基于机会网络的消息传输系统

机会网络不需要源节点和目标节点之间存在完整链路,利用节点移动带来的相遇机会实现通信,是目前的研究热点之一。设计了一种基于机会网络的信息采集与消息传输系统BlueChat。一方面,系统采集节点相遇信息,构建路由信息表,并且可以作为机会网络中节点移动轨迹建模、社团划分、消息转发策略研究、网络QOS研究等的原始数据;另一方面,系统可以采用不同的消息队列管理策略,通过节点的移动,以“存储-携带-转发”的路由模式实现节点间消息的传输。通过对系统进行连续3个月,50个以上节点,长时间、大规模的测试,并分析采集到的数据,得出消息交付率在95%以上,满足特殊情况下的节点通信需求。     

一种基于网络编码的机会社会网络路由算法

为了解决机会社会网络中数据传输成功率低、平均传输延迟大等不利因素,文章提出一种基于网络编码的机会社会网络路由(OSN-NC)算法,OSN-NC路由算法的中间节点只将目标节点相同的编码数据包进行再次编码,因此这样可以降低全局编码系数数量和高斯消元的复杂度,增加数据传输的可靠性。社区内我们采用PROPHET和网络编码相结合的消息传输策略,将编码数据包传输给网络中相遇概率值更大的下一跳转发节点,直到遇到目标节点。在社区间我们选择累积相遇概率值大的节点作为编码节点完成消息的转发,直到遇到具有相同社区的中间节点后采用社区内消息传输策略。仿真结果表明,OSN-NC算法在提高网络吞吐量和数据传输成功率、降低平均传输时延等方面具有明显的改善。     

基于社区的机会网络中能量有效消息传输

针对机会网络中消息转发的特点,综合考虑节点移动的社区特性和能量有效传输策略,提出基于社区的能量有效消息转发算法（EEMF）,将节点的剩余能量与节点间的相遇概率作为消息是否转发的关键因素,并在社区内和社区间采取不同的消息转发策略,在提高消息传输成功率的同时,降低网络负载,减少节点能耗,延长网络的生命期。仿真实验结果表明,该算法与PRoPHET, MaxProp, CMTS, CMOT等经典算法相比,达到了预期的效果。     

节点转发消息能力动态估计的缓存替换策略

机会网络中的节点以“存储-携带-转发”的方式完成消息转发,消息需要在中继节点缓存较长时间以等待通信机会,高效的缓存替换策略能够提高有限缓存空间的利用率。提出一种基于节点转发消息能力的自适应缓存替换策略。通过动态地感知当前的消息传输状态,并根据其在此节点中的停留时间和消息转发状态,估计节点对该消息的转发能力,进而调整消息的转发以及删除优先级。结果表明所提出的缓存替换策略能够有效提高消息的成功投递率,并大幅度地降低网络负载率。     

基于预测的机会车载网络中继选择策略研究

为了应对DTN网络的动态连通特性,现有路由策略常常利用“携带-转发”消息传输技术,通过推测未来相遇机会选择消息中继路径.但这种机会数据传输方式的效果具有偶然性.对中继选择策略的性能进行实证性研究,以获得关于中继效率不确定性特征的基本认识.首先,介绍一种基于剩余延迟比较的机会中继选择策略,该策略以移动节点对之间的历史联系记录和最近相遇以来的经历时间为基础,估计消息的直接转发剩余延迟,通过比较剩余延迟选择合适的中继节点;由于仅使用本地信息,该策略的运算和通信开销小,并且易于实现;其次,在基于大规模实际车辆移动轨迹的车载DTN环境中,对机会传输的中继效率进行经验性研究.主要关注的问题是:基于推测所选择的中继能够使得端到端传输延迟降低的概率是多少?恰当选择的中继节点可以降低的延迟比例是多少?这种实证性的研究对于未来机会车载网络中的协议设计和应用推广有着重要的实际价值.     

移动社会网络中基于活动的消息机会转发

针对移动社会网络中节点移动形成的成簇特性和节点参与活动表现的周期特点,提出了一种基于活动的消息机会转发算法（activity-based message opportunistic forwarding,简称AMOF）.算法思想是：当消息携带节点与目的节点存在相同活动时,选择消息交付概率高的中继节点转发消息;当消息携带节点与目的节点不存在相同活动时,选择消息间接交付概率高的链路来转发消息.仿真结果表明,与经典路由算法（如Epidemic,PRoPHET,CMOT和CMTS）比较,所提出的路由算法不仅能够提高消息的传输成功率,还能有效地降低传输时延和网络负载.     

基于消息冗余度动态测算的数据机会转发策略

针对由移动传感器节点组成的移动传感器网络数据转发能耗高、有效性低等问题,提出了基于消息冗余度动态测算的数据机会转发策略。该策略结合节点与sink间位置关系、运动模式、剩余能耗等局部信息构建三维特征向量来描述节点转发消息的能力,并利用预期的消息成功传输到sink的概率和节点当前的机会概率动态调整消息冗余度,使转发消息的机会概率越低转发冗余度越高,反之亦然,以此在提高消息成功传输率的同时控制消息副本数,进而降低网络平均能耗。与直接传输和原路返回机会数据转发相比,新策略传输有效性高、能耗低,更适合移动传感网,符合移动传感网对数据转发策略高有效性、低能耗、延时容忍的要求。     

机会移动传感网中基于感知方向的数据收集

机会移动传感网中数据收集策略既要保证传输成功率、减小网络开销,也要尽量降低传感器的能量消耗,从而延长网络生命期。遵循简单实用的原则,提出了基于方向感知的数据收集策略(Data Gathering based on Perceptive Direction,DGPD)。当两个传感器相遇时,以距离它们最近的Sink节点为参照点,分别计算各自的感知方向。把感知方向作为一个重要参数来确定两个相遇传感器的消息转发路由,把消息转发给更有利于接近Sink节点的传感器,从而提高数据收集成功率,减少过多的消息转发。模拟实验结果表明,这种策略可以有效地完成数据收集,并获得较高的网络性能。     

车载传感网中基于群特性的MaxProp路由协议改进

车载传感网中信息传输面临的主要难题是网络间歇性连通和拓扑高度动态变化,以往常常采用机会转发的思想设计路由协议来解决此难题。但现有的机会路由协议忽略了网络中部分车辆节点具有群组移动的特点,从而导致协议在群组移动场景下的性能急剧下降。为此,通过对最大相遇概率路由进行改进,提出了一种基于群特性的MaxProp路由协议。该协议利用群组内成员节点之间极好的连通性,通过群内消息扩散,间接提高群内节点与群外节点之间的相遇概率,从而增加了消息转发机会。并在ONE仿真平台上,与其他几种经典的机会路由协议相对比,改进后的MaxProp路由协议在消息传输成功率、网络开销比方面具有明显提升。     

机会网络中的消息传输路径特性研究

高效的消息传输机制是机会网络的核心问题.在对CRAWDAD公开发布的Trace数据进行深入分析的基础上刻画了机会网络中的消息传输路径特性.节点的相遇时间分析指出节点间存在明显的聚集性,少量的节点相遇对网络的连通性和消息传输成功率起决定性作用.为分析该特性对消息传输路径的影响,构造了机会网络的时间演化图TEG(time evolving graph)模型以计算任意节点对间的消息单拷贝最小延迟路径(single copy minimal delay path,SC-MDP).结果表明网络具有典型的"小世界"特性,即大多数消息平均通过较短路径可达目的节点.结论指出,探测并利用发生次数较少但对网络连通性具有重要影响的节点相遇进行消息转发,能够有效降低网络的传榆代价和提高传输成功率.