基于机会网络的无线传感器缓存替换策略优化研究

摘要

机会网络是近些年兴起一种的无线自组网络。机会网络由延迟容忍网络DTN(Delay Tolerant Network)发展而来，是DTN网络的一种新的研究方向。机会网络中信息传输没有稳定链路，信息传输是通过节点的“存储-携带-转发”模式实现的。为此，消息在成功传输之前会在网络的不同节点保留多个消息副本。然而网络节点的缓存资源十分有限，该传递模式会导致缓存资源的迅速枯竭，从而直接影响到后续消息的传输。为了提高网络整体性能，设计一种相适应的高效缓存替换策略显得尤为重要。
　　本文针对这一问题，先对机会网络的概念、特征、实际应用以及研究现状进行介绍，分析机会网络存在的问题。然后针对机会网络节点无法及时感知消息在网络中节点副本个数这一问题，提出在各个节点维护消息全量列表(MT)的方法，从而实时掌握消息在网络中的副本数量。接着使用最优化方法寻找消息副本数量与机会网络整体性能三个指标之间的关系，之后结合节点间信息传递的能耗感知因素，提出一种多指标兼顾的缓存替换策略。
　　最后，本文通过机会网络特有的仿真平台ONE进行仿真实验，将本文策略与已有缓存替换策略进行对比分析。结果表明，本文缓存替换策略在消息成功投递率、平均传输时延以及网络平均开销等方面均有明显的提升。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 主要研究工作及创新点

1．4 文章内容安排

2 机会网络相关理论与研究综述

2．1 机会网络概念与特征

2．1．1 机会网络的概念

2．1．2 机会网络的基本特征

2．2 机会网络的实际应用

2．2．1 野生动物追踪

2．2．2 偏远地区组网

2．2．3 车载网络

2．3 机会网络研究现状

2．3．1 路由机制

2．3．2 传输技术

2．3．3 节点移动模型

2．3．4 安全技术

2．3．5 缓存管理技术

2．4 机会网络缓存替换策略

2．4．2 机会网络缓存替换策略评价目标

2．4．3 机会网络缓存替换策略研究现状

2．5 本章小结

3 机会网络缓存策略研究

3．1 消息副本数量计算方法

3．1．1 目标分析

3．1．2 方法描述

3．1．3 消息副本全量列表(MT)结构

3．1．4 消息副本全量列表(MT)更新规则

3．2 基于最优化通信指标的缓存替换算法

3．2．1 最大化消息成功投递率

3．2．2 最小化消息平均传输时延

3．2．3 最小化网络平均开销

3．3 基于能耗感知的缓存替换算法

3．4 多指标兼顾的缓存替换算法

3．5 本章小结

4 仿真实验

4．1 仿真工具介绍

4．2 仿真环境配置

4．3 仿真结果与性能分析

4．3．1 节点缓存大小对网络性能的影响

4．3．2 网络中节点数量对于网络性能的影响

4．3．3 节点通讯范围对网络性能的影响

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的研究工作和获得的学术成果