一种基于物理-社交感知和支付激励的D2D多播内容共享策略

面向大规模用户的多媒体业务尤其是在线视频业务正呈现爆炸式发展的态势,D2D(Device-to-Device)多播内容共享技术被认为是一种可以有效应对大规模用户海量数据分发的关键技术。但目前关于D2D多播内容共享的研究多集中在如何提高系统的能量有效性上,对于系统数据速率和的研究不多,而系统数据速率和是反映系统能否高效分发内容的一个重要指标。为了建立一个贴近实际场景的用户模型并实现高效内容分发以减轻基站负担并提高资源(频谱和能量)利用效率,文中提出一种基于物理-社交感知和支付激励的D2D多播内容共享策略。首先,根据实际场景的限制对D2D多播通信进行建模,把模型的应用场景扩大到人流集中的高速内容共享的“热点”地区和不利于基站直接传输数据(如抗震救灾时)的大规模搜救行动的“盲点”地区。随后,以有效降低基站负载和应对海量数据分发为目标,提出以多约束条件下系统等效数据速率和为目标函数的优化问题,通过引入支付机制激励用户作为簇头为其他用户提供共享内容,通过引入基于兴趣相似度的社交关系来提高资源利用效率并降低用户支付代价。最后,提出簇头选择-簇形成算法来求解上述问题。在簇头选择算法中,在考虑用户数据速率阈值限制的同时,引入基于用户兴趣相似度的社交关系;在簇形成算法中,采用了一种增益定义与“联盟”内涵高度契合的集中控制式的联盟形成博弈模型。仿真结果表明,与相关同类策略相比,所提策略在等效数据速率和与实际数据速率和两项指标上的性能得到了显著提高,同时证明了该策略适合大规模用户的网络。     

能量捕获无线传感网的信道质量和能量感知高传递率多播方案

能量捕获无线传感器网络(EH-WSNs)由于可以无限期持续工作而具有非常广泛的应用前景。目前已有的EH-WSNs单跳多播方案存在以下问题:没考虑到链路质量会动态变化、节点储能易发生溢出而浪费能量等。提出了一种高传递率、高能效的EH-WSNs单跳多播方案。该方案采用纠删码,综合考虑节点当前储能、能量捕获速率以及当前信道质量等3方面因素,分析出当前待接收数据块的正确接收数据包数目期望值,只有当该期望值大于等于一定值时或者如果不接收该数据块则将发生储能溢出时才接收该数据块,有效地降低了信道质量差造成数据块接收失败和节点储能溢出的发生频率,高效利用极其有限的捕获能量。仿真结果表明,相比已有方案,本方案能显著提高EH-WSNs单跳多播的数据包成功传递率。     

移动机会网络组播路由的研究进展

在移动机会网络中,节点进行机会式的连接通信,该方式被广泛应用于移动社交网络、车载智能网络、移动自组网络等场景中。移动机会网络群组通信在抢险救灾、社区消息分发及智能交通等领域具有极高的应用价值,组播路由技术是其关键技术之一。将移动机会网络组播路由分为传统组播路由和智能组播路由两类,重点介绍了智能组播路由的研究现状,并采用通用的性能指标对各组播路由策略进行了比较分析。分析结论为:智能组播路由由于考虑了移动机会网络的社会特性、节点缓存、能量及安全等特性,因此具有较好的综合性能。最后展望了组播路由在大数据缓存管理、群组安全策略、车载自组网及动态感知方面的研究前景。     

端到端通信中基于时间转换能量采集的计算迁移方案

在端到端（D2D）通信网络中,为提高移动云计算的有效性,提出了一种基于时间转换能量采集的计算迁移方案。首先,一个流量受限的智能移动终端把其需要迁移的计算任务通过D2D通信以射频信号的形式发送给一个能量受限的智能移动终端,后者利用时间转换方案对接收信号进行能量采集。然后,能量受限终端会为流量受限终端中继任务到云端服务器付出额外的流量消耗。最后,所提的方案被建模为一个最小化终端能量与流量消耗的非凸优化问题,通过优化能量受限终端的时间转换因子、采集能量分配因子以及流量受限终端的传输功率,最终获得了最优方案。仿真结果表明,相比于非协作方案,所提方案通过互惠协作进行计算迁移能有效地减少终端的匮乏资源开销。     

无线网状网多源多径组播P2P流媒体分发

由于无线网络相邻链路间信号相互干扰,无线网状网中P2P流媒体分发不能直接利用现有有线网络P2P流媒体分发的调度算法.为提高无线网状网P2P流媒体分发质量,通过引入流媒体传输率失真模型和组播无线信号干扰模型,提出一种跨层多源多径组播调度策略,并采用改进的遗传算法对该策略进行实现.与多源多径单播调度算法相比,由于多源多径组播调度算法利用了无线网络实质采用广播方式传输数据的特点,能有效的减少流媒体数据传输冲突概率.仿真实验表明,多源多径组播调度算法更能有效的提高无线网状网P2P流媒体分发质量.     

