机会移动网络建模与应用研究——一种社会网络分析的视角

摘要

随着全球范围内智能手机、MP3播放器和PDA等手持设备的大量普及，机会移动网络应运而生。该类网络突破了传统网络对实时连通性的要求限制，更适合实际的自组网需求，且对于未来实现普适计算具有重大影响。机会移动网络在手持设备组网、野生动物监控、车载网络和乡村通信等领域具有广阔的应用前景，能够极大地改善人们的生产与生活，因而近年来引起了科研人员的密切关注。
　　 这种通过手持设备组网实现数据交换和提供网络服务的形式，决定了机会移动网络的特性将很大程度依赖于设备载体--“人”的移动特性。因此，可以将机会移动网络看成一种移动社会网络，引入渐趋成熟的社会网络分析技术可为新兴的机会移动网络相关研究带来极大便利。本文结合国际上最新研究成果，基于社会网络分析技术对机会移动网络进行了基础建模和各项应用机制研究，其中主要工作和贡献包括以下几个方面：
　　 1.简要回顾了机会移动网络的产生、发展及其研究现状。
　　 2.首次将机会移动网络中节点移动的社会暨地理特性结合起来考虑，基于真实环境中收集的数据进行探索验证，提出了地理社区概念，并进一步将网络中节点移动建模成以地理社区为状态的半马尔可夫模型。
　　 3.研究了基于广播的主动数据分发机制。其主要思想是基于地理社区的中心性知识，规划主动移动的超级节点路径以实现数据快速有效分发。其中，根据上述节点移动半马尔可夫模型稳态概率分布计算了用于量化网络中各地理社区的动态节点密度的地理社区中心性指标。
　　 4.提出了一种两跳闭环信息查询机制，其中受托中继节点承担信息查询和反馈结果的双重任务。相对以往的多跳查询方法，该机制在查询成功率和延时基本持平的情况下，可以显著降低能耗。在甄选中继节点过程中，采用了基于上述半马尔可夫模型提出的节点移动时空预报算法。该算法仅需要节点维护两个参数矩阵，因此十分适合在资源受限的机会移动网络信息查询中应用。
　　 5.探讨了自私网络中基于兴趣匹配的内容发布订阅。其中网络节点订阅的兴趣和发布的内容均被归为若干信道，网络中数据的传输即是由兴趣匹配引导的。在两节点相遇的数据交换中采用等量交换原则以实现在激励节点高效地收集、储存并分享网络内容的同时又能够杜绝自私节点的“不劳而获”。该机制中，每个节点相当于一位商人，其目标即为设备缓存空间集齐能够最大化其未来交易能力的内容。
　　 6.通过真实数据驱动的实验评估了上述节点移动建模和各应用机制，结果显示了其合理性和有效性。
　　 最后对全文进行了总结，并提出进一步的研究方向。