基于社交圈划分与相遇时间预测的机会网络路由算法

在机会网络中,节点的行为模式会表现出一定的社交特征,节点往往因相似的移动模式和固定的活动范围,在动态异构网络中表现出一定的集群特性,形成一个个拥有相似社会特征的独特小团体.节点的社会属性表现出长期的稳定性,可以有效应用在路由中.针对这一思想,本文提出了基于社交圈划分和相遇时间预测的机会网络路由算法SCEP(Social Circle division and Encounter time Prediction).该算法关注两个节点形成的直接关系与节点的社会属性特征,定义了基于强社交关系的熟悉集合拓扑,基于熟悉集合的概念以分布式方式开发社区,节点社区的合并受某些规则的约束,并对过时节点进行拓扑剪裁.同时,本文基于节点间相遇的时间间隔序列建模,利用节点间相遇历史数据预测下一次通信的时间.消息的路由通过利用社区、亲密节点集和可预测的通信时间等因素来实现.仿真实验结果表明,与EpSoc,CARA,SAAD,Prophet、NBAPR这5种算法相比,SCEP的性能更好.

融合MAML和TGAT的机会网络动态链路预测模型

机会网络中由于节点频繁移动导致节点间的间歇性连接,导致网络拓扑结构会随时间不断发生变化,而采用离散时间切片的机会网络链路预测方法不能很好地刻画机会网络链路动态变化的演变规律.本文提出一种基于元学习框架的模型(METATGAT)来预测动态网络链接的变化情况,通过具有分层时间间隔和节点自适应的元学习者来提取网络动态演变的先验知识,并在元学习任务中设计一种采样注意力计算方式,来提升模型中图神经网络节点表征的计算效率.为了评估所提方法的有效性,本文选择Infocom05,Hyccups, Infocom06这3个真实的机会网络数据集进行验证,运用AUC和AP评价指标对所提方法与传统算法进行对比,结果显示所提方法能够有效捕获机会网络链路变化的一般知识,并且在链路预测准确率方面相比于传统算法有一定的提升.

基于ONE平台的机会网络路由协议仿真分析

从传输成功率、平均传输延迟和路由开销比率三个路由性能指标入手,利用ONE仿真平台仿真并分析了不同网络环境因素对机会网络几种典型路由协议的影响,为不同机会网络环境下路由协议的选取提供依据.仿真结果表明:各路由协议性能差异明显,其中Spray and Wait和MaxProp算法在各种仿真环境下都具有较高的传输成功率,且Spray and Wait算法路由开销比率较低.

非稳态拓扑下的机会网络分层模型

为了解决在消息敏感的机会网络中社团划分结果不可重用的问题,提出了一种与消息类型相匹配的机会网络分层模型.首先,将机会网络的物理节点集映射为与消息类型匹配的虚拟节点集,并以此为基础建立虚拟机会网络层;然后,在虚拟机会网络层上,建立虚拟节点集的社会关系;最后,对虚拟节点集的社会关系进行社团划分.实验结果表明:在消息数量相同的条件下,当消息序列中相邻位置消息的类型差异度分别为40%和100%时,在虚拟层上进行社团划分的时间与在物理机会网络上直接进行社团划分的时间相比分别减少约58%和89%;基于分层模型的社团划分的运行次数仅依赖于消息类型的数量,而不会随消息数量或消息序列中不同类型消息交错方式的变化而变化.

机会网络

大量具备短距离通信能力的智能设备的出现推动了无线自组网应用的迅速发展.但在许多实际应用环境中,节点移动、网络稀疏或信号衰减等各种原因通常导致形成的网络大部分时间不连通.传统的移动自组织网络传输模式要求通信源和目标节点之间存在至少一条完整的路径,因而无法在这类环境中运行.机会网络利用节点移动形成的通信机会逐跳传输消息,以"存储-携带-转发"的路由模式实现节点间通信,这种完全不同于传统网络通信模式的新兴组网方式引起了研究界极大的兴趣.首先介绍机会网络的概念和理论基础,并给出了当前机会网络的一些典型应用,然后详细阐述了机会网络研究的热点问题,包括机会转发机制、移动模型和基于机会通信的数据分发和检索等,并简要叙述了机会网络的通信中间件、协作和安全机制以及机会网络新的应用等其他研究问题,最后进行总结并展望了机会网络未来一段时间内的研究重点.

