資源受限機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸.pdf

1、機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)(Opportunistic Network)是一種特殊的無線自組織網(wǎng)絡(luò)。憑借高度靈活的組網(wǎng)特性，機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)在在野外通信、應(yīng)急救災(zāi)、軍用通信、城市交通網(wǎng)絡(luò)以及星際通信等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　在機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的通信鏈路具有高度動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間往往沒有即時(shí)連通的通信鏈路。因此傳統(tǒng)無線自組織網(wǎng)絡(luò)中的基于端到端的通信機(jī)制無法直接應(yīng)用到機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中。而在機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，通常利用節(jié)點(diǎn)移動(dòng)形成的通信機(jī)會(huì)逐跳傳

2、輸信息，以"存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)"的模式實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間通信。針對(duì)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中特殊的傳輸方式，需要設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)的傳輸機(jī)制和算法來支持機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸。而要設(shè)計(jì)出優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，首先要深入的了解機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)，這需要我們對(duì)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行模型化的理論分析。同時(shí)考慮到機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)利用相遇機(jī)會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸帶寬有限，而移動(dòng)終端的能量、緩存等資源也往往是有限的。因此在本文中我們針對(duì)資源受限機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸建模與分析這一

3、問題展開研究，主要研究內(nèi)容與成果可以概括如下：
　　(1)在機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，鏈路持續(xù)時(shí)間是決定兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)數(shù)據(jù)傳輸能力的關(guān)鍵因素，已有的研究通常都假設(shè)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在與別的節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)能夠馬上發(fā)現(xiàn)相遇節(jié)點(diǎn)并建立通信鏈路，忽略了鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制對(duì)節(jié)點(diǎn)間鏈路持續(xù)時(shí)間的影響。針對(duì)這一問題，我們將通過理論分析得到鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制影響下，節(jié)點(diǎn)間通信鏈路持續(xù)時(shí)間的概率分布模型。利用該模型，我們將研究鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)中最大理論吞吐量和節(jié)點(diǎn)能量消耗的

4、影響，并在此基礎(chǔ)上提出一種最優(yōu)的鄰居發(fā)現(xiàn)掃描周期的選擇機(jī)制，讓節(jié)點(diǎn)能夠在滿足一定能量消耗限制條件下，選擇最優(yōu)的鄰居發(fā)現(xiàn)掃描周期以使得節(jié)點(diǎn)獲得的傳輸能力。
　　(2)在海上通信環(huán)境中，船只的移動(dòng)性和惡劣的海面狀況使得海上通信鏈路具有高度動(dòng)態(tài)的特性，這使得研究者考慮采用機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)來保證海上通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸性能。已有的研究中基本上都是通過仿真實(shí)驗(yàn)來研究海上機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。因此，我們將對(duì)海上航道中船只形成的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行建模及

5、理論分析，首先得到船只相遇的概率分布模型，并利用該模型分析船只到陸地基站的數(shù)據(jù)投遞率。在此基礎(chǔ)上，利用實(shí)測得到的船只航行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)海上機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并在此平臺(tái)上，驗(yàn)證得到的理論模型的正確性。同時(shí)，通過比較機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議與傳統(tǒng)端到端傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸性能，進(jìn)一步驗(yàn)證在海上通信環(huán)境中，采用機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸性能的提升。
　　(3)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的傳輸帶寬往往有限，許多研究者考慮采用網(wǎng)絡(luò)編碼來提高有限傳

6、輸帶寬的利用效率，提高網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸性能。在已有的研究中，研究者僅僅考慮了網(wǎng)絡(luò)中只存在一條編碼數(shù)據(jù)流的情況，并沒有考慮當(dāng)存在多條數(shù)據(jù)流競爭有限帶寬的情況。本文研究通過理論建模的方式，分析傳輸帶寬有限的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中基于隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼（Random Linear Network Coding，RLNC）的傳染?。‥pidemic）傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸性能，在分析過程中，我們考慮了網(wǎng)絡(luò)中存在多條編碼數(shù)據(jù)流競爭有限傳輸帶寬，因而相較于已有研究模

7、型，我們的模型具有更好的一般性及更精確。在此基礎(chǔ)上，我們將在多種不同的網(wǎng)絡(luò)場景下，比較基于RLNC的傳輸協(xié)議與傳統(tǒng)Epidemic傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸延遲，進(jìn)一步驗(yàn)證在機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸過程中采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)能有效的提高網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸性能。
　　(4)在機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸過程中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)常常需要存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)大量的數(shù)據(jù)包，這將占用節(jié)點(diǎn)大量的緩存并消耗大量的能量。因此在本文中，我們考慮利用概率前傳機(jī)制來限制機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，