一种泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法
【专利摘要】本发明公开了一种泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法，对群体形状和大小进行一般化描述，可用于各种形状移动群体的管理；该方法首先选择簇头并确定群体基本信息，然后由所选择的簇头向群体内的其它成员广播群体基本信息，接着群体成员利用收到的群体基本信息以及自身的情况确定自己的速度；另外，簇头可在任何时候根据群体任务需求的变化，调整群体的大小、形状或速度，重新确定并广播群体的基本信息；若群体需要分裂或合并，则重新选择相应的簇头，再由所选择的簇头确定并广播新的基本信息。该群移动管理方法能够更实际地反映各种群体的移动特性，可用于泛在网络各种群移动场景下的移动性管理，从而获得最佳的网络设计性能。
【专利说明】一种泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信网络技术，尤其涉及一种泛在网络群移动场景下的一般化移
动性管理方法。
【背景技术】
[0002]泛在网络环境下存在大量不同类型的移动终端节点。对于不同的应用场合，这些移动节点表现出迥异的移动特征，且在许多场合节点的移动是以群体的方式进行的，即所谓的群移动。不同的节点移动模型和移动性管理方法对网络的设计性能具有不同的影响。在进行网络设计和协议性能评价时，根据节点实际的移动轨迹来描述节点的移动性最为精确。但要通过实际运行，记录节点的每一次移动轨迹来描述节点的整个移动规律是非常困难的。根据节点之间的移动相关性，目前用来描述节点移动特征的模型可以分为两类:实体移动模型和群组移动模型。实体移动模型侧重于反映各个节点互不相干的独立移动，其单个节点的移动方式和状态独立于其它节点。因此，实体移动模型不能很好的反映具有群组移动特征的网络。为了获得最佳的网络设计性能，在群移动场景下的移动性管理中，必须选择合适的群移动模型。
[0003]群移动模型中，单个节点的移动方式和状态依赖于群体内的其它节点。群移动模型侧重群内节点的相对运动，而群与群之间的相对运动则体现个体节点移动的特征。相对于实体移动模型，群移动模型更能反映现实世界中大规模实体之间的运动关系。群移动模型能够反映节点的移动特性和群体的行为特性，其中节点移动特性反映了移动实体的运动特性，包括移动节点的位置、速度和加速度随时间变化的规律，而群体行为特性则描述了多个自治节点共同运动时，整体所表现出来的趋势和特点，如群体节点的聚合、离散等行为。
[0004]群移动模型对泛在网络的设计性能等具有很多的影响。目前较为广泛应用的群移动模型主要有以下两种:
[0005]I)参考点群组移动模型:每个群组都有一个逻辑中心，逻辑中心可以指定也可以完全随机选择，移动节点分布在逻辑中心的一定范围内。逻辑中心的移动属性定义了群组节点的移动方式，包括位置、速度、方向和加速度等。群组的移动轨迹和位移矢量由逻辑中心的移动轨迹和矢量提供。通常，逻辑中心采用实体移动模型。群组内每个节点都被分配一个参考点，参考点跟随群组的移动而发生位置变化，节点自由分布在参考点周围并独立运动，参考点为节点提供配置参数。
[0006]2)参考速度群组移动模型:在一个群组中，节点的移动特征由速度V= (Vx, Vy)描述，其中Vx和Vy分别为节点在X和y方向的分速度。每个群组都有一个特征组速度，组内移动节点的速度在特征组速度的小范围内随机变化。因此，特征组速度也是该群组的平均速度。节点的实际速度为特征组速度与节点自身速度偏差的矢量和。
[0007]然而，上述两种群移动模型并不能完全反映实际中的群组移动特征。为了获得最佳的网络设计性能，有必要研究更符合实际的群移动模型以及更有效的移动性管理方法。
【发明内容】
[0008]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法，该方法引入了一个角度代价函数来规范群体的形状和群体内成员自身偏置速度的方向，同时该方法还考虑到成员间的距离限制，从而更符合实际地反映各种群体的移动性；本发明可用于泛在网络各种群移动场景下的移动性管理。