机会网络典型路由算法性能分析

通过对真实城市场景中行人移动行为的仿真,定量分析First Contact、Direct Delivery、Epidemic、Spray and Wait、Prophet和MaxProp6种机会网络典型路由算法在不同场景下的性能。在仿真过程中,以不同节点密度、不同节点移动模型和不同节点缓存大小设置多种场景,从传输能力、传输效率、网络资源开销和节点能耗4个方面对路由算法进行分析和比较。实验结果表明,节点移动模型、节点密度等因素会对路由算法产生显著影响,各路由算法在不同的场景下性能差距较大,每种算法都有其适用的特定场景。

一种基于社区机会网络的消息传输算法

由人携带的具有短距离通信接口的移动设备所组成的网络具有社区性质.当前机会网络中主流的多拷贝路由算法并没有考虑到节点的社区性质,如果将这些算法直接应用到社区机会网络中会造成传输延迟大、消息丢失率高等问题.针对这些问题,提出了一种基于社区机会网络的消息传输算法(CMTS),能够根据节点之间的通信频繁程度,自动将节点划分成不同的社区,自适应地控制消息的拷贝数量并依靠活跃节点将消息传输到目标社区.仿真结果表明,在延迟要求宽松的社区机会网络中,与Sprayand Focus算法相比,CMTS算法能够在保证较高消息传输成功率的同时,减少了约20%的消息转发次数,有效地降低了网络资源的消耗.

机会网络路由协议

在机会网络中由于网络稀疏、节点移动和通信范围等因素的影响,有可能出现网络分裂或节点脱网,源节点和目的节点之间不一定存在完整的端到端路径,这为路由协议的设计带来巨大挑战,此问题近年来引起了研究人员越来越多的关注。首先介绍了机会网络的基本概念、体系结构和特点等;然后阐述了机会网络路由协议研究的进展,概括了机会网络路由协议中的新机制,对现有路由协议进行分类并详述它们的基本原理;通过比较对各种协议的特点进行分析阐述,最后给出未来研究的方向。

无线网络中基于机会网络编码的加权广播重传

在无线广播网链路状态不同和丢包率高的条件下,基于机会网络编码的数据分发策略面临传输效率低和计算复杂度高的问题。针对这一问题,该文提出一种新的基于机会网络编码的加权广播重传(Weighted Opportunistic Network Coding Retransmission,WONCR)方案。该方案通过构建加权数据包分布矩阵(Weighted Packet Distribution Matrix,WPDM),在重传过程中采用新的调度算法进行编码数据包的选取,并将选取的数据包进行XOR编码后再重传。机会仿真结果表明,WONCR方案提高了传输效率,且计算开销较小,实现了无线广播网中高效、可靠的数据分发。

机会网络中能量有效的副本分布状态感知路由机制

针对机会网络中的节点能耗与消息扩散程度之间存在矛盾,基于节点能耗与副本状态感知的路由机制可以显著地改善资源受限场景的网络性能,综合考虑消息扩散程度与节点剩余能量,并结合节点相遇概率预测方法,提出能量有效的副本分布状态感知路由机制,为消息分布式地选择合理的中继节点。仿真结果表明,所提出的路由机制能够有效降低网络负载,并大幅改善消息投递率和平均时延性能。

移动机会网络路由问题研究进展

移动机会网络基于节点接触形成的通信机会逐跳转发数据,是满足物联网透彻感知与泛在互联的一种重要技术手段.机会路由作为实现间歇式连通环境下节点通信的基本方法,具有十分重要的研究意义,引起了研究人员的广泛关注.首先介绍了移动机会网络的概念、体系结构、典型应用以及所面临的一些挑战;然后详细阐述了机会路由算法的评价指标、设计需求与转发机制,并介绍了研究进展;最后,对机会路由未来的研究趋势进行了分析与展望.

机会网络模拟器ONE及其扩展研究

网络仿真是DTN网络研究的重要方法和手段。通过对ONE模拟器的开发背景、结构、功能及其应用的介绍,探讨与分析了基于Java环境的DTN网络模拟器ONE的扩展方法,进一步对ONE的不足之处进行了完善和改进,并通过仿真实验证实了改进的ONE对路由性能评价的影响。

机会网络中面向周期性间歇连通的数据传输

提出一种在机会网络中基于周期性间歇连通的数据传输策略PICD(periodic intermittently connected-based data delivery in opportunistic networks).通过有效利用节点间的周期间歇连通性改善数据传输性能.节点传输概率的计算则充分考虑了其与汇聚点间存在的间歇多跳路径,并将其与消息容忍的传输延迟相结合.首先,采用随机动态规划的方法建立与延迟相关的传输概率模型;然后,通过基于多跳的函数空间迭代法求出一个周期内的与延迟相关的传输概率分布矩阵;节点面向不同消息延迟的传输概率则基于分布矩阵计算获得,以此作为选择下一跳的依据.与延迟相关的概率转发机制提高了消息在容忍的延迟内被成功递交的可能.仿真实验结果表明,与现有的几种数据传输算法相比,在节点具有循环运动特征的环境下,PICD具有较高的数据传输成功率和较低的递交延迟.

