一种机会网络可计算模型的构建方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及无线网络领域，特别是一种机会网络模型的构建方法。
【背景技术】
[0002] 用户终端产生的视频文件大小不一，在恶劣网络环境中传输有着很大的不确定 性。如果视频文件体积较小，在已知的节点平均通信时长和节点间的通信带宽条件下，能在 多数情况下完成有效传输。但视频的大小往往由多个因素决定，如视频的清晰度或者分辨 率、视频的录制时长、视频的编码、压缩方式等。当视频文件较大时，有限的通信时长和通信 带宽很难保证视频在节点间的一次通信过程中完成，节点间的连接随时可能断开，如果在 断开连接之前视频数据未能完全传送完毕，很可能导致已传的数据无法使用，使得节点间 通信失败，已传数据被节点丢弃。为了解决这个问题，可将视频数据划分成体积相同、大小 适当的多个数据分块，以分块为单位在产生机会通信的节点间传输，当目的节点经过一定 时延，收到所有分块之后可按相应方法合并成完整视频，达成有效传输。
[0003] 为了在同一区域内社交网络节点间实现有效的大数据传输，提高传输效率和用户 体验，首先需要量化获知的机会网络的基本参数特征，如移动区域面积、节点数量、节点移 动规律、节点通信半径、节点连接持续时间和连接间歇时长、节点间通信带宽等。部分网络 参数是容易获得的，如移动区域面积、节点数量、通信带宽等，而有的参数并无固定量值，随 时间不断变化，需要分析其长时统计及分布规律来确定，如节点间的通信时长、节点通信频 率。影响节点通信时长的因素有多个，如节点通信半径增大，节点移动速率降低会延长节点 间的通信时长，即使所有节点的这两个特征相同，仍无法保证所有节点在相遇时有固定的 通信时长，因为节点进入另外一个节点的角度还会对通信时长带来影响。因此有必要通过 定义节点随机移动的概率模型来刻画节点的移动规律，进而计算节点通信时长及频率等核 心特征。
【发明内容】
[0004] 针对上述部分问题，本发明提供了一种机会网络模型的构建方法，用所述方法构 建的模型能够较准确的描述机会网络的工作模式，其提供的定量模式描述有助于提高机会 通信的方法策略研宄。
[0005] 一种机会网络模型的构建方法，所述机会网络模型包含η个节点{队，N1,……， NnJ且无基础设施，所述方法通过对机会网络的基本参数特征进行量化，利用随机漫步模 型来刻画所述节点的移动规律，进而计算通信时长和频率，其中：
[0006] 所述基本参数特征包括：节点运动区域面积S，总仿真时间Τ，节点通信半径R，节 点运动速率V tl，节点间通信带宽Β，平均节点通信时间ta，数据大小Μ，数据分块大小m ;
[0007] 所述随机漫步模型具有如下场景：
[0008] 每个节点以随机的方向和固定的速率在面积为S的区域内移动，当任意两个节点 之间的直线距离小于等于通信距离时，节点之间开始通信，并按照一定策略转发数据。
[0009] 通过仿真可以验证，仿真得到的节点的通信时长和通信次数与通过本模型来进行 计算的通信时长和通信次数接近，本发明方法提供的模型能够有效地刻画机会网络中节点 的移动规律；所述模型中采用分块的视频数据传输方法能够有效提高网络传输中机会通信 的利用率，降低传输时延，也为其他类型的大数据传输研宄提供基础。
【附图说明】
[0010] 图1节点运动场景模拟；
[0011] 图2通信时长计算；
[0012] 图3速度相同的两节点之间相对速度计算；
[0013] 图4节点通信时间分布；
[0014] 图5平均通信时长柱状图；
[0015] 图6总通信次数柱状图。
【具体实施方式】
[0016] 在一个实施例中提供了一种机会网络模型的构建方法，所述机会网络模型包含η 个节点{队，N1,……，Nn_J且无基础设施，所述方法通过对所述机会网络的基本参数特征进 行量化，利用随机漫步模型来刻画所述节点的移动规律，进而计算通信时长和频率，其中所 述基本参数特征包括：节点运动区域面积S，总仿真时间T，节点通信半径R，节点运动速率 Vtl，节点间通信带宽B，平均节点通信时间ta，数据大小M，数据分块大小m ;
[0017] 所述随机漫步模型具有如下场景：
[0018] 每个节点以随机的方向和固定的速率在面积为S的区域内移动，当任意两个节点 之间的直线距离小于等于通信距离时，节点之间开始通信，并按照一定策略转发数据。
[0019] 在这个基础实施例中，通过对机会网络中节点的移动进行抽象，为节点的相遇和 通信建立具有一般意义的特征计算模型。所述机会网络模型用于描述所包含节点的移动 规律，进而计算通信时长和通信频率；而明确网络基本特征才能为高效的消息传输和视频 分块传输方法提供基础，所述机会网络模型也可以应用于除视频以外的其它大数据传输研 宄。
[0020] 在机会网络中，所有节点的地位是平等的，网络结构是非层次的，是平面化的。机 会网中的节点除具备基本的通信能力外，还具备一定的存储能力、计算能力和一定的能量 储备。此外，机会网络中节点按照一定的方式移动，促成存储-携带-转发的进行，实现机 会通信。有的机会网络中定义了若干特殊的节点，这些特殊节点一般不能移动，有稳定的电 力供应，配有大容量的存储和较强的通信能力，作为增强节点间通信的"基础设施"而存在， 本方法仅涉及无基础设施的节点间的机会通信相关问题。
