機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸與應(yīng)用研究.pdf

1、無線自組織網(wǎng)絡(luò)是一種無基礎(chǔ)設(shè)施的、以自組織和多跳方式形成的無線網(wǎng)絡(luò)，具有部署便捷、組網(wǎng)靈活的優(yōu)點(diǎn)，在沒有基礎(chǔ)通信設(shè)施或者基礎(chǔ)設(shè)施遭到嚴(yán)重破壞(由于地震或其它不可控因素)的環(huán)境中具有重大的應(yīng)用價值。然而，在很多實(shí)際應(yīng)用中（如利用動物身上攜帶的傳感器組成的網(wǎng)絡(luò)對動物遷徙數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和借助于行駛在道路上的車輛組成的車載網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)交通事故預(yù)警），由于節(jié)點(diǎn)移動、節(jié)點(diǎn)稀疏或節(jié)點(diǎn)通信能力隨距離衰減等各種因素的影響，網(wǎng)絡(luò)可能是間斷連通的，即各節(jié)點(diǎn)之間可能

2、不存在端到端的連通路徑。為了實(shí)現(xiàn)上述應(yīng)用環(huán)境中的數(shù)據(jù)通信，機(jī)會網(wǎng)絡(luò)（Opportunistic Network）應(yīng)運(yùn)而生。在機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)傳輸需要利用節(jié)點(diǎn)移動帶來的通信機(jī)會，以“存儲攜帶轉(zhuǎn)發(fā)”的方式進(jìn)行。作為一種特殊的自組織網(wǎng)絡(luò)，機(jī)會網(wǎng)絡(luò)不要求源節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間存在連通路徑，因此其更符合實(shí)際的自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，并為未來普適計(jì)算的實(shí)現(xiàn)帶來了希望。
　　機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的一個重要研究課題是節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸。然而，機(jī)會網(wǎng)絡(luò)固有的特性，如

3、節(jié)點(diǎn)的移動性和網(wǎng)絡(luò)的間斷連通性，使得基于機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸極具挑戰(zhàn)性。節(jié)點(diǎn)的移動性是把雙刃劍，其在從時空上拓展了信息傳遞的同時，也使得基于機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸變得非常復(fù)雜。此外，機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍非常廣，應(yīng)用的千差萬別使得數(shù)據(jù)傳輸算法的設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用場景密切相關(guān)。針對這一現(xiàn)狀，本文關(guān)注機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的兩個典型代表——延遲容忍移動傳感器網(wǎng)絡(luò)（DTMSN）和車載自組織網(wǎng)絡(luò)（VANETs），在對各自的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)全面分析的基礎(chǔ)上，深入細(xì)致地研究了

4、相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸問題。機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的另一個重要研究課題是應(yīng)用研究。由于其在時間和空間上最大程度地拓展了信息傳遞，機(jī)會網(wǎng)絡(luò)徹底打破了傳統(tǒng)自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。因此，對基于機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行探索具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在對VANETs特性進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，針對在城市區(qū)域?qū)ふ彝＼囄槐容^困難這一事實(shí)，提出了一種VANETs中不依賴于基礎(chǔ)設(shè)施的停車導(dǎo)航方法。
　　本文的主要貢獻(xiàn)包括：
　　1．分析人類活動特點(diǎn)，進(jìn)而提出了面向人類

5、的DTMSN中基于傳輸延遲的數(shù)據(jù)路由策略DRP（Delay-basedRouting Protocol）。該策略中，各社區(qū)的匯聚節(jié)點(diǎn)周期性廣播 hello消息，各傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到本社區(qū) hello消息的歷史平均傳輸延遲衡量與匯聚節(jié)點(diǎn)的通信能力，平均傳輸延遲越小，節(jié)點(diǎn)通信能力越強(qiáng)。數(shù)據(jù)路由時，從平均傳輸延遲大的節(jié)點(diǎn)遞交到平均傳輸延遲小的節(jié)點(diǎn)。為優(yōu)化復(fù)本管理， DRP引入消息的優(yōu)先級和生存時間ST(Survival Time)共同決定隊(duì)列

6、中消息傳遞的優(yōu)先順序和丟棄原則。本文利用MIT Reality數(shù)據(jù)庫提供的人類真實(shí)運(yùn)動場景對DRP進(jìn)行了性能仿真，該數(shù)據(jù)庫收集了MIT校園內(nèi)100個學(xué)生和職工為期9個月的移動軌跡和相遇數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與現(xiàn)有的泛洪算法、直接傳遞算法和FAD算法相比，DRP顯著改善了路由傳輸?shù)男阅堋?br>　　2.針對VANETs固有的特性，如節(jié)點(diǎn)高速移動、網(wǎng)絡(luò)間歇性連通和拓?fù)涓叨葎討B(tài)變化等，提出了VANETs中基于停放車輛輔助的數(shù)據(jù)分發(fā)策略PADD（

7、Parked-vehicle Assisted Data Dissemination），由路邊停放車輛保持要分發(fā)的數(shù)據(jù)，并為行駛經(jīng)過的車輛提供數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)。針對停放車輛輔助的數(shù)據(jù)分發(fā)特有的問題，提供了相應(yīng)的解決方案。具體而言，將目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的路邊停放車輛按照簇的結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理；設(shè)計(jì)了從數(shù)據(jù)源到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)選定停車簇的有效路由算法；采用了訂閱/發(fā)布機(jī)制在停車簇一跳范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分發(fā)。理論分析證明了停放車輛輔助的有效性；基于真實(shí)城市地圖和交通數(shù)據(jù)

8、的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與現(xiàn)有的幾種數(shù)據(jù)分發(fā)算法相比，本文提出的數(shù)據(jù)分發(fā)策略能以較低的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和較小的傳輸延遲獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸成功率。
　　3.針對城市區(qū)域?qū)ふ彝＼囄环浅＠щy這一事實(shí)，提出了一種VANETs中不依賴于基礎(chǔ)設(shè)施的智能停車導(dǎo)航方法IPARK(Intelligent Parking Guidance Scheme)。IPARK中，停放車輛形成的簇自動生成停車場內(nèi)部地圖，并實(shí)時監(jiān)控各停車位的占用情況，從而為尋找車位的車輛提供