无线传感器网络中一种基于虚拟MIMO多播的多跳传输策略

虚拟MIMO技术能够有效减少信道衰落对无线链路的影响,节省无线传输时的能耗.结合MIMO多播和LEACH协议,提出新的虚拟MIMO多跳传输策略(VMMM),由于该策略避免了多跳数据转发时的簇内广播过程,从而提高整个网络的能量有效性.为优化该传输策略的性能,本文对VMMM策略的能耗进行建模分析,并在此基础上通过联合优化以确定满足最小能耗时的网络参数.仿真结果表明,与已有的虚拟MIMO多跳传输策略—vMISO协议相比,VMMM策略能够显著提高网络的能量有效性,有效延长网络生存时间达50%以上.     

多射频多信道自适应波束天线自组网最小化能量组播启发式算法

为解决能量约束的无线自组网最小化能量组播问题,建立了多射频多信道自适应波束天线方式(MR-MCAAs)实现的多波束天线通信模型,进而给出MR-MCAAs多波束天线自组网最小化能量组播问题的形式化定义,然后提出解决该NP-难问题的一个启发式算法。该算法提出两种可能的波束重新分配策略以优化每个节点的波束分配和波束发射方案,并构建基于MR-MCAAs多波束天线的最小化能量组播树。该算法的时间复杂度是O(n3logn),其中n表示网络中的节点数。仿真结果表明：与单波束定向天线相比,2-波束天线最小化组播总能耗减少了59%～72%。     

基于社交意识和支付激励的D2D协作传输策略

在D2D协作传输场景下,传统的协作方案忽略了节点的自私性及在每个时间点个性化需求的差异性,导致D2D用户配对成功率较低。为了解决上述问题,提出一种基于社交意识和支付激励的D2D协作传输策略。具体地,首先利用物理层终端用户间相遇的历史信息,计算不同时刻用户间的社会关系强度;接着通过节点属性、节点对内容兴趣度计算出内容对节点的重要程度;其次该方案采用熵定义用户服务属性等级,根据节点对内容的不同服务属性等级对不同服务主体进行区别定价,以激励自私节点参与协作;然后用以上因素来构造效用函数,使系统总效用最大化;最后采用模拟退火算法求解从而得到一个稳定的协作传输策略。仿真结果表明,所提策略可满足不同时间段终端个性化需求,有效提高用户满意度和吞吐量。     

基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议

在基于查询的无线传感器网络中,组播技术的应用可大幅减少传感器节点的能量消耗,延长节点寿命.针对大型无线传感器网络组播协议性能不高,且易遭受攻击等问题,提出了基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议.该协议主要运用Steiner树与分簇网络的思想,将Steiner树的高效性与簇的高扩展性相结合,提高了无线传...     

Optimal Content Location in Multicast Based Overlay Networks with Content Updates

The architecture of overlay networks should support high-performance and high-scalability at low costs. This becomes more crucial when communication, storage costs as well as service latencies grow with the exploding amounts of data exchanged and with the size and span of the overlay network. For that end, multicast methodologies can be used to deliver content from regional servers to end users, as well as for the timely and economical synchronization of content among the distributed servers. Another important architectural problem is the efficient allocation of objects to servers to minimize storage, delivery and update costs. In this work, we suggest a multicast based architecture and address the optimal allocation and replication of dynamic objects that are both consumed and updated. Our model network includes consumers which are served using multicast or unicast transmissions and media sources (that may be also consumers) which update the objects using multicast communication. General costs are associated with distribution (download) and update traffic as well as the storage of objects in the servers. Optimal object allocation algorithms for tree networks are presented with complexities of O(N) and O(N ²) in case of multicast and unicast distribution respectively. To our knowledge, the model of multicast distribution combined with multicast updates has not been analytically dealt before, despite its popularity in the industry.     

一种基于跨层功率控制的Ad hoc网络路由算法*

在无线Ad Hoc网络路由协议中引入功率控制不但可以降低网络能量消耗,同时还能改善网络的吞吐量、投递率等性能,已成为当前Ad Hoc网络的一个研究热点.本文提出了一种基于跨层功率控制的按需路由算法CPC-AODV(Cross-layer Power Control Ad hoc On-demand Distance Vector).算法按需建立多个不同功率级的路由,节点选择到目的节点最小功率级的路由来传递分组,并对网络层的数据分组、路由分组和MAC层控制帧的传输采用不同功率控制策略来降低能量消耗.仿真结果表明:算法有利于降低通信能量开销,延长网络寿命,提高网络投递率及改善网络时延.     

基于概率模型的E-2D Mesh网络容错性分析

研究了太比特路由器核心交换网络拓扑的一种新结构-E-2D Mesh.提出一种计算E-2D Mesh网络连通率的新方法.证明了当网络结点失效率控制在0.66%以下时,具有四万多个结点的E-2D Mesh网络可保持不低于99%的连通率,且在同等规模条件下,E-2D Mesh网络结点容错率至少是Mesh网络的11.09倍.研究结果表明,该方法在计算E-2D Mesh网络连通率时显示出较强的生命力且能够用于研究其它层次的网络和其它网络通信问题.     