机会网络中消息冗余度动态估计的缓存管理策略

机会网络以存储-携带-转发的方式实现节点间通信,高效的节点缓存管理策略能够充分利用有限的缓存空间。该文提出了一种基于消息冗余度动态估计的自适应缓存管理机制,利用消息携带节点的活跃程度和当前网络状态下消息副本数量,预测给定消息的投递状态,节点以消息冗余程度为参数确定消息的转发以及携带优先级。结果表明,所提出的节点活跃度和消息副本数的估计方法比较准确,同时所提出的缓存管理策略能有效提高消息成功投递率,降低网络平均时延和网络负载率。

机会网络中的安全与信任技术研究进展

机会网络是一种通信连接经常中断的移动自组织网络,是利用节点移动形成的通信机会逐跳传输消息,以"存储-携带-转发"的路由模式实现节点间通信.然而机会网络作为移动自组织网络的极端版本,其特有的节点高移动性、网络链路经常变化和延迟容忍特性,对数据的机密性和完整性、路由安全性与隐私性以及节点认证与合作性等提出了更高的要求与挑战.首先系统地描述了机会网络的安全威胁与安全需求,深入分析了机会网络中的安全路由及其隐私保护机制;其次研究了机会网络节点认证及其合作激励机制,并对各种相关安全与信任技术解决方案进行了综合比较分析;最后对未来进一步的研究工作作出了展望.

资源受限的机会网络节点激励策略研究

针对机会网络中节点自私性问题,结合资源受限的机会网络特性,提出了一种基于买卖模型的节点激励策略——BIP.BIP策略采用货币支付模式,综合考虑节点自身资源、拥有的虚拟货币以及消息属性对消息进行定价,从而激励自私节点合作,同时有效地解决节点盲目合作带来的网络性能退化问题.博弈论分析证明,节点达成交易后,BIP策略可以有效地约束节点参与消息转发.通过仿真实验进一步验证BIP策略的有效性和实用性,结果表明BIP策略降低了能量消耗,减小了时延,提高了交付率.

机会网络中基于节点社会性的数据转发策略

合理地选择代理节点是实现机会信息高效的转发和交付的关键问题。为了避免机会网络中,由于节点的移动性、交替活跃及网络拓扑动态变化等因素造成的传输限制,从社会网络与机会网络相结合的角度出发,提出了一种基于节点社会性的机会网络中的转发策略SNOP(data forwarding algorithm based on the sociality of node in opportunity network)。SNOP利用网络中的社团结构、社团间相似性及节点的社团活跃,有针对性地选择移动代理节点(agents),以离线的方式计算节点的社会性,在线完成转发,以此实现信息的高效和可靠交付。在真实数据集上的实验结果表明,与现有的转发算法相比,SNOP能够有效地提高信息交付的效率,降低端到端的传输延迟及网络开销。

机会网络中基于种子喷雾的自适应路由协议

针对喷雾路由自适应能力不强的问题,提出了一种基于种子喷雾的多副本自适应路由协议ASSR.ASSR在源节点计算种子数量和代价预测,利用少量的种子节点进行喷雾,最大程度地减少副本冗余,降低路由代价,由具备最新网络知识的中间转发节点进行喷雾决策,适用于网络环境动态变化的机会网络.仿真实验表明,ASSR在同类协议中具有最低的路由代价,同时具备较强的自适应能力,是一种有效、实用的时延约束机会路由协议.

机会网络中的自适应喷雾路由及其性能评估

针对传统喷雾路由无法适应动态网络环境的问题,提出了一类自适应喷雾路由机制.由具备最新网络知识的中间转发节点实时地进行喷雾决策,达到对网络环境的快速感知和适应,并在特定的喷雾方式下,以最低的路由代价满足目标时延约束.对提出的3种不同的喷雾机制从路由代价、副本冗余度以及期望延迟3个方面给出了理论上的分析.仿真评估结果表明,自适应喷雾路由具备路由代价低、自适应能力强、扩展性佳等特点,所提出的喷雾机制各有特点和应用场景,是一类正确有效的时延约束机会路由协议.

一种低功耗的社区机会网络消息路由算法

社区机会网络中节点的移动具有一定的相关性且不同的节点往往具有不同的移动特点,当前机会网络中主流的多拷贝路由算法并未充分考虑到这些特点,将该算法直接应用于这类网络会导致资源消耗较高、传输成功率低等问题。针对这些问题,提出一种基于社区的低功耗消息路由算法,其能自适应地控制消息拷贝数量,并根据节点与目标社区节点和本地社区节点相遇的历史信息来设置其目标社区和本地社区的活跃度,依靠活跃度较高的节点来完成消息传输。仿真结果表明,在延迟要求比较宽松的社区机会网络中,该算法在消息传输的成功率及占能耗最主要部分的消息转发次数方面明显优于Spray and Focus算法。