面向移动机会网络的数据分发算法研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ldkkkkk54
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移动智能设备可以通过蓝牙、WiFi等技术实现短距离无线通信,机会通信的移动机会网络(MONs)是一种在通信链路间歇式连通的情况下,利用节点移动所带来的接触机会实现数据传输的自组织网络。移动机会网络能够较好地改善现有生产生活方式,在偏远地区的通信、车载网、数据卸载等方面都有着良好的应用前景,得到了国内外大量学者的广泛关注。然而,由于MONs中移动节点连接的间歇性,数据采用“存储-携带-转发”模式进行多跳传输。数据分发作为移动机会网络中数据共享和传递的重要手段,因此,如何设计移动机会网络中高效的数据分发机制具有重要的研究意义。当前的数据分发算法主要是针对如何提高数据分发的效率而忽略网络的开销和能耗,同时很少考虑到真实无线环境下链路的干扰问题和节点的自私性。无线干扰不仅会严重消耗节点的能耗同时也会中断数据传输过程从而降低数据的传输率,而节点的自私性则会导致网络中节点不参与数据的合作转发过程,此外,节点的能耗过高会导致网络的生存时间严重缩短。针对上述问题,本文首先提出了适用于不可靠链路下的高效数据请求广播算法;接着从节点自身能耗情况和人类移动社会性两个角度提出一种基于节点能量感知和社会属性的数据分发算法;最后针对自私性移动机会网络,设计一种基于合作博弈的代价感知数据分发算法。本文的主要工作和贡献如下:1)提出了移动机会网络中不可靠链路下数据请求广播算法。针对移动机会网络中不可靠链路下传统数据请求广播算法中节点高能耗问题,提出了两种不同的改进算法。第一种改进算法通过减少节点之间的重复的连接从而减少节点不必要的能量消耗;第二种改进算法考虑到数据请求包的转发次数来采用自适应的广播时间间隔从而节省节点广播资源的消耗。2)提出了移动机会网络中基于能量感知和社会属性的数据分发算法。针对现有的移动机会网络中数据分发中未考虑节点的能耗或者仅考虑节点间的相似度从而导致网络生存时间过短的问题,提出了基于能量感知和社会属性的数据分发算法。首先,提出了节点和数据包之间的相似度的度量方法,进一步考虑节点剩余能量来建立效用值函数,通过节点的中心度来为合适的中继节点分配合理的数据包副本数量。此外,还提出一种高效的数据包队列管理规则,通过考虑数据包的转发次数和TTL计算数据包的优先级从而决定数据包的转发次序。3)提出了移动机会网络中基于合作博弈的代价感知数据分发算法。针对移动机会网络中节点的自私性导致网络中数据传输率低的问题,提出基于合作博弈的代价感知数据分发算法。首先,模拟现实中数据的时效性,提出了数据包价值评估函数,让数据包的价值随着时间增加而呈指数下降。其次,提出节点了收益函数,主要包括直接收益和间接收益函数。然后,提出了数据包的转发代价感知函数,进一步提出了节点效用值函数。最后,提出了节点之间基于合作的数据包交换策略。基于真实数据集的仿真实验表明,本文研究的移动机会网络中数据分发算法能够有效地提高数据分发的效率和平衡开销与时延,为未来移动机会网络的应用奠定了坚实的基础。
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