网络中热点与节点之间传递消息的时间使得消息扩 散速度最大化，降低消息成功传递的时延。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方 式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下 做出各种变化。