[0009]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0010]一种泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法，对群体形状和大小进行一般化描述，可用于各种形状移动群体的管理；该方法首先选择簇头并确定群体基本信息，然后由所选择的簇头向群体内的其它成员广播群体基本信息，接着群体成员利用收到的群体基本信息以及自身的情况确定自己的速度；另外，簇头可在任何时候根据群体任务需求的变化，调整群体的大小、形状或速度，重新确定并广播群体的基本信息；若群体需要分裂或合并，则重新选择相应的簇头，再由所选择的簇头确定并广播新的基本信息。
[0011 ] 上述方法具体包括如下过程:
[0012](I)簇头选择过程:群体根据任务需求，利用现有的簇头选择方法选择合适的簇头,并通知群体成员；
[0013](2)群体基本信息确定过程:簇头根据群体任务需求确定群体的基本信息，包括群体的移动方向、基本速度、最大半径、中心位置以及角度代价函数，然后周期地将群体的基本信息广播给群体的各个成员；所述角度代价函数用于表示群体的形状，并规范群体内成员自身偏置速度的方向；
[0014](3)群体成员速度确定过程:簇头按照群体基本速度移动，而群体其他成员根据收到的群体基本信息以及自身的情况，确定自己的移动速度；
[0015](4)群体基本信息调整过程:当群体的任务需求发生变化时，簇头可根据新的群体任务需求改变群体的形状或大小，然后簇头重新广播新的群体基本信息；簇头主要是通过改变群体的最大半径和角度代价函数来实现对群体的形状或大小的改变；
[0016](5)群体合并和分裂过程:当两个以上群体相遇时，不同群体的簇头之间相互交换群体的任务需求，若需要合并，则在合并后的群体中重新选择新的簇头，返回步骤(I);当某个群体根据任务需求需要分成两个以上群体时，原群体内的成员可以随机选择加入一个新的群体(数量有上限)，然后新的群体分别选择新的簇头，返回步骤(I)。
[0017]优选的，所述步骤(2)中，使用最大群体半径和角度代价函数来规范群体的大小和形状。
[0018]优选的，所述步骤(3)中，利用簇头广播的群体基本信息中的基本速度加上成员自身的速度偏置来获得成员的速率，利用群体最大半径以及角度代价函数加上成员自身的位置来确定成员的速度方向。
[0019]有益效果:本发明提供的泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法，能够更实际地反映各种群体的移动特性，可用于泛在网落中各种移动群体场景下的移动性管理，从而获得最佳的网络设计性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的实现流程图；[0021]图2是角度代价函数描述示意图；
[0022]图3是群移动模型简单示意图；
[0023]图4是群体内部成员偏置速度方向选择示意图；
[0024]图5是群体边缘成员偏置速度方向选择示意图；
[0025]图6是群体内部相邻成员偏置速度方向选择示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0027]—种泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法，对群体形状和大小进行一般化描述，可用于各种形状移动群体的管理；该方法首先选择簇头并确定群体基本信息，然后由所选择的簇头向群体内的其它成员广播群体基本信息，接着群体成员利用收到的群体基本信息以及自身的情况确定自己的速度；另外，簇头可在任何时候根据群体任务需求的变化，调整群体的大小、形状或速度，重新确定并广播群体的基本信息；若群体需要分裂或合并，则重新选择相应的簇头，再由所选择的簇头确定并广播新的基本信息。如图1所示，具体包括如下过程:
[0028](I)簇头选择过程:群体根据任务需求，利用现有的簇头选择方法选择合适的簇头,并通知群体成员；
[0029](2)群体基本信息确定过程:簇头根据群体任务需求确定群体的基本信息，包括群体的移动方向、基本速度、最大半径、中心位置以及角度代价函数，然后周期地将群体的基本信息广播给群体的各个成员；所述角度代价函数用于表示群体的形状，并规范群体内成员自身偏置速度的方向；
[0030](3)群体成员速度确定过程:簇头按照群体基本速度移动，而群体其他成员根据收到的群体基本信息以及自身的情况，确定自己的移动速度；
[0031](4)群体基本信息调制过程:当群体的任务需求发生变化时，簇头可根据新的群体任务需求改变群体的形状或大小，然后簇头重新广播新的群体基本信息；簇头主要是通过改变群体的最大半径和角度代价函数来实现对群体的形状或大小的改变；
