基于社区的机会网络缓存机制及路由算法研究

摘要

机会网络是一种利用节点移动带来相遇机会进行数据传输的全新移动自组织网络,是针对某些频繁中断的网络进行数据传输而提出的一种有效解决方案。机会网络中,源节点和目标节点往往在某一个时刻因为移动、能量、存储等原因不在同一连通域而导致网络分割,节点间无法通过传统无线自组网(MANET:mobile ad hoc network)协议进行连接通信,因此研究机会网络路由算法,探讨如何在丢包率,延时等衡量网络传输效率的关键因子上做出有效权衡从而保障传输成功率的问题逐渐转为研究热点。
　　机会网络通信的三个主要特点有:1)移动节点的高频运动,致使网络长期不连通,以及较大的数据传输延时;2)数据传输完全依赖于节点移动,因此移动模型的研究为其性能的决定性因子;3)相对于传统MANET网络,信息在节点缓存中滞留时间更长,缓存容量要求更高。
　　分析以上提出的机会网络三大特性,可知机会网络路由算法研究的难点在于如何在高时延,高不确定性的情况下保证数据的可靠传输。由于机会网络的节点在传递信息的过程中,采用的是存储—移动—转发的模式,因此不得不从这三方面进行全面考虑。基于此,本文对此进行了如下相应的工作,具体成果如下:
　　1)根据人类的活动方式,提出基于人类运动的社区化移动模型。目前已有的机会网络基本都是基于随机行走模型的研究,并没有充分考虑节点移动模型对机会网络性能的影响,也没有将机会网络运用到人类日常生活中。该模型模拟人类在小范围生活区域出现频率高,活动范围小的特点,将节点活动范围分为多个社区,节点可以根据数据传输的需要,加入或者离开该社区(社区间传递),也可以在社区内部进行数据交换(社区内传递)。
　　2)在成果1的基础上,通过对相遇概率,相遇时间间隔等因素综合分析,引入消息优先级(MP:message priorities),提出了一种基于消息优先级MP的机会网络缓存优化策略,设计了针对于社区内和社区间的缓存模型,并以此进一步计算出消息效用值,提出了相应的缓存替换策略。
　　3)根据社区化节点移动模型,对人的密集生活区短途移动和低概率远端地区的长途移动分别进行分析,并且充分考虑影响机会网络性能的4个主要影响因子(消息优先级、目的节点匹配率、节点信任程度、中继跳数),根据重要性分配不同的权值,对比多种方案找出最优。继而对中继节点进行选择,研究出一种可靠高效的路由转发算法。
　　最后通过计算机进行仿真,仿真结果证明该算法有效权衡了Epidemic和PROPHET这两种经典机会网络理由算法,使其达到相对最优,降低了传输平均时延和网络负载,提高了缓存数据包交付率,并且相比目前其他的机会网络改进路由算法也有相应的提高。

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第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2 研究现状

1.3 论文主要研究工作及组织结构

第2章 机会网络路由技术

2.1机会网络简介

2.2机会网络特点

2.3 节点移动模型研究

2.4 协作缓存策略（HMP-Cache）

2.5 机会网络路由策略

2.6 本章小结

第3章 基于社区人类移动模型的缓存策略改进

3.1 基于社区的人类活动的移动模型

3.2缓存结构的设计

3.3 MP-CRP缓存替换策略

3.4 仿真与分析

3.5 本章小结

第4章 基于混合相关度的机会网络路由策略

4.1 前言

4.2 MTAN协议设计

4.3 仿真与性能分析

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录