一種適用于容遲容斷網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及數(shù)據(jù)分發(fā)領(lǐng)域，具體涉及容一種適用于容遲容斷網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)方法。本發(fā)明專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)，一種適用于容遲容斷網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)方法，包括：（1）信源節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)包編碼發(fā)布；（2）中繼節(jié)點進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)發(fā)處理；（3）信宿發(fā)布主題訂閱包；（4）中繼節(jié)點對主題訂閱包進(jìn)行處理；（5）中繼節(jié)點對主題數(shù)據(jù)發(fā)布表和主題信息訂閱表進(jìn)行擁塞控制處理；（6）信宿節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼處理；（7）中繼節(jié)點對ACK數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。本發(fā)明專利技術(shù)融合了網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸機(jī)制、數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)機(jī)制、數(shù)據(jù)擁塞控制等功能，實現(xiàn)了容遲容斷網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)分發(fā)功能。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種適用于容遲容斷網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)方法
本專利技術(shù)涉及數(shù)據(jù)分發(fā)領(lǐng)域，具體涉及容一種適用于容遲容斷網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)方法。
技術(shù)介紹
未來隨著移動計算的普及，通過WiFi，802.11等無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的機(jī)會增多，連接間斷、傳輸延遲等可能是一種正常現(xiàn)象，因此，下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)必須考慮對這種中斷延遲網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的支持，對現(xiàn)有的“高帶寬低延遲”網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)充，提出了一種“容遲容斷網(wǎng)絡(luò)”的概念。容遲容斷網(wǎng)絡(luò)是解決異構(gòu)、不可靠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸問題提出的一種新型網(wǎng)絡(luò)模型。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，容遲容斷網(wǎng)絡(luò)具有如下特性：1)動態(tài)鏈路，由于節(jié)點的隨機(jī)移動，節(jié)點間的鏈路狀態(tài)往往是變化的，甚至是間歇連通的，信道速率、網(wǎng)絡(luò)丟包率等都會隨環(huán)境的變化而發(fā)生改變；2)動態(tài)拓?fù)洌捎诠?jié)點間鏈路的變化和節(jié)點的隨機(jī)移動，使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?jīng)常變化；3)傳輸延遲，間歇連通，由于網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性，鏈路不可靠，容遲容斷網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸延遲往往不可預(yù)知且時延較長，節(jié)點間鏈路往往是間歇連通的。典型的容遲容斷網(wǎng)絡(luò)有戰(zhàn)場移動網(wǎng)絡(luò)，空間通信網(wǎng)絡(luò)，軍用自組織網(wǎng)絡(luò)，傳感器網(wǎng)絡(luò)等。由于容遲容斷網(wǎng)絡(luò)的特性，使得依靠傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在容遲容斷網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)已顯得力不從心。因為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是建立在TCP/IP體系上的，是基于節(jié)點間可靠連接的假設(shè)：1.數(shù)據(jù)源和目的之間存在端到端的路徑；2.網(wǎng)絡(luò)中任何節(jié)點對間的最大往返時間（RTT）不能太長；3.端到端分組丟失率較小。