一种基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法
阅读说明：本技术 一种基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法 (Message management method based on message utility value and node average encounter duration ) 是由 崔建群 吴淑庆 常亚楠 黄枫 王彤 黄东升 孙佳悦 余东海 邬尧 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法,包括以下步骤：S1、统计机会网络中的每个节点与其它节点的相遇次数以及相遇持续时间；S2、根据消息的生存周期、消息的剩余生存事件以及节点缓存空间和节点剩余缓存空间进行消息效用值的定义；S3、根据节点平均相遇持续时间进行消息的转发；S4、在节点准备接收新到达的消息时,检查节点缓存空间是否能够容纳新消息,若节点缓存空间不足以接收新消息,则根据消息的效用值,从节点缓存中将消息效用值小且在网络中传输跳数最多的消息进行删除,直到节点缓存空间能够容纳新消息为止。本发明使消息的缓存空间得到更有效地利用,在传输消息上准确性更高速度更快,减少了消息传输延时,提高了消息投递率。(The invention discloses a message management method based on a message utility value and node average meeting duration, which comprises the following steps: s1, counting the number of times of encounters between each node and other nodes in the opportunistic network and the encounter duration; s2, defining the message utility value according to the life cycle of the message, the residual life event of the message, the node cache space and the node residual cache space; s3, forwarding the message according to the average meeting duration of the nodes; s4, when the node is ready to receive the new message, checking whether the node cache space can accommodate the new message, if the node cache space is not enough to receive the new message, deleting the message with small message utility value and maximum transmission hop number in the network from the node cache according to the utility value of the message until the node cache space can accommodate the new message. The invention makes the buffer space of the message more effectively utilized, has higher accuracy and higher speed in message transmission, reduces the message transmission delay and improves the message delivery rate.)
技术领域
本发明涉及机会网络消息管理技术领域，尤其涉及一种基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法。
背景技术
近年来，随着各种智能移动设备的普及，例如智能手机、智能手表、平板电脑等便携式设备的出现，利用这些智能设备进行无线通信的需求不断增加。在现实中，由于节点具有移动性、能耗有限和环境干扰等因素，导致节点间的通信经常发生中断，无法建立全连通的网络，传统的自组网已经无法满足这样的通信要求。机会网络不需要源节点和目的节点之间存在固定的传输路径，因此更加符合实际的自组网的需求。
由于机会网络中，节点具有移动性，而且机会网络具备连接间歇性，网络延迟大等特点，寻求合适的中继节点将消息准确快速的投递到目的节点，是路由算法中最迫切关注的问题。因此，选择总平均相遇持续时间长的节点作为中继节点并且在节点缓存溢出时删除价值较小的消息能够有效提高消息传递的速度和提高路由算法的准确率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法，在机会网络中，通过基于消息效用值的方法对节点缓存空间中的消息进行筛选，并将节点平均相遇持续作为消息的转发依据之一；该方法包括以下步骤：
S1、在给定的时间周期内，统计机会网络中的每个节点与其它节点的相遇次数以及相遇持续时间；
S2、根据消息的生存周期、消息的剩余生存事件以及节点缓存空间和节点剩余缓存空间进行消息效用值的定义，将消息效用值作为筛选节点缓存空间中需要删除消息的依据；
S3、消息转发阶段，根据消息投递概率采用不同的消息转发策略：判断相遇节点到达目的节点的消息投递概率是否大于本节点到达目的节点的消息投递概率，若是，则本节点将消息转发给相遇节点；若否，则继续判断相遇节点与其他节点的总平均相遇持续时间是否大于本节点与其他节点的总平均相遇持续时间，若是，则本节点将消息转发给相遇节点；
