基于社區(qū)的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)緩存機(jī)制及路由算法研究.pdf

1、機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)是一種利用節(jié)點(diǎn)移動(dòng)帶來相遇機(jī)會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜乱苿?dòng)自組織網(wǎng)絡(luò),是針對(duì)某些頻繁中斷的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸而提出的一種有效解決方案。機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中,源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)往往在某一個(gè)時(shí)刻因?yàn)橐苿?dòng)、能量、存儲(chǔ)等原因不在同一連通域而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)分割,節(jié)點(diǎn)間無法通過傳統(tǒng)無線自組網(wǎng)(MANET:mobile ad hoc network)協(xié)議進(jìn)行連接通信,因此研究機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)路由算法,探討如何在丟包率,延時(shí)等衡量網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的關(guān)鍵因子上做出有效權(quán)衡從而保障傳輸

2、成功率的問題逐漸轉(zhuǎn)為研究熱點(diǎn)。
　　機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)通信的三個(gè)主要特點(diǎn)有:1)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的高頻運(yùn)動(dòng),致使網(wǎng)絡(luò)長期不連通,以及較大的數(shù)據(jù)傳輸延時(shí);2)數(shù)據(jù)傳輸完全依賴于節(jié)點(diǎn)移動(dòng),因此移動(dòng)模型的研究為其性能的決定性因子;3)相對(duì)于傳統(tǒng)MANET網(wǎng)絡(luò),信息在節(jié)點(diǎn)緩存中滯留時(shí)間更長,緩存容量要求更高。
　　分析以上提出的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)三大特性,可知機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)路由算法研究的難點(diǎn)在于如何在高時(shí)延,高不確定性的情況下保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。由于機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)在

3、傳遞信息的過程中,采用的是存儲(chǔ)—移動(dòng)—轉(zhuǎn)發(fā)的模式,因此不得不從這三方面進(jìn)行全面考慮。基于此,本文對(duì)此進(jìn)行了如下相應(yīng)的工作,具體成果如下:
　　1)根據(jù)人類的活動(dòng)方式,提出基于人類運(yùn)動(dòng)的社區(qū)化移動(dòng)模型。目前已有的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)基本都是基于隨機(jī)行走模型的研究,并沒有充分考慮節(jié)點(diǎn)移動(dòng)模型對(duì)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響,也沒有將機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用到人類日常生活中。該模型模擬人類在小范圍生活區(qū)域出現(xiàn)頻率高,活動(dòng)范圍小的特點(diǎn),將節(jié)點(diǎn)活動(dòng)范圍分為多個(gè)社區(qū),節(jié)點(diǎn)可以根

4、據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?加入或者離開該社區(qū)(社區(qū)間傳遞),也可以在社區(qū)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換(社區(qū)內(nèi)傳遞)。
　　2)在成果1的基礎(chǔ)上,通過對(duì)相遇概率,相遇時(shí)間間隔等因素綜合分析,引入消息優(yōu)先級(jí)(MP:message priorities),提出了一種基于消息優(yōu)先級(jí)MP的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)緩存優(yōu)化策略,設(shè)計(jì)了針對(duì)于社區(qū)內(nèi)和社區(qū)間的緩存模型,并以此進(jìn)一步計(jì)算出消息效用值,提出了相應(yīng)的緩存替換策略。
　　3)根據(jù)社區(qū)化節(jié)點(diǎn)移動(dòng)模型,對(duì)人的密集生活區(qū)短

5、途移動(dòng)和低概率遠(yuǎn)端地區(qū)的長途移動(dòng)分別進(jìn)行分析,并且充分考慮影響機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)性能的4個(gè)主要影響因子(消息優(yōu)先級(jí)、目的節(jié)點(diǎn)匹配率、節(jié)點(diǎn)信任程度、中繼跳數(shù)),根據(jù)重要性分配不同的權(quán)值,對(duì)比多種方案找出最優(yōu)。繼而對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇,研究出一種可靠高效的路由轉(zhuǎn)發(fā)算法。
　　最后通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果證明該算法有效權(quán)衡了Epidemic和PROPHET這兩種經(jīng)典機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)理由算法,使其達(dá)到相對(duì)最優(yōu),降低了傳輸平均時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,提高了緩存數(shù)據(jù)