而在帶寬受限，間斷連接，動態(tài)拓?fù)洌髠鬏敃r延等“遲斷網(wǎng)絡(luò)”環(huán)境中的性能會出現(xiàn)急劇惡化，導(dǎo)致傳統(tǒng)的OSPF(OpenShortestPathFirst)，RIP（RoutingInformationProtocol）等路由協(xié)議無法正常運(yùn)行。AdHoc網(wǎng)絡(luò)路由也是遵循“存在完整的端到端路徑”的假設(shè)，AODV（AdhoconDemandDistanceVector），DSR（DynamicSourceRouting）等路由協(xié)議也難以應(yīng)用于“遲斷網(wǎng)絡(luò)”中。對于反應(yīng)式路由協(xié)議，由于節(jié)點移動減少了路徑持續(xù)時間，其吞吐率接近于0，即使對以上協(xié)議進(jìn)行修改也難以從根本上解決以上問題。容遲容斷網(wǎng)絡(luò)采用“存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”的機(jī)會通信模式增加了數(shù)據(jù)投遞成功率，提出了諸如傳染病路由，噴射路由，概率路由等多種路由機(jī)制，但這些路由機(jī)制在提升數(shù)據(jù)投遞率的同時，也帶來了信息冗余度高，網(wǎng)絡(luò)資源利用不充分等缺點，同時也使得多源多宿網(wǎng)絡(luò)中信源信宿間數(shù)據(jù)傳輸更加復(fù)雜。另外，隨著信息量的激增以及信息受眾的多樣化，數(shù)據(jù)接收者要求能有選擇性的接收感興趣的數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)以廣播或端對端的傳輸方式都會造成較大的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)。因此，數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)研究了如何實現(xiàn)在信源和信宿之間建立一個高效、松耦合的信息分發(fā)渠道，增強(qiáng)信息傳播的方向性和目的性，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)機(jī)制就是其中典型的數(shù)據(jù)分發(fā)模型。但訂閱分發(fā)機(jī)制往往以數(shù)據(jù)路由的方式應(yīng)用在可靠網(wǎng)絡(luò)中提供數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)，在動態(tài)拓?fù)洌袛嘌舆t的受限網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，傳統(tǒng)的訂閱分發(fā)機(jī)制卻難以部署實施。網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸?shù)闹饕枷胧窃诮M播通信過程中利用節(jié)點計算能力，允許節(jié)點對傳輸信息進(jìn)行處理和操作，來增加數(shù)據(jù)包的信息承載量以及信息在網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)散能力，進(jìn)而提高傳輸信道的利用率。研究表明網(wǎng)絡(luò)編碼是解決一些特定網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)信息流問題的有效方法，在提高網(wǎng)絡(luò)利用率、減小傳輸延遲、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性、節(jié)省節(jié)點能耗等方面均有其優(yōu)越性。對于一般的組播網(wǎng)絡(luò)，采用線性網(wǎng)絡(luò)編碼可以達(dá)到組播容量的上限，以“蝴蝶網(wǎng)絡(luò)”為例，通過網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸可以證明其帶寬利用率可提高33％。因此，將網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)和“存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”的路由機(jī)制應(yīng)用在數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)過程中，將能充分利用網(wǎng)絡(luò)傳輸容量，將能提高網(wǎng)絡(luò)利用率，減少傳輸延遲，解決傳統(tǒng)訂閱分發(fā)機(jī)制在受限網(wǎng)絡(luò)中投遞率低，投遞延遲大等問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種適用于容遲容斷網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)方法，該方法融合了網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸機(jī)制、數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)機(jī)制、數(shù)據(jù)擁塞控制等功能，實現(xiàn)了容遲容斷網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)分發(fā)功能。