一种随机森林增强的车载容迟网络路由算法

针对车载容迟网络(Vehicular Delay Tolerant Network,VDTN)中车辆节点高速移动造成的通信链路不稳定性问题,利用车辆节点的移动模式,提出了一种随机森林增强的VDTN路由算法.首先,引入与车辆节点运动相联系的属性并利用动态相遇奖励机制对车辆节点进行分类,以此构建初始随机森林模型.接着,从决策树的分类性能和多样性两个方面优化模型,选择分类性能好、多样性高的决策树构造改进的随机森林模型,其中,决策树的分类性能和多样性分别根据每棵树分类错误率及相应的惩罚权重和由不合度量定义的决策树之间的相似度来衡量.最后,根据改进的随机森林模型提出新的VDTN路由算法.仿真实验证明,所提出的路由算法能显著提高消息的投递率,降低消息的投递时延,从而验证了其有效性.

附块和离散令牌协商的容迟网络区块链交易

区块链的本质是节点矿权竞争,网络的实时连通性是前提和保障,但尚存在具有数据传输时延的容迟网络,使得其中的节点在区块链活动中完全处于劣势。为了解决容迟网络难以部署区块链系统的问题,构建了基于附块和离散令牌协商的区块链交易架构,为非持续连通网络中的节点参与区块链活动提供服务支撑。首先构造了命名为附块的辅助区块,用以作为区分联网和断网时生成的新区块的依据。其次以矿工身份标识和若干随机数为参数,生成具有唯一性和可验证性的离散令牌,用于获取挖矿资质。在此基础上,设计了基于离散令牌的挖矿资质归属算法和分支处理算法,前者避免了PoS(proof of stake)和DPoS(delegated proof of stake)首富作恶问题,后者保证了断网时生成的附链以均等概率追加到主链上。最后设计了附链二次共识方案,解决了断网时生成区块内可能存在的虚假和重复交易问题。理论证明和实验分析表明,提出的架构在可靠性、接受性、交易吞吐量、交易确认时间和分支率等指标上具有一定的优势。

容迟网络中基于节点社会属性的激励机制

针对容迟网络(DTN)中存在部分节点不合作的问题,提出基于节点社会属性的激励机制(IMNSA)。首先,定义节点协作度、奉献值衡量节点协作程度,其中,协作度体现节点的合作情况,奉献值量化节点在数据传输中的贡献。其次,设置奖励与惩罚策略以提高节点协作的积极性。奖励策略是基于节点协作度与奉献值的消息管理策略;惩罚策略通过强制自私节点转发若干条其他节点的消息迫使节点合作。最后,为提高消息投递率,提出节点羁绊值的概念,通过羁绊值筛选朋友节点以加大消息的扩散程度。仿真实验结果表明,所提机制可有效提高节点协作度,相较于Spray and Wait(SaW)算法,节点的平均协作度提高了112%,同时在消息投递率方面比Prophet平均提高106.48%,负载率比Prophet平均降低86.8%。可见,所提机制在激励节点合作方面具有不错的效果,同时可以保持较高的投递率和较低的网络负载,在社交DTN方面具有良好的应用前景。

基于最大最小蚂蚁系统的容迟网络缓存机制

容迟网络(Delay Tolerant Network, DTN)是指节点资源紧张、网络延迟较大或链接频繁中断的网络结构。为保障消息到达率,DTN采用了缓存机制,导致网络开销大幅提升。为了在提升消息到达率的同时降低网络开销,通过考虑消息类别,将蚁群算法引入容迟网络缓存机制中,提出了基于最大最小蚂蚁系统的容迟网络缓存机制。在该机制中,节点致力于维护消息的信息素浓度,依据消息的类别及自身属性得到消息的丢弃权重,进而实现容迟网络的消息丢弃。实验结果表明,与基于传统蚁群算法的容迟网络缓存机制相比,所提的容迟网络缓存机制提高了7.7%的消息到达率并降低了5.4%的网络开销。

容迟网络体系结构及其关键技术研究

当前的Internet体系结构和其中许多协议无法很好的适用存在高延迟和频繁割裂的网络.当端节点具有严格的能量和存储限制时,这一问题将更加恶化.由于移动性和特殊应用需求,使得像陆地移动网络、军事无线自组织网络、星际网络及无线传感器网络等这样的受限网络缺乏"保持连接"的基础结构.这些受限网络有它们自己的专有协议而不采用TCP/IP协议.为了实现这些网络之间的互联,国际上提出了在端到端连接和节点资源都受限时的一种新型网络体系结构和应用接口,称为延迟容忍网络(简称容迟网络,DTN,Delay-Tolerant Networks).DTN作为网络互联时传输层上的覆盖网可用来满足随意的异步消息可靠转发.本文研究分析了容迟网络的应用背景、体系结构、关键技术和一些开放问题,并给出了未来的发展方向和应用前景.

