移动机会网络数据转发与拥塞控制技术研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:q3356367
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着智能终端设备的广泛普及以及近年来物联网技术不断发展,在非全连通网络环境下节点间数据传输逐渐增多,传统单跳接入点通信方式难以满足“物物互联”的通信需求。无线多跳通信方式具有分布式结构、组网方便以及易拓展等特点,将成为未来“智慧城市”中物与物、人与人以及他们间相互连接的主要通信手段。在通信链路间歇式连通模式下,节点之间稳定通信难以保证,通常采用节点间机会接触进行数据传输。机会传输机制采用“存储-携带-转发”的方式,因其传输方式不依赖网络拓扑信息的特点,因此在应对节点间通信链路不连通或者无法保证传输稳定性的条件下,可以满足各种极端情况下的信息传输需求。相比传统Ad Hoc网络,机会网络能更好地保证移动端链路不连通场景下数据转发需求。机会信息传输路由协议作为组网的基础技术,如何设计高效、稳定的路由传输机制以及如何在网络资源有限条件下,合理调度信息传输,控制网络拥塞是提高数据转发性能的关键,也是机会网络研究的核心。随着智能终端由人携带,考虑人的社交因素为路由协议设计依据,逐渐成为信息机会传输的研究热点。由于节点的移动性、传输能力以及传输方式的不同,导致节点具有不同的扩散能力,使得传统方法无法捕捉信息扩散的过程。本文采用流行病传播模型模拟机会网络中信息扩散行为,从理论上对不同环境下移动机会网络路由协议性能的影响进行分析,为后面不同形式的数据机会转发协议设计提供理论基础。然后在机会网络中加入具有大缓存容量和高速信息传输链路的超级节点,同时建立数学模型并分析其对机会网络数据传输路由性能的影响。最后针对具有副本数控制的路由模型进行理论分析,并建立基于改进布隆过滤器的流行病路由模型,经仿真验证通过引入布隆过滤器有效地减少了副本数,并减轻网络开销。不同于以往机会传输中广泛采用多副本拷贝会加重网络开销的信息转发机制,本文结合社会网络中人的社交特征,挖掘移动节点社会属性,设计分布式机会数据转发策略。从具有自私节点的(节点间非全合作)多社会属性激励数据转发路由、不含自私节点的(节点间全合作)具有社团结构的数据转发路由和基于基础设施的数据分流调度及拥塞控制三方面以提高机会网络数据转发性能着手开展研究,主要的研究内容如下:首先,移动节点通常存在多种联系信息,导致节点间信息转发也会受到多种联系信息的影响。本文通过结合人们在社会网络中不同的特性,从地理相似性、社会相似性和兴趣相似性三方面的社会特征选择最优中继转发节点建立更加稳定、高效的数据转发策略。为了防止过多的副本拷贝数对通信系统的开销,提出副本控制机制,从而有效减少副本拷贝数数量。针对机会网络中存在自私节点时,基于罗宾斯-斯坦尔讨价还价博弈模型建立采用虚拟货币激励模型,促进自私节点帮助转发数据。结合节点的个人自私性、社会自私性以及节点资源联合建立博弈方程式。采用动态时间控制机制对影响信息转发的社会特征进行分析和控制。基于真实数据集的仿真实验结果表明,所提出的GSI-IR路由在到达成功率、平均时延等指标优于所对比的其他机会路由。其次,由于人的移动行为具有一定群聚性,团体内的人们更易相遇的特性。研究发现在具有社团结构的数据转发过程中,社团结构划分以及中继转发节点的选择对路由性能产生重要影响。本文采用复杂网络社团检测概念,对处于网络中节点进行社团结构划分。提出具有高社团结构划分效率和精度的半监督非负矩阵分解方法,对网络中节点进行划分。