上述技術(shù)目的通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)：一種適用于容遲容斷網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)方法，假定信源傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括P={p1,p2,…pn}等n個主題數(shù)據(jù)包，每個主題數(shù)據(jù)包由一串不定長度的二進(jìn)制位構(gòu)成pi=b1b2b3…bm；該種數(shù)據(jù)分發(fā)方法的具體步驟包括：（1）信源節(jié)點按如下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)包編碼發(fā)布：（1.1）信源探測鄰接節(jié)點，計算信源節(jié)點輸出路徑數(shù)k。若k=0，則繼續(xù)探測直至出現(xiàn)鄰接節(jié)點；（1.2）將主題數(shù)據(jù)包的二進(jìn)制數(shù)據(jù)串pi=b1b2b3…bm等分為k個長度為1024的子串{pi1,pi2,…pik}；若k>10，則將pi截斷，分批次進(jìn)行編碼計算和傳輸；若k≤10，則轉(zhuǎn)（1.3）；（1.3）若最后一個數(shù)據(jù)子串pik的長度小于1024，則將pik的高位用0補(bǔ)齊，然后進(jìn)行編碼計算。否則轉(zhuǎn)（1.4）；（1.4）信源產(chǎn)生一個k*k的對角矩陣Ak，計算Ak*[pi1,pi2,…pik]，產(chǎn)生k個編碼向量和編碼值；（1.5）設(shè)置包最大中繼次數(shù)，在包轉(zhuǎn)發(fā)前計算數(shù)據(jù)包在本節(jié)點的滯留時間，并將數(shù)據(jù)包屬性中的TTL減去節(jié)點滯留時間；（1.6）按數(shù)據(jù)包格式封裝k個編碼數(shù)據(jù)包，將產(chǎn)生的編碼包向k條輸出路徑轉(zhuǎn)發(fā)；（2）中繼節(jié)點按如下步驟進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)發(fā)處理：（2.1）中繼節(jié)點接收主題號topic和批次號packageNo的編碼包；（2.2）將編碼包按主題號topic和批次號packageNo存入主題數(shù)據(jù)發(fā)布列表中；（2.3）從主題數(shù)據(jù)發(fā)布列表中選擇所有主題為topic批次號為packageNo的編碼包{d1，d2，…dt},對應(yīng)的編碼向量和編碼值分別為di.codevector,di.value；（2.4）中繼節(jié)點探測鄰接節(jié)點，并為每條輸出路徑outputi隨機(jī)生成一個向量長度為t的編碼向量Ci={ci1,ci2…cit}；（2.5）計算數(shù)據(jù)包的編碼值Vi=[d1.value,d2.value,…dt.value]*[ci1,ci2…cit]T，數(shù)據(jù)包的編碼向量,并將數(shù)據(jù)包屬性中的包中繼次數(shù)加1，構(gòu)建對應(yīng)于每條輸出路徑outputi的編碼數(shù)據(jù)包；（2.6）查詢該中繼節(jié)點中訂閱列表，若沒有該主題的訂閱包，則將產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)包向所有對應(yīng)的輸出路徑轉(zhuǎn)發(fā)，執(zhí)行步驟（2.9），若訂閱列表中有該主題數(shù)據(jù)的訂閱包，則執(zhí)行步驟（2.7）；（2.7）計算數(shù)據(jù)包在本節(jié)點滯留時間，將數(shù)據(jù)包的剩余生存時間減去節(jié)點滯留時間；（2.8）選擇投遞概率較高的訂閱包，沿訂閱包的訂閱路徑向信宿投遞編碼數(shù)據(jù)包；（2.9）判斷主題數(shù)據(jù)包的最大中繼次數(shù)，若達(dá)到最大中繼次數(shù)，則數(shù)據(jù)包不再轉(zhuǎn)發(fā)，并轉(zhuǎn)（2.11）執(zhí)行，若沒有，則轉(zhuǎn)步驟（2.10）執(zhí)行；（2.10）探測鄰接節(jié)點，向鄰接節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)編碼包；（2.11）更新節(jié)點中訂閱包和主題數(shù)據(jù)包列表，若主題包的剩余生存時間為0，則將主題包刪除，并按步驟（5）清理節(jié)點主題數(shù)據(jù)發(fā)布表；（3）信宿按如下步驟發(fā)布主題訂閱包：（3.1）信宿根據(jù)信息主體需求產(chǎn)生主題信息訂閱包，并將本節(jié)點標(biāo)記到訂閱包的訂閱轉(zhuǎn)發(fā)路徑中；（3.2）信宿節(jié)點探測鄰接連通節(jié)點；（3.3）信宿向鄰接連通節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)主題訂閱包；（4）中繼節(jié)點按如下步驟對主題訂閱包進(jìn)行處理：（4.1）中繼節(jié)點本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種適用于容遲容斷網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)方法，其特征在于，假定信源傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括P={p1,p2,…pn}等n個主題數(shù)據(jù)包，每個主題數(shù)據(jù)包由一串不定長度的二進(jìn)制位構(gòu)成pi=b1b2b3…bm；該種數(shù)據(jù)分發(fā)方法的具體步驟包括：（1）信源節(jié)點按如下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)包編碼發(fā)布：（1.1）信源探測鄰接節(jié)點，計算信源節(jié)點輸出路徑數(shù)k。