基于能量优化的Ad hoc认知无线电网络组播路由启发式算法研究*

提出了两个Ad hoc认知无线电网络中基于能量优化的组播路由启发式算法。一个是基于经典的最短路径树的组播算法（shortest path tree algorithm,SPTA）,另一个是基于能量函数的组播启发式算法(energy function based heuristic algorithm,EFHA)。这两个算法都在考虑了认知无线电网络特性的基础上建立能量优化的组播树,从应用例子可以看出, EFHA算法明显优于SPTA算法,并且复杂度较低。     

基于最小生成树的传感器网络能量均衡组播协议

为了均衡无线传感器网络中节点的能量消耗,进而达到延长网络生命周期的目的,提出一种基于最小生成树形成虚拟主干树的能量均衡的组播路由算法.该算法在选择转发节点的过程中,综合考虑前向转发区域内的节点的位置及能量信息,并引入修正因子及路径封锁技术.仿真实验表明,该算法能够有效的均衡传感器节点的能量消耗,延长网络的生命周期.     

无线传感器网络中基于分层的非均衡分簇算法

降低网络能量消耗、延长网络寿命是无线传感器网络设计的重要目标,分簇是实现该目标的主要方法之一。针对矩形传感器网络,提出一种基于分层的非均衡分簇算法。算法根据节点的能量消耗情况计算出了每层的宽度,可以有效实现网络的能耗均衡。将非均衡分簇算法与LEACH协议进行了比较,仿真实验表明:基于分层的非均衡分簇算法可以更好地实现能耗均衡,能有效延长网络的寿命。     

M ANET网络中节约能量的组播路由协议

从平衡节点能量消耗的角度出发,考虑无线广播的特性,提出了一种新的节约能量的组播路由协议。基本原理是,利用Wireselthier等提出的最小增量的思想,考虑不同节点能量消耗的不平衡,提出一种节约能量的multicast树构造算法,在使网络的总能量消耗减小的条件下实现节点能量消耗的分布平衡。协议通过区域预测机制来维护multicast树。     

无线蜂窝网中用于D2D多播簇的高效多播方案

在无线蜂窝网中使用设备到设备(Device-to-Device,D2D)通信技术,可以有效卸载基站的流量。文中研究基站到某个小区域(如一幢办公楼)内多个设备的基于D2D通信的高效数据多播,提出了一种基于D2D通信的包接收率(Packet Reception Ratio,PRR)和包平均转发次数(Average Packet Retransmission times,APRT)可控的多播方案,并分别以PRR下限约束下的APRT最小化(PRR constrained APRT minimization,APRT-M)和APRT上限约束下的PRR最大化(APRT constrained PRR maximization,PRR-M)为目标,最优化中继节点最大转发次数。相比于传统方案,所提方案可显著降低BS的多播负载。APRT-M方式以尽可能降低PRR(但不小于给定值)为代价来最小化APRT,而PRR-M方式以尽可能增大APRT(但不大于给定值)为代价来最大化PRR。     

机会网络中基于能量消耗的缓存管理策略

为了减少机会网络中节点的能量消耗,均衡各节点之间能量使用情况,延长网络寿命,提出基于能耗的缓存管理策略。在节点缓存空间有限的情况下,所提出的算法根据周围邻居节点能量的使用情况,动态调整节点用于缓存转发消息空间的大小,从而减少节点在存储-转发过程中的能量消耗。同时,为了避免传统休眠机制的能耗路由算法中由于目的节点休眠而导致消息投递失败的情况,引入了新的Inactive节点状态。实验仿真表明,与定时休眠机制的能耗算法比较,采用基于能量消耗的缓存管理策略能够使得机会网络中所有节点的整体能耗降低50%左右,并且节点之间能耗的标准差降低80%以上。     

Hierarchical agent-based secure and reliable multicast in wireless mesh networks

We propose and analyze a hierarchical agent-based secure and reliable multicast (HASRM) algorithm for efficiently supporting secure and reliable mobile multicast in wireless mesh networks, with design considerations given to minimize the overall network cost incurred by reliable multicast packet delivery, mobility management, security key management, and group membership maintenance. HASRM dynamically maintains a group of multicast agents running on mesh routers for integrated mobility and multicast service management and leverages a hierarchical multicast structure for secure and reliable multicast data delivery. The regional service size of each multicast agent is a key design parameter. We show via model-based performance analysis and simulation validation that there exists an optimal regional service size that minimizes the overall communication cost and the optimal regional service size can be dynamically determined. We demonstrate that HASRM under optimal settings significantly outperforms traditional algorithms based on shortest-path multicast trees extended with user mobility, security, and reliability support. We also show that a variant of HASRM is superior to a recently proposed multicast algorithm for secure group communication in wireless mesh networks.     

层次型无线传感器网络节点布置方案的研究

对于大规模层次型的无线传感器网络,越靠近sink的节点,数据转发量越大,能量消耗速度越快,因此节点的密度分布状况对整个网络的生命期有着很大的影响。对层次型无线传感器网络的节点能耗分布状况和密度分布状况进行了分析,提出一种适合于大规模网络的节点布置方案。通过与均匀布置方案相比较,提出的方案能够使网络生命期得到很大的延长。