面向移动传感网的移动基础设施动态分布式部署及其协同研究

基于移动基础设施的数据收集在广阔的无线传感器应用中扮演着越来越重要的角色。许多新的应用迫切要求能够在复杂甚至极端的环境下完成数据收集任务，其中网络分割、节点移动性以及网络条件和资源的不确定性为移动基础设施的部署和协同提出了新的挑战，目前在简单网络设定下的集中式非持续性部署方法已经无法适应需求。本课题以复杂环境下的移动传感网数据收集为研究背景，研究移动基础设施分布式部署的理论和方法；探索网络环境和资源条件的感知机理，在此基础上设计多约束条件下的约会点动态选取和维护方法；揭示多移动基础设施系统的性能极限，确立移动基础设施的引入原则，构建多层次多维度的综合协同体系；在软件仿真和模拟部署的基础上，建立一个面向移动传感网的移动基础设施动态分布式部署和协同原型系统。本项目致力于提高移动基础设施部署的自适应性、灵活性和稳定性，研究结果对促进无线传感器网络新型应用具有十分重要的理论意义和参考价值。

本研究总结了国内外相关技术研究发展现状，对延迟容忍网络路由技术中的若干问题进行了探讨，主要围绕要围绕着延迟容忍网络路由中可预测自适应种子路由、自适应多种子路由、自适应喷雾路由的性能分析、最优化期望时延的副本分发等几个方面开展深入研究。.本项目的工作和贡献主要包括以下几个方面：.（1）介绍了延迟容忍网络体系结构，概述了容迟网络路由技术面临的挑战、理论基础和评价指标，接着对现有的延迟容忍网络路由技术进行了分类，着重分析和比较了典型的路由算法的基本原理和特点，总结了各类算法的优势和不足，给出了该领域未来研究方向。.（2）提出了可预测自适应种子喷雾路由协议（Predictable Adaptive Seed Spray, PASS），能在动态变化的网络环境下以最低代价满足时延约束。PASS协议的主要特点有：①提供应用层时延约束合理性判断与代价预测；②利用中间转发节点独立地决定是否喷雾，相比源喷雾类路由协议能获得更新鲜准确的网络感知；③支持动态网络环境，自适应网络覆盖区域，网络节点数量，传输距离等网络环境变化；④独立于移动模型且几乎不需要任何网络参数支持，具备较强的通用性和实用性。.（3）提出了一种基于种子喷雾的多副本自适应路由协议（Adaptive Seed Spray Routing, 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。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。.（4）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。对提出的三种不同的喷雾机制从路由代价，副本冗余度以及期望延迟三个方面给出了理论上的分析。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。.（5）提出了分发跳数约束的最优化消息期望时延的路由协议ODCD，在整个分发时间维度内选择最佳中继节点以优化期望时延。ODCD利用最佳停止规则进行建模，设计了综合性的动态分发尺度和相应的分发规则，并提出了一个用于计算该尺度的反向递归算法。ODCD以少量发送成功率上的损失获得了在消息端到端时延和路由代价上的优势。