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種適用于容遲容斷網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)方法，其特征在于，假定信源傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括P={p1,p2,…pn}n個主題數(shù)據(jù)包，每個主題數(shù)據(jù)包由一串不定長度的二進(jìn)制位構(gòu)成pi=b1b2b3…bm；該種數(shù)據(jù)分發(fā)方法的具體步驟包括：（1）信源節(jié)點按如下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)包編碼發(fā)布：（1.1）信源探測鄰接節(jié)點，計算信源節(jié)點輸出路徑數(shù)k，若k=0，則繼續(xù)探測直至出現(xiàn)鄰接節(jié)點；（1.2）將主題數(shù)據(jù)包的二進(jìn)制數(shù)據(jù)串pi=b1b2b3…bm等分為k個長度為1024的子串{pi1,pi2,…pik}；若k>10，則將pi截斷，分批次進(jìn)行編碼計算和傳輸；若k≤10，則轉(zhuǎn)（1.3）；（1.3）若最后一個數(shù)據(jù)子串pik的長度小于1024，則將pik的高位用0補(bǔ)齊，然后進(jìn)行編碼計算，否則轉(zhuǎn)（1.4）；（1.4）信源產(chǎn)生一個k*k的對角矩陣Ak，計算Ak*[pi1,pi2,…pik]，產(chǎn)生k個編碼向量和編碼值；（1.5）設(shè)置包最大中繼次數(shù)，在包轉(zhuǎn)發(fā)前計算數(shù)據(jù)包在本節(jié)點的滯留時間，并將數(shù)據(jù)包屬性中的TTL減去節(jié)點滯留時間；（1.6）按數(shù)據(jù)包格式封裝k個編碼數(shù)據(jù)包，將產(chǎn)生的編碼包向k條輸出路徑轉(zhuǎn)發(fā)；（2）中繼節(jié)點按如下步驟進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)發(fā)處理：（2.1）中繼節(jié)點接收主題號topic和批次號packageNo的編碼包；（2.2）將編碼包按主題號topic和批次號packageNo存入主題數(shù)據(jù)發(fā)布列表中；（2.3）從主題數(shù)據(jù)發(fā)布列表中選擇所有主題為topic批次號為packageNo的編碼包{d1，d2，…dt},對應(yīng)的編碼向量和編碼值分別為di.codevector,di.value；（2.4）中繼節(jié)點探測鄰接節(jié)點，并為每條輸出路徑outputi隨機(jī)生成一個向量長度為t的編碼向量Ci={ci1,ci2…cit}；（2.5）計算數(shù)據(jù)包的編碼值Vi=[d1.value,d2.value,…dt.value]*[ci1,ci2…cit]T，數(shù)據(jù)包的編碼向量,并將數(shù)據(jù)包屬性中的包中繼次數(shù)加1，構(gòu)建對應(yīng)于每條輸出路徑outputi的編碼數(shù)據(jù)包；（2.6）查詢該中繼節(jié)點中訂閱列表，若沒有該主題的訂閱包，則將產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)包向所有對應(yīng)的輸出路徑轉(zhuǎn)發(fā)，執(zhí)行步驟（2.9），若訂閱列表中有該主題數(shù)據(jù)的訂閱包，則執(zhí)行步驟（2.7）；（2.7）計算數(shù)據(jù)包在本節(jié)點滯留時間，將數(shù)據(jù)包的剩余生存時間減去節(jié)點滯留時間；（2.8）選擇投遞概率較高的訂閱包，沿訂閱包的訂閱路徑向信宿投遞編碼數(shù)據(jù)包；（2.9）判斷主題數(shù)據(jù)包的最大中繼次數(shù)，若達(dá)到最大中繼次數(shù)，則數(shù)據(jù)包不再轉(zhuǎn)發(fā)，并轉(zhuǎn)（2.11）執(zhí)行，若沒有，則轉(zhuǎn)步驟（2.10）執(zhí)行；（2.10）探測鄰接節(jié)點，向鄰接節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)編碼包；（2.11）更新節(jié)點中訂閱包和主題數(shù)據(jù)包列表，若主題包的剩余生存時間為0，則將主題包刪除，并按步驟（5）清理節(jié)點主題數(shù)據(jù)發(fā)布表；（3）信宿按如下步驟發(fā)布主題訂閱包：（3.1）信宿根據(jù)信息主體需求產(chǎn)生主題信息訂閱包，并將本節(jié)點標(biāo)記到訂閱包的訂閱轉(zhuǎn)發(fā)路徑中；（3.2）信宿節(jié)點探測鄰接連通節(jié)點；（3.3）信宿向鄰接連通節(jié)點...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：夏奕，王孝斌，白桂銀，
申請(專利權(quán))人：湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42