[0021] 在一个实施例中，所述机会模型中的节点的移动为随机漫步，以模拟分子布朗运 动的模型运动、通信。
[0022] 在另一实施例中，所述节点在面积为S的区域内随机选定一个目标点，然后以恒 定的速度，向所述目标点移动，等到达目标后，再选择下一个目标点运动。
[0023] 不论所述机会模型中的节点采用何种移动方式，为了能较准确的描述机会网络的 工作模式，并在定量的模式描述下研宄提高机会通信的方法策略，需要对机会网络模型作 一定抽象，并给出定义，定义N = {%，N1, . . .，Nn_J是具有η个节点的机会网络，每个节点 均可在指定场景内移动，为了便于建模和计算，约定每个节点的结构都完全相同，具有相同 的移动速率、相同的能量储备、相同的缓存空间和相同的通信范围，而且暂定为能量都足够 大，能够维持指定时间内的通信活动。定义机会网络相关变量、参数如下表所示。
[0024] 表 1 :
[0025]
【主权项】
1. 一种机会网络可计算模型的构建方法，其特征在于，所述机会网络模型包含n个节 点{%，&， ，Nn_J，且无基础设施，所述方法通过对机会网络的基本参数特征进行量化， 利用随机漫步模型来刻画所述节点的移动规律，进而计算通信时长和频率，其中： 所述基本参数特征包括：节点运动区域面积S，总仿真时间T，节点通信半径R，节点运 动速率％，节点间通信带宽B，平均节点通信时间ta，数据大小M，数据分块大小m; 所述随机漫步模型具有如下场景： 每个节点以随机的方向和固定的速率在面积为S的区域内移动，当任意两个节点之间 的直线距离小于等于通信距离时，节点之间开始通信，并按照一定策略转发数据。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选的，所述方法假设n个节点结构完 全相同，具有相同能量储备、缓存空间和通信范围，所述能量能够维持指定时间内的通信活 动。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述n个节点的运动方向是随机的，速率 是相同的。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述节点N^的通信范围大到能够将其它 节点在所述通信范围内的运动近似看作直线运动；将节点乂看成相对静止，则通信范围为 以节点队为圆心通信半径为R的圆，进而通过运动角度、距离和速度三者之间的关系能够 计算两个节点的通信时长。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述机会网络模型中的n个节点的随机移 动方向服从U(0?2JT)分布。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过计算通信距离长度的期望值、两个节 点的相对速率的期望值，能够通过平均通信时长为通信距离长度的期望值与两节点的相对 速率的期望值之比来求解平均通信时长。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，除所述节点N^外的其它节点在活动区域 S内的位置是均匀随机分布的，则在T时间内，其它单个节点与所述节点队的累计通信时长 平均值为
，结合所述平均通信时长可求得两节点间的总通信次数，进而可以求得n 个节点的全局通信次数。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通信的两个节点之间进行数据传输时 将数据预先分块，分块大小的范围满足=a?ta ?B，其中0 <a< 1。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点的移动为随机漫步，所述节点的 移动模型为模拟分子布朗运动。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点在面积为S的区域内随机选定 一个目标点，然后以恒定的速度，向所述目标点移动，等到达目标后，等待一段时间，然后再 选择下一个目标点运动。
【专利摘要】本发明涉及一种机会网络可计算模型的构建方法，所述机会网络模型包含n个节点且无基础设施，所述方法通过对机会网络的基本参数特征进行量化，利用随机漫步模型来刻画所述节点的移动规律，进而计算通信时长和频率，其中所述随机漫步模型具有如下场景：每个节点以随机的方向和固定的速率在面积为S的区域内移动，当任意两个节点之间的直线距离小于等于通信距离时，节点之间开始通信，并按照一定策略转发数据。
【IPC分类】H04W16-22
【公开号】CN104581750
【申请号】CN201510009467
【发明人】李鹏, 王小明, 张丹, 王艳娥, 朱腾蛟, 林亚光
【申请人】陕西师范大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月8日