在中继节点选择上采用进化动态中心性来评价节点相遇频率重要性对社团内中继转发节点进行选择,并结合相对节点中心度对社团间信息转发的中继节点进行筛选。通过提出的SACR路由算法和其它三种经典机会网络路由算法分别在到达成功率、平均时延和平均转发跳数等指标进行对比。仿真结果表明,SACR路由算法在到达成功率、平均时延和平均转发跳数优于其它几种路由算法。最后,面对数据流量开销过多对蜂窝网络负担过重以及智能终端有限的数据处理能力和能耗问题,针对基础设施协助机会网络数据转发问题,结合移动边缘计算对数据进行分流并进行数据包调度处理。首先分析了移动边缘计算系统的时延和能量消耗。对传输到云服务器的任务提出可以由低优先级依据概率跃升到高优先级的PBP调度机制,从而减少MEC系统的能耗和时延。同时提出移动用户终端选择算法,以完成移动终端对是否本地处理任务或上传到MEC处理任务的决策。为了有效解决多目标MEC系统开销,采用改进的磷虾群元启发式算法IKH对系统开销目标函数进行求解。实验结果表明改进的IKH算法相比原磷虾群算法KH,具有较强的全局搜索能力的同时,也拥有较快的收敛速度。仿真结果表明所提出的PBP机制有效的降低MEC系统能耗和减少时延,同时也验证了解决多目标函数改进的磷虾群优化算法IKH的有效性和可行性。
其他文献
现今无人机技术已充分运用到了军事、商业和科研各个领域,无人机的编队控制也成为一个热门的研究课题。在对生物系统的观察过程中,科学家们发现了许多编队运动的优点:大雁组成人字形梯队南飞以减少阻力,鱼群通过编队提高游泳和捕食的效率等。无人机的编队运动是由大量无人机组成一个特定的几何形状进行的协同运动。无人机的编队运动相对于单一个体运动而言拥有更高的效率,更强的稳定性和鲁棒性,更有利于执行高强度的任务,例如
焊接作为一种常见的金属连接手段,广泛应用于汽车、航空航天等各类工业制造领域。熔深、焊宽、焊高作为焊缝熔核的重要几何参数,是保证焊接质量的重要指标。由于焊缝区域结构复杂、形貌不规则,目前针对焊缝熔核参数进行检测的研究都存在一定的局限性。针对这一状况,本文提出了基于弱磁技术的焊缝熔核尺寸检测方法,并研制了相关设备。本文首先阐述了焊缝熔核尺寸弱磁检测原理,结合毕奥-萨伐尔定律提出焊缝熔核尺寸计算方法;其
碳纳米管具有高强度、高导热性,高导电性等优异性能,是21世纪备受瞩目的新材料。碳纳米管纤维是碳纳米管在宏观尺度上的组合,在结构材料与功能材料等领域有着良好的应用前景
宗教与科学的关系是学界研究的热点问题,二者之间存在极其复杂的关系。本文以科技史为切入点,以时间的线索展开宗教与科学在不同发展时期的动态关系,参照宗教与科学关系的观
文章介绍了北京交通大学与瑞典隆德大学、北京大学和河北建筑工程学院四所院校在张家口老火车站地区的一次国际联合工作营教学活动。该教学以数据化设计为主要的工作方法,创
根据各类公共交通优先设置形式的声环境特性,选择道路公交专用道(BUS)、道路交通快速公交系统(BRT)、高架地铁(MR)、高架轻轨(LR)和高架低速磁悬浮(LM)进行声环境评价比选研究.首先分析
中国多年来的对外开放政策使得外商直接投资在国内经济发展中的作用日益凸显,然而自身发展的结构性调整和外部减排压力要求我们理清其对碳生产率的影响。文章首先对2000~2012
历史地图是由历史学家根据初中历史教学需要编制而成的,学生可以利用历史地图中的符号、线条、颜色等简明的历史语言,进行历史事件的再现,整理历史线索。历史地图在初中历史
2018年是改革开放40周年。40年来,经过艰苦奋斗,中国发生了翻天覆地的巨变,取得了年均经济增长率9.58%的巨大成就,可谓前无古人,堪称奇迹。探析和明了当代中国经济发展奇迹,