移动机会网络中用户行为分析与内容缓存策略研究

摘要

随着无线通信技术的快速发展以及便携式设备的大规模普及，使得在同一区域同时使用智能设备的情况急剧增多，从而造成移动流量呈爆炸式增长。上述问题可通过建立更多的蜂窝基站来解决，但这种方法不仅要产生巨大的建设费用，而且在后期维护过程中还需大量的人力。除此之外，扩建基站只能暂时解决网络流量所带来的压力，并不能从根本上解决问题。移动机会网络的出现是目前解决流量激增问题最可行的方案之一。通过将数据卸载到边缘节点不仅可以减少基站的建设，还能有效地解决蜂窝网络中出现的缓冲区拥塞问题。由于移动机会网络的发展仍处于初级阶段，用户的行为分析以及缓冲区管理方面依旧存在许多问题，诸如数据卸载过程中内容的分配，缓冲区受限时内容的放置，以及用户的社会关系对内容转发的影响等等。针对上述问题，本文对移动机会网络中用户的行为进行分析，并对节点的内容缓存管理机制进行了研究，主要贡献如下:
　　(1)从社会关系角度分析用户的接触情况。在移动机会网络的环境下将用户分为朋友和陌生人两种社会关系，并根据用户与接入点之间的接触次数将用户所处的区域进行分类，分析不同区域内两种社会关系的用户之间的接触差异，为之后用户的接触行为做出合理预测。
　　(2)内容缓存管理。基于邻域协作缓存，提出了一种具有数据包迁移方法的缓冲区管理策略。此外，该策略在计算效用值时充分考虑了数据包和节点的相关性，从而针对节点的缓冲区提出了一种新的数据包排序方法。通过模拟实验得出该策略能提升网络的投递率，并减少数据的平均传输延时。
　　(3)针对数据激增对骨干网络造成的压力，提出一种基于数据卸载的内容缓冲区管理策略。该策略在节点缓冲区受限的情况下，通过最大化数据包命中率从而计算出数据包的备份数，并结合移动节点之间的接触概率，计算出数据的延时增益。基于0-1背包算法的内容调度策略，动态的解决网络中内容的分配问题，从而提高网络的整体性能。
　　本文分别围绕移动机会网络中用户的行为分析、内容缓存管理策略以及数据卸载三个方面展开研究，通过提出相应的策略和网络模型，以及相关的理论分析和仿真实验模拟，最终验证了研究内容的有效性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 移动机会网络概述

1．3 移动机会网络体系结构

1．4 移动机会网络典型应用

1．5 论文主要内容与结构安排

1．5．1 主要内容

1．5．2 论文结构安排

第二章 国内外研究现状介绍

2．1 国内外研究现状

2．1．1 用户行为分析

2．1．2 内容管理机制

2．2 评价指标

2．2．1 投递率

2．2．2 传输延时

2．2．3 命中率

2．2．4 缓存开销比

2．3 本章小结

第三章 从社会关系视角分析用户行为的联系

3．1 引言

3．2 问题表述与分析

3．2．1 数据集处理

3．2．2 热点权重计算

3．2．3 社会关系识别

3．3 仿真实验及结果分析

3．3．1 热点接触比例分析

3．3．2 用户接触分布分析

3．4 本章小结

第四章 移动机会网络中的内容缓存管理策略

4．1 引言

4．2 缓冲区管理策略

4．2．1 问题建模

4．2．2 效用值计算

4．2．3 排队及迁移策略

4．2．4 评估算法

4．3 仿真实验及结果分析

4．3．1 仿真模型与参数设定

4．3．2 经典缓存策略分析

4．3．3 实验结果

4．4 本章小结

第五章 基于数据卸载的内容缓冲区管理策略

5．1 引言

5．2 问题设置

5．2．1 系统模型

5．2．2 网络模型

5．3 问题表述与分析

5．3．1 问题描述

5．3．2 缓存命中率

5．3．3 传输延时

5．3．4 延时增益

5．4 缓冲区管理策略

5．4．1 判断数据包来源

5．4．1 数据包的存储与替换

5．5 仿真实验及结果分析

5．5．1 内容流行度

5．5．2 数据包备份数

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文和参与科研项目

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