容迟与容断网络中的路由协议

作为一种新型的端到端存储转发网络体系结构,容迟与容断网络(delay and disruption tolerant network)具有间歇连接、频繁割裂、时延极高、非对称的数据速率、较高的误码率、异构互连等特点,传统的Internet、移动Ad Hoc网络和传感网的路由协议难以有效应用在容迟与容断网络中,容迟与容断网络路由面临新的挑战.在简要介绍了容迟与容断网络的基本特性和路由协议设计挑战之后,提出了路由协议评估指标.然后从单播路由、组播路由和选播路由3个方面介绍了容迟与容断网络路由协议的研究进展,最后对主要路由协议进行了综合比较,并指出了未来的研究方向.

容迟网络路由算法

容迟网络泛指那些由于节点移动、能量管理、调度等原因而出现频繁中断、甚至长时间处于中断状态的一类网络.它涵盖了由于节点调度而处于间歇式连通的无线传感网络、移动Ad hoc网络、周期性连通的卫星网络、乡村网络、野生动物追踪网络以及个人设备交换网络等等,具有十分广阔的应用前景,引起了广泛的关注.与传统网络相比,容迟网络没有稳定的端到端传输路径,因而其路由问题更为复杂.已有的研究工作也主要集中于这一问题,并提出了许多的容迟网络路由算法.对这些算法的最新进展进行了综述.首先,介绍了容迟网络路由算法的性能评价标准.其次,给出了容迟网络路由算法的分类方法.按照路由策略来分,容迟网络路由算法可以分为基于复制策略的算法和基于转发策略的算法.按照网络模型来分,容迟网络路由算法又可以分为面向主动移动模型的算法和面向被动移动模型的算法.然后,针对每一分类,重点综述了其中具有代表性的一些容迟网络路由算法,并总结了各算法的优缺点.最后,讨论了未来的研究方向.

基于节点能力模型的容迟网络路由算法

针对容迟网络高延迟、间歇性连接、节点频繁移动、能量和缓存资源受限等本质特点,提出一种基于节点能力模型的容迟网络路由算法CM-RSD。该算法将基于节点活跃度和可用能量比的能力模型和多副本限额转发策略相结合,使消息副本向递交能力更强的节点扩散,从而提高消息递交的成功率,同时实现对资源开销的控制。此外,CM-RSD在选择中继节点时,还充分考虑了节点的能量状态,以避免消息副本向能量不足的节点扩散,从而有效保障网络节点的存活率。仿真实验表明,无论是节点密度、副本配额,还是节点移动模型的影响,CM-RSD算法在消息递交成功率、资源消耗、递交延时、能量消耗、扩展性等方面都表现出了良好的性能。

容迟网络中基于社会网络的可靠路由

针对容迟网络中存在较多自私节点的问题,提出了一种基于社会网络的可靠路由方法,以确保消息有效可靠地传递到目的节点。利用社会网络中节点间的关系评估方法,计算出团队间的关系强度矩阵。消息源节点的团队依据关系强度矩阵选择适合的成员节点作为中继节点向目的节点传递消息,避免了网络中自私节点抛弃所转交消息的可能。同时,结合容迟网络间断性连通的特点,在消息转交过程中采用基于身份的密码体制方法,保证了消息转交的安全性。实验表明,所提出的方法在自私节点较多的容迟网络里能保证消息高效、安全地传递到目的节点。

内容中心容迟网络中基于订阅时效的缓存管理机制

基于用户兴趣的时效性对缓存管理决策有着极为重要的影响,将用户兴趣的有效时间运用到消息的丢弃决策中,并提出一种新的基于订阅时效性的缓存管理机制。该机制定义一个多属性的效用,从节点、数据消息和用户兴趣等多个角度综合决定消息的丢弃优先级。仿真结果表明:采用该机制所得消息到达率和分发速度大,网络开销小。

容迟网络多副本路由技术研究

容迟网络作为移动自组网和传感器网络的最新发展形式,在智能公路、生物监测、卫星通信、乡村通信、个人信息交换等领域具有十分广阔的应用前景。容迟网络路由设计是一个富有挑战性和前景的新兴研究领域,首先介绍容迟网络路由技术的基础及其分类,然后对其中的多副本路由算法进行深入研究和比较,最后结合该领域当前研究现状,对未来研究容迟网络多副本路由算法进行总结和展望。

基于社区的容迟网络路由方法

提出一种基于社区的容迟网络路由方法.通过对网络节点历史运动轨迹点聚类建立其热点活动区域,把热点区域重叠度较高的节点归为同一社区.在源节点和目的节点社区中以洪泛的方式加快消息扩算和传递速度.同时,针对热点区域准确地选择中继节点,降低了冗余消息数量.模拟结果显示,该方法能够提高消息传递数量,并且大大降低系统负载率.

