社會化機(jī)會網(wǎng)絡(luò)消息轉(zhuǎn)發(fā)與協(xié)作機(jī)制研究.pdf

1、隨著移動智能設(shè)備的普及和功能的增強(qiáng)，多樣化手持與車載終端的廣泛應(yīng)用，無線通信需求的進(jìn)一步增加，無線網(wǎng)絡(luò)逐漸延伸到拓?fù)涓佣嘧儭⑿诺栏鼝毫拥膽?yīng)用環(huán)境中，這些場景具有節(jié)點(diǎn)分布稀疏、快速移動、通信能力受限以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)變化等特點(diǎn)，導(dǎo)致通信鏈路出現(xiàn)較高頻度斷裂，難以維持穩(wěn)定的端到端通信鏈路。針對這些問題，研究人員提出了可利用WiFi、Bluetooth、D2D(Device to Device,D2D)等無線通信技術(shù)構(gòu)建的異構(gòu)機(jī)會網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

2、，機(jī)會網(wǎng)絡(luò)不依賴固定的基礎(chǔ)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)消息前也不需建立端到端的路徑，而是通過節(jié)點(diǎn)接觸所帶來的通信機(jī)會，以“存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”的方式逐跳轉(zhuǎn)發(fā)消息。研究表明機(jī)會網(wǎng)絡(luò)具有“大世界，小世界”特性，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)動態(tài)聚集的特點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)以自組織的方式形成內(nèi)部聯(lián)系相對緊密而外部聯(lián)系相對稀疏的社區(qū)。這種充分考慮節(jié)點(diǎn)的社會屬性及其相互關(guān)系的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)即為社會化機(jī)會網(wǎng)絡(luò)。
　　隨著機(jī)會網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和研究的深入，其在社會機(jī)會通信、群智感知、災(zāi)難應(yīng)急、

3、便攜穿戴設(shè)備組網(wǎng)等領(lǐng)域都將發(fā)揮重大的作用，其研究將極大地推進(jìn)萬物互聯(lián)時(shí)代網(wǎng)絡(luò)通信智能化、泛在化、融合化的發(fā)展趨勢。
　　本文在社會網(wǎng)絡(luò)理論的思想下，以實(shí)現(xiàn)社會化機(jī)會網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)的消息轉(zhuǎn)發(fā)和多用戶的協(xié)作為主要目標(biāo)，以感知網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空狀態(tài)信息和用戶行為參數(shù)為手段，采用學(xué)習(xí)推理相關(guān)的數(shù)學(xué)模型、博弈論的經(jīng)典理論和方法等對機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境感知信息進(jìn)行分析和預(yù)測，在此基礎(chǔ)上研究適合于機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制、路由策略以及多用戶協(xié)作機(jī)制等關(guān)鍵技術(shù)。主要

4、研究成果包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
　?。?）針對機(jī)會網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律發(fā)生改變時(shí)對節(jié)點(diǎn)接觸機(jī)會預(yù)測不準(zhǔn)確的問題，通過研究機(jī)會網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動過程，建立節(jié)點(diǎn)移動過程的半馬爾科夫模型，給出節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的感知方法，提出一種節(jié)點(diǎn)狀態(tài)感知的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)消息轉(zhuǎn)發(fā)策略，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)節(jié)點(diǎn)移動特性變化的消息轉(zhuǎn)發(fā)能力，使其在網(wǎng)絡(luò)交付比率、開銷以及消息投遞延時(shí)等方面的性能均得到了提升。
　?。?）針對機(jī)會網(wǎng)絡(luò)存在局部連通子網(wǎng)的現(xiàn)象并如何利用其存在的局部連

5、通路徑的問題，通過對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B通性質(zhì)的研究，給出了網(wǎng)絡(luò)中穩(wěn)定局部連通子網(wǎng)的識別方法和局部路徑時(shí)效的感知方法，提出一種局部路徑時(shí)效感知的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)消息轉(zhuǎn)發(fā)策略。能夠有效提高消息成功投遞概率并大幅度地降低網(wǎng)絡(luò)延遲和網(wǎng)絡(luò)開銷。
　?。?）針對機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中多副本消息轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)量與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載之間的矛盾，采用基于社會壓力度量的分析方法量化節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系，充分考慮到節(jié)點(diǎn)之間的相遇頻率、連接總時(shí)長、連接平均時(shí)長以及間斷平均時(shí)長等因素對節(jié)點(diǎn)連接強(qiáng)度的影響并給出

6、了節(jié)點(diǎn)連接強(qiáng)度的評估方法，提出了一種消息副本數(shù)量自適應(yīng)的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)消息轉(zhuǎn)發(fā)策略，能夠有效降低了消息的投遞時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)開銷。
　?。?）針對機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的社會自私性會影響跨社區(qū)消息傳輸性能以及節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作能力的問題，以社區(qū)間的消息傳輸概率為基礎(chǔ)，建立節(jié)點(diǎn)的效用函數(shù)和狀態(tài)函數(shù)以此評估節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作狀態(tài)，根據(jù)微分博弈方法動態(tài)最優(yōu)化原理完成社區(qū)間中繼節(jié)點(diǎn)的選擇，提出了一種基于微分博弈的社會自私性激勵消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，能夠有效緩解機(jī)會網(wǎng)絡(luò)社會自私性所帶來