S4、消息删除阶段，利用ACK删除机制将成功投递的消息从节点缓存中删除；除此以外，当节点缓存空间不足以接收新消息时，结合消息的效用值以及消息在网络的传输跳数对消息进行删除，节点缓存空间中消息效用值最小并且其在网络中的传输跳数最多的该条消息进行删除，直到节点缓存空间能够接收新消息。
进一步地，本发明的步骤S2中消息效用值的计算方法为：
消息mi的效用值messageValue是根据节点的缓存大小以及消息mi的生存时间来定义的，消息效用值的作用是当节点缓存空间溢出时进行删除消息的依据，其计算公式为：
其中，messageSize表示消息大小，bufferSize表示当前节点缓存大小，messageRemainTTL表示消息剩余生存时间，messageInitTTL表示消息初始生存时间；节点不需要保存消息效用值，只在发生缓存溢出需要进行删除消息的时候才会进行计算消息效用值。
进一步地，本发明的步骤S3中消息转发阶段节点的总平均相遇持续时间计算公式为：
其中，meetTimeAll表示节点vi与其他节点的相遇持续时间的总和，meetCountAll表示节点vj与其他节点的相遇次数的总和。
本发明产生的有益效果是：本发明的基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法，使消息传输更具有准确性，减少了盲目删除消息导致一些还未成功投递的消息被删除的情况发生，提高了路由算法的整体性能。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法的消息转发策略过程图；
图2是本发明实施例的基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法拥塞控制过程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法，通过节点总平均相遇持续时间扩大消息在网络中的传输，在节点缓存溢出时根据节点缓存以及消息大小定义消息效用值对消息进行筛选并删除；该方法包括以下步骤：
S1、在给定的时间周期内统计机会网络中的每个节点与其它节点的相遇次数以及相遇持续时间；
S2、定义消息的效用值：根据消息的生存周期、消息的剩余生存事件以及节点缓存空间和节点剩余缓存空间进行消息效用值的定义；将消息效用值作为筛选节点缓存空间中需要删除消息的依据；
S3、消息转发阶段，根据消息投递概率采用不同的消息转发策略：判断相遇节点到达目的节点的消息投递概率是否大于本节点到达目的节点的消息投递概率，若是，则本节点将消息转发给相遇节点；若否，则继续判断相遇节点与其他节点的总平均相遇持续时间是否大于本节点与其他节点的总平均相遇持续时间，若是，则本节点将消息转发给相遇节点；
S4、消息删除阶段，利用ACK删除机制将成功投递的消息从节点缓存中删除；除此以外，当节点缓存空间不足以接收新消息时，结合消息的效用值以及消息在网络的传输跳数对消息进行删除，节点缓存空间中消息效用值最小并且其在网络中的传输跳数最多的该条消息进行删除，直到节点缓存空间能够接收新消息。
步骤S2中效用值的计算方法为：
消息mi的效用值messageValue是根据节点的缓存大小以及消息mi的生存时间来定义的，该效用值的作用是当节点缓存空间溢出时进行删除消息的依据，其计算公式为：
其中，messageSize表示消息大小，bufferSize表示当前节点缓存大小，messageRemainTTL表示消息剩余生存时间，messageInitTTL表示消息初始生存时间。节点不需要保存消息效用值，只在发生缓存溢出需要进行删除消息的时候才会进行计算消息效用值，这样就不会因为需要对每个消息效用值都进行保存而导致过多占用节点缓存的问题出现。
步骤S3中消息转发阶段节点的总平均相遇持续时间计算公式为：
其中，meetTimeAll表示节点vi与其他节点的相遇持续时间的总和，meetCountAll表示节点vj与其他节点的相遇次数的总和。
综上，本发明公开了一种基于消息效用值和节点平均相遇持续时间的消息管理方法，该消息管理方法根据节点平均相遇持续时间进行消息的转发，在节点准备接收新到达的消息时，检查节点缓存空间是否能够容纳新消息，若节点缓存空间不足以接收新消息，则根据消息的效用值，从节点缓存中将消息效用值小的消息进行删除直到节点缓存空间能够容纳新消息为止。该消息管理方法使消息的缓存空间得到更有效地利用，在传输消息上准确性更高速度更快，减少了消息传输延时，提高了消息投递率。与基于节点相似率的概率路由算法(S-Prophet)和基于历史相遇概率的容迟容断网络主动拥塞控制(DARP)算法、机会网络中考虑缓存的Prophet路由算法(BA-Prophet)算法相比，该算法在投递成功率和平均延时方面性能最优。
在仿真时间为12h，消息产生时间间隔为75s，消息生存周期为30min的情况下，缓存大小分别设置为2M、5M、10M、15M、25M的场景下，当节点缓存为2MB时，本发明的方法投递率比S-Prophet算法投递率提高了约43％，比BA-Prophet算法投递率提高了约71％，比DARP-DO算法投递率提高了约110％。当节点缓存为10MB时，本发明的方法投递率比S-Prophet算法投递率提高了约20％，比BA-Prophet算法投递率提高了约43％，比DARP-DO算法投递率提高了约81％。随着缓存空间的增加，DARP-DO、BA-Prophet、S-Prophet、MS-Prophet算法的消息投递率一直在持续增长，由于缓存空间的增加，可携带的消息也增多，从而提高了总的消息成功投递率，但是相较于其他算法而言，当节点缓存为10MB时，本发明方法的投递率接近0.9，S-Prophet算法投递率约为0.73，而其他两种算法均低于0.7。综上，本发明方法在投递率、平均时延上的性能最优。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
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