容迟与容断网络路由协议的综合评估模型

针对容迟与容断网络路由协议评估中指标信息的灰色性问题,提出一种容迟与容断网络路由协议的综合评估模型。该模型采用层次分析法确定评估指标的权重,利用灰色理论建立评估样本矩阵与评估灰类,获得灰色评估系数与权矩阵,将评估路由协议性能的主观因素限制在很小的范围内,使评估结果更加客观可信。实验结果表明该模型是有效的。

车载容迟网络中一种基于真实轨迹的车辆移动模型

车辆移动模型的选择会严重影响车载容迟网络中关键技术的仿真研究结果.现有车辆移动模型大多属于合成移动模型,不符合真实环境.基于车辆真实移动轨迹建立车辆移动模型,考虑了道路拓扑选择、车辆速度控制、车辆初始位置选择以及路口转向选择等因素.在此基础上,进一步分析了模型对实际车辆行为模拟的接近程度、车辆的分布特性,以及基于该模型的网络连接特性.结果表明,提出的模型能够真实地逼近现实环境中车辆的实际行为.

基于友好社区的容迟网络路由算法

在容迟网络(delay tolerant networks,DTNs)中,由于节点间端到端连接的不稳定性,传统路由算法不再适合容迟网络。文章根据节点访问社区的历史信息定义节点的友好社区,并提出了一种基于友好社区的路由算法(friend community-based routing algorithm,FCR)。在该算法中,源节点首先将数据包传递给自身的友好社区访问接入点(access point,AP),然后源节点的友好社区AP选择本社区中与目的节点友好社区AP接触次数最多的节点作为中继点。从而数据包被快速地传递到目的节点的友好社区,并最终由目的节点的友好社区AP将数据包传递到目的节点。仿真实验结果表明,与著名的Epidemic、Label和SGBR算法相比,该算法在保证接近Epidemic算法达到最大传递率的情况下,仍然可以明显地节约网络拷贝数。

容迟移动传感器网络预测辅助的数据传输机制

容迟移动传感器网络利用节点间的链路在时间和空间上的连通关系进行数据传递.移动节点的接触具有不确定性,本文提出一种基于节点时空维度相遇特性的接触概率预测方法,在节点获得的时空信息不够充分的场景下,引入区间数的不确定性理论对节点间接触的不确定性进行描述,并提出接触概率的区间数比较方法.在此基础上提出一种预测辅助的动态多副本数据传输机制,该机制降低了接触不确定性对可靠数据传输产生的影响,提高了数据成功转发率.

基于社团结构的容迟传感器网络多副本数据传输策略研究

在社团结构网络模型下,建立社团间多副本数据转发策略的传输概率模型,提出一种基于社团结构的多副本数据传输(CMDD)策略。CMDD策略动态计算社团间移动节点的平均相遇间隔时间,并根据传输概率模型估算借助该社团分发副本可获得的成功传输概率。模拟实验表明,CMDD策略能以较低的传输延迟和较低的传输开销获得较高的数据传输成功率。

基于历史相遇概率的容迟容断网络主动拥塞控制算法

为了解决容迟容断网络(DTN)由于节点拥塞造成网络阻塞的问题,提出了一种基于历史相遇概率的主动拥塞控制算法。该算法提出了参考概率这一概念,可以通过节点的拥塞程度动态调整参考概率的大小,进而控制消息的转发条件,以达到对节点拥塞的避免与控制作用,并且在网络资源出现空闲时,可以提升空闲资源的利用率,提高整个网络的传输效率。仿真结果表明,该算法提高了整个网络的递交率,降低了负载比率及消息丢失率,在实现主动拥塞控制的同时也提升了网络的传输性能。

容迟网络中基于节点间亲密度的分组路由方法

借鉴MANET中通过分簇来减少冗余副本和社交网络中有关挖掘社交圈的思想,通过分析节点的移动规律,定义了基于节点间亲密度的拓扑结构,并将该亲密度在拓扑图中量化为可以比较的边的权值,依据边的权值大小进行拓扑裁剪,挖掘出相互亲密度较高的节点分组,并且针对源节点和目的节点所在的分组对spray and wait路由方法进行改进,来决定本身的报文副本的分配情况,进而提出了基于节点间亲密度的分组路由方法(PBI)。实验结果表明,该路由方法能够明显地提高投递成功率并且减小网络时延。

基于半朴素贝叶斯分类器的车载容迟网路由算法

在真实环境下的车载容迟网中,节点的移动模式通常具有一定的时间周期性。基于这个特性,文中提出了基于半朴素贝叶斯分类器的路由算法。该算法基于节点周期性移动的网络属性(比如数据包转发的时间和地点)划分节点类别并以此进行路由决策。相较于现有基于先验概率的算法和朴素贝叶斯算法,该算法基于包含更多信息的后验概率并着重考虑属性间的依赖关系。仿真实验结果表明,该算法相较于传统的路由算法提升了报文投递率,并减少了网络开销。