机会网络中消息删除机制的研究

摘要

为了实现快速组网，人们设计了无中心控制节点，不依赖于任何固定网络设备的移动自组织网络。在移动自组织网络中，普通节点承当路由及消息转发的责任，通过事先建立的完整端到端路径，有据可循地将消息投递到目的节点，从而实现节点间通信。但在复杂的移动通信环境中，多种因素可能导致通信链路中断，从而无法保证端到端路径的完整性。为了解决这一问题，人们提出了无需完整端到端路径，利用节点间相遇机会，以“存储-携带-转发”方式传递消息的机会网络。在机会网络中，为了保证消息成功投递率，消息在网络中以多个副本的方式进行转发，随着网络中各个节点转发数据的不断增加，有限的节点缓存资源将快速耗尽。由于机会网络以消息的成功投递为目标，缓存管理策略设计的核心思想在于选择对网络性能影响最小的消息进行删除，从而为重要程度较高的消息分配资源。可见，在缓存资源有限的机会网络中，设计高效的消息删除机制对提高机会网络的性能十分关键。
　　 本文首先对机会网络进行了概述，然后对比了传统网络的消息删除机制和机会网络中的消息删除机制，重点分析了机会网络中消息删除机制的特殊性及典型消息删除机制的原理，同时对机会网络消息删除机制的关键问题进行了说明。其次，本文针对泛洪转发确认消息以删除冗余副本机制的开销问题，提出了一种自适应分发确认消息的机制。根据确认消息跳数、区域消息密度及确认消息历史转发情况三个参数，节点动态地估计确认消息的转发必要性，以分布式的方式控制确认消息的分发。当节点收到邻居节点发送的链路请求分组时，利用响应分组发送具有转发必要性的确认消息。仿真结果表明，本文所提方法能够有效地转发确认消息，更加有针对性的删除网络中的冗余副本，在提高路由性能的同时降低资源的消耗。再次，结合消息在网络中的传输状态，提出一种消息删除风险感知的缓存管理方法。考虑到仅采用单一条件决定消息副本的丢弃所带来的问题，将消息的生存时间、跳数、副本数及区域概率四个参数用于投递状态的估计，并在此基础上，用数据挖掘的方法得出了删除消息所带来的风险大小。节点在缓存即将溢出时按照所删除消息的风险大小采取差别化的处理方式，避免在删除消息副本后对其成功投递产生过大的影响，提高了节点存储的有效性。仿真结果表明，本文所提算法能够有效提高消息成功投递率。最后对本文进行总结，并展望未来的研究工作。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 机会网络概述

1．1．1 机会网络的研究背景

1．1．2 机会网络的体系结构

1．1．3 机会网络的应用环境

1．2 机会网络中的关键技术

1．3 本文主要工作及其意义

1．4 本文结构安排

第二章 机会网络的消息删除机制

2．1 消息删除机制概述

2．1．1 传统网络中的消息删除

2．1．2 机会网络中的消息删除

2．2 机会网络中典型消息删除机制

2．2．1 基于确认消息分发的消息删除

2．2．2 基于FIFO队列的消息删除

2．2．3 基于生存时间的消息删除

2．2．4 基于消息转发次数的消息删除

2．2．5 基于消息传播状态的消息删除

2．2．6 基于节点相关度的消息删除

2．2．7 最优消息删除机制

2．2．8 基于转移的消息删除

2．3 机会网络删除机制关键问题分析

2．3．1 机会网络删除机制设计目标

2．3．2 机会网络删除机制具体问题分析

2．4 小结

第三章 面向机会网络的自适应冗余副本删除机制

3．1 研究背景

3．2 ACK消息

3．3 自适应的ACK分发机制

3．4 仿真验证及结果分析

3．4．1 仿真工具

3．4．2 仿真场景及参数设置

3．4．3 性能指标

3．4．4 仿真结果及分析

3．5 小结

第四章 消息删除风险动态感知的缓存管理方法

4．1 研究背景

4．2 投递状态估计

4．2．1 权重分配

4．2．2 消息投递状态估计

4．3 消息删除风险估计

4．4 MDREM基本原理

4．5 仿真验证及结果分析

4．6 小结

第五章 总结及未来工作展望

5．1 工作总结

5．2 未来工作展望

致谢

参考文献

附录 硕士期间从事的主要科研工作及成果