[0032](5)群体合并和分裂过程:当两个以上群体相遇时，不同群体的簇头之间相互交换群体的任务需求，若需要合并，则在合并后的群体中重新选择新的簇头，返回步骤(I);当某个群体根据任务需求需要分成两个以上群体时，原群体内的成员可以随机选择加入一个新的群体(数量有上限)，然后新的群体分别选择新的簇头，返回步骤(I)。
[0033]这里需要说明的是群体的移动特性主要是在簇头和群体成员的移动特性中体现的。簇头的移动特性反映了群体移动的基本特性，而群体成员的移动特性则体现了群体移动中个体移动的特性。簇头的移动轨迹和速度是由群体的任务目标所决定的，应该可以随着群体任务目标的变化而变化，而且簇头应该可以根据任务目标的需求改变群体的基本形态，包括群体的大小和形状。群体成员的移动轨迹和速度是由群体的基本移动特性加上成员自身的移动特性决定的。群体成员的移动速度应该是群体基本速度和成员自身偏置速度的矢量和。成员偏置速度的大小应该小于群体基本速度大小。而且，成员偏置速度的方向应该由成员所处位置以及与周边成员的相对位置共同决定，这是因为成员应该受到群体大小和形状的影响，并且与周边成员保持一定的距离。[0034]下面结合附图，对本发明作进一步的分析和说明。
[0035]Stepl、采用现有的簇头选择方法为该群体选择一个簇头。这里，假设所选择出的簇头为节点0，它位于群体的中心位置。
[0036]Step2、簇头根据群体的任务需求确定群体的基本信息，主要包括基本速度巧、最
大半径Dmax和角度代价函数F(P)，然后周期性地向整个群体广播该群体的基本信息。
[0037]这里，我们考虑群体基本速率的一阶马尔科夫性质，即它的大小在相邻时刻不会有很大的差别，用公式表示为:
[0038]
【权利要求】
1.一种泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法，其特征在于:对群体形状和大小进行一般化描述，可用于各种形状移动群体的管理；该方法首先选择簇头并确定群体基本信息，然后由所选择的簇头向群体内的其它成员广播群体基本信息，接着群体成员利用收到的群体基本信息以及自身的情况确定自己的速度；另外，簇头可在任何时候根据群体任务需求的变化，调整群体的大小、形状或速度，重新确定并广播群体的基本信息；若群体需要分裂或合并，则重新选择相应的簇头，再由所选择的簇头确定并广播新的基本信息。
2.根据权利要求1所述的泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法，其特征在于:包括如下过程: (1)簇头选择过程:群体根据任务需求，利用现有的簇头选择方法选择合适的簇头，并通知群体成员； (2)群体基本信息确定过程:簇头根据群体任务需求确定群体的基本信息,包括群体的移动方向、基本速度、最大半径、中心位置以及角度代价函数，然后周期地将群体的基本信息广播给群体的各个成员；所述角度代价函数用于表示群体的形状，并规范群体内成员自身偏置速度的方向； (3)群体成员速度确定过程:簇头按照群体基本速度移动，而群体其他成员根据收到的群体基本信息以及自身的情况，确定自己的移动速度； (4)群体基本信息调整过程:当群体的任务需求发生变化时,簇头可根据新的群体任务需求改变群体的形状或大小，然后簇头重新广播新的群体基本信息；簇头主要是通过改变群体的最大半径和角度代价函数来实现对群体的形状或大小的改变； (5)群体合并和分裂过程:当两个以上群体相遇时，不同群体的簇头之间相互交换群体的任务需求，若需要合并，则在合并后的群体中重新选择新的簇头，返回步骤(I);当某个群体根据任务需求需要分成两个以上群体时，原群体内的成员可以随机选择加入一个新的群体，然后新的群体分别选择新的簇头，返回步骤(I)。
3.根据权利要求1所述的泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法，其特征在于:所述步骤(2)中，使用最大群体半径和角度代价函数来规范群体的大小和形状。
4.根据权利要求1所述的泛在网络群移动场景下的一般化移动性管理方法，其特征在于:所述步骤(3)中，利用簇头广播的群体基本信息中的基本速度加上成员自身的速度偏置来获得成员的速率，利用群体最大半径以及角度代价函数加上成员自身的位置来确定成员的速度方向。
【文档编号】H04W4/06GK103987015SQ201410220211
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】郑军, 陈仁鹏, 陈碧威 申请人:东南大学