機會網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、機會網(wǎng)絡(luò)是一種不需要源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點之間存在完整的通信鏈路，利用節(jié)點移動帶來的相遇機會實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的自組織網(wǎng)絡(luò)。作為一種全新的組網(wǎng)方式，它突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對于延遲和傳輸率的限制，使得機會網(wǎng)絡(luò)在很多領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。其數(shù)據(jù)通信有著如下典型特征：1)節(jié)點移動頻繁，網(wǎng)絡(luò)常處于不連通狀態(tài)，數(shù)據(jù)端到端延時較長。2)數(shù)據(jù)傳輸強依賴于節(jié)點移動帶來的相遇機會，從而以刻畫節(jié)點相遇概率與時間周期分布的移動模型成為影響網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素。3)緩存空間需求

2、矛盾比MANET更加突出；由于數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中要滯留較長時間，使得中繼節(jié)點的存儲空間消耗較快。其對緩存容量有著更高的要求。
　　 機會網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)的研究難點在于如何在高延遲、低數(shù)據(jù)率的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下確保其效率與數(shù)據(jù)的可靠傳輸。由于機會網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采用“緩存-移動-轉(zhuǎn)發(fā)”的機制進行數(shù)據(jù)通信，這就需要對于協(xié)作緩存、緩存替換、路由以及支持移動性的底層通信協(xié)議等方面進行全面地考慮?；诖耍疚脑谔岣邤?shù)據(jù)分發(fā)效率和傳輸性能密切相關(guān)的算法和協(xié)議方面展開

3、研究，主要的工作和創(chuàng)新性成果包括：
　　 (1)基于刻畫相遇概率與時間周期分布的機會網(wǎng)絡(luò)節(jié)點移動模型，提出了一種機會網(wǎng)絡(luò)節(jié)點協(xié)作緩存優(yōu)化策略
　　 已有緩存策略研究并未將節(jié)點移動規(guī)律作為一個重要因素進行考慮，實際上在機會網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的移動規(guī)律影響著節(jié)點之間的協(xié)作關(guān)系與局部域的穩(wěn)定，并進一步影響著數(shù)據(jù)塊的有效性和可用性。為此，提出了一種以人為載體的機會網(wǎng)絡(luò)協(xié)作緩存優(yōu)化策略：HMP-Cache。深入研究了人類移動模式中節(jié)點運動

4、狀態(tài)與相對靜止?fàn)顟B(tài)下的特點，利用目標(biāo)地址匹配標(biāo)準來嚴格選擇協(xié)作緩存節(jié)點，對數(shù)據(jù)無用多跳轉(zhuǎn)發(fā)造成的影響進行有效控制；并采用同步Cache數(shù)據(jù)表來達到局部域內(nèi)緩存信息共享的目的，力求彌補單個節(jié)點緩存資源有限的不足，從而進行cache信息有效共享，以此達到充分利用各個移動節(jié)點有限的緩存資源，有效提高熱點數(shù)據(jù)命中率的目標(biāo)。
　　 (2)基于前述的協(xié)作緩存優(yōu)化策略，以節(jié)點與數(shù)據(jù)相關(guān)度為標(biāo)準，進一步提出了一種機會網(wǎng)絡(luò)節(jié)點緩存替換策略

5、　　 已有緩存替換策略工作大多是以數(shù)據(jù)的相關(guān)訪問信息作為替換標(biāo)準，如訪問次數(shù)，最后一次訪問時間，數(shù)據(jù)項尺寸大小等，以此來對數(shù)據(jù)項替換策略進行設(shè)計。而對于數(shù)據(jù)的有效性考慮不夠。為此，提出了一種新的節(jié)點緩存替換策略：ON-CRP，深入討論了節(jié)點移動模式對緩存區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)項“有用性”的影響，采用特定數(shù)據(jù)與特定節(jié)點的相關(guān)度來進行替換標(biāo)準的設(shè)計；同時將數(shù)據(jù)的訪問與更新頻率作為影響緩存數(shù)據(jù)有效性的重要因素進行了設(shè)計；并討論了齊夫分布在不同的參數(shù)取值情

6、況下對性能的影響。仿真實驗結(jié)果表明本文策略能夠有效降低數(shù)據(jù)的遠程訪問延遲，提高數(shù)據(jù)緩存命中率。
　　 (3)根據(jù)節(jié)點不同運動狀態(tài)，利用多因素綜合評判理論，提出了一種采用混合數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)行為的機會網(wǎng)絡(luò)路由算法
　　 目前已有的機會網(wǎng)絡(luò)路由研究絕大多數(shù)僅采用單一的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)行為來進行設(shè)計，并未結(jié)合節(jié)點運動狀態(tài)的改變來綜合考慮性能。同時，單一的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)行為往往并不能完全適用于現(xiàn)實環(huán)境。針對現(xiàn)有工作的不足，本文根據(jù)節(jié)點不同運動狀態(tài)進行

7、相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)行為設(shè)計，在節(jié)點正常移動狀態(tài)下，采用節(jié)點信任度，目標(biāo)地址匹配標(biāo)志，網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)來嚴格選擇有效的中繼節(jié)點以控制無用多跳轉(zhuǎn)發(fā)的影響和資源耗費，在節(jié)點小幅度往返移動的狀態(tài)下則采用有限洪泛來降低數(shù)據(jù)時延。在此基礎(chǔ)上提出了一種采用混合數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)行為的機會網(wǎng)絡(luò)路由算法，并且討論了算法的性能上下界。
　　 (4)基于無比率編碼理論，提出了一種改進移動狀態(tài)下數(shù)據(jù)傳輸性能的機會網(wǎng)絡(luò)MAC層通信協(xié)議
　　 由于機會網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的移動特性