● 摘要
移动自组织网络因其具有网络构建便捷性、自治性、移动性、拓扑结构易变性和对等性等特点,近年来已得到学术界、业界和应用领域的持续关注,而具有间歇式连接特性的容迟容断网络更是受到了学术界的极大追捧。由于容迟容断网络是针对“挑战网络”提出的,与传统无线网络差异较大,网络中的通信连接、消息传输都是基于节点间相互“接触”建立和完成,因此节点的移动特性及相遇特性决定了网络中消息传输的方式和特征。另外,由于传统的依赖端到端路径的Ad Hoc路由协议不再适用,容迟容断网络采取了一种新的“存储-携带-转发”路由机制。该机制要求当节点的下一跳不适合传输消息时,节点需要将消息存储在本地缓存中,然后携带该消息直到遇到适合传输的节点。然而在实际场景中,节点在存储空间及能量均有限的约束下,并不愿意存储其它节点的信息,或者会根据信息关联性进行区别对待,即节点具有其社会特性。节点的社会特性分为合作性和自私性两方面,这种特性往往会降低网络中所期望的最大传输性能。研究节点移动规律、分析节点接触特性以及节点社会特性对容迟容断网络消息传输的影响,可以为提高网络传输能力奠定基础,因而成为了近年来重要的研究课题。本文从容迟容断网络特点出发,以研究节点特性对网络消息传输性能的影响为目标,对容迟容断网络中的节点移动特性、相遇特性及社会特性进行深入分析,并设计实验进行验证。论文的主要研究内容包括:1. 在容迟容断网络仿真领域通用的网络模型和移动模型的基础上,对节点相遇过程进行数学建模及分析,对基于校园容迟容断网络的学生日常行为移动模型进行了原理性设计和子模型分析,分别采用静态子模型和动态子模型描述学生日常静态行为及移动行为的特征;2. 在单播和多播场景下,分别对采用Epidemic路由及两跳路由进行消息传输建立二维及N维连续时间马尔科夫链模型,对不同分组的容迟容断网络场景消息传输过程进行建模分析,研究节点社会特性对消息传输时延和开销的影响;3. 研究容迟容断网络组播路由协议及基于消息优先级的消息优选传输方法,实现基于Epdemic路由协议的组播路由,验证节点组内合作性及组间自私性对采用不同消息优选传输方法时对消息传输的影响;4. 针对以上基于节点特性的消息传输关键技术,在ONE仿真器中对学生日常行为移动模型及N维马尔科夫链模型的设计与实现进行了正确性验证,并描述了仿真环境设计、结果收集及处理的方法。实验结果表明,本文设计的基于校园容迟容断网络学生日常行为移动模型相对其它已有移动模型能更准确地反映学生行为规律,与真实场景数据相吻合;本文改进的二维、N维连续时间马尔科夫链模型较准确地反映了容迟容断网络单播、多播场景下消息传输的过程;本文研究的节点社会特性对容迟容断网络消息传输性能的影响建模方法正确、有效。从而可以为今后通过调整节点移动特性、接触特性及社会特性,提高网络传输能力提供理论基础。
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