面向移动社交网络的容迟网络路由协议研究

In recent years, with the wide spread of mobile wireless communication devices, human-centered mobile social networks begin to emerge gradually and the social behavior of the delay tolerant networks attracts more and more attention. Many works have been done by researchers, however there still exist some unsolved research issues. The research goal of designing routing protocol for mobile social networks is to improve the packet delivery ratio, save the network resources and adjust to the dynamic network topology changes by using the social characteristics of mobile delay tolerant networks. Specifically, this project includes: (1) Proposing a time-evolving topology structure to reflect the space and socio-temporal characteristics of delay tolerant networks; (2) Designing a multi-level social group formation method by combining static and dynamic social attributes; (3) Introducing one quantitative mechanism to measure the real time importance of node in the forwarding decision by using multiple social attributes of nodes and the community characteristics in which the nodes belong to. Finally, this project integrates the above three research issues and implements a prototype system to transfer the packets in the mobile social network based delay tolerant networks with high packet delivery ratio. This project also conducts extensive experimental simulations based on different social network tracing data sets, compares the performance of proposed routing protocols with other existing routing protocols, and attempts to create breakthrough in the routing protocol design for mobile social network based delay tolerant networks.

近年来，随着移动无线通信设备的普及，以人为中心的移动社交网络开始出现，容迟网络的社交化趋势逐渐加重，面向移动社交网络的容迟网络路由协议开始被国内外研究人员所重视，然而目前还存在许多亟待解决的问题。本项目以移动社交网络为研究对象，目标是设计充分挖掘容迟网络节点的社会属性，能够在提高消息传输成功率的同时降低网络资源开销，并能根据网络变化进行动态调整的路由机制和算法。本项目拟：(1) 利用节点的社会属性对移动社交网络进行拓扑控制，建立相对稳定的面向社交网络的拓扑结构；(2) 有机结合节点的静态与动态社会属性进行多层社区划分；(3) 结合节点多重社会属性与节点所在社区特征，研究衡量节点在消息转发过程中实时重要程度的量化机制。本项目将集成阶段性研究成果，设计并实现面向移动社交网络的容迟网络数据传输原型系统，并通过仿真、器材实验和理论分析的手段评价所设计机制与算法的性能，研究结果拟达到该领域国际领先水平。

近年来，随着移动无线通信设备的普及，以人为中心的移动社交网络开始出现，容迟网络的社交化趋势逐渐加重，面向移动社交网络的容迟网络路由协议开始被国内外研究人员所重视，然而目前还存在许多亟待解决的问题。本项目的研究目标是充分挖掘容迟网络节点的社会属性，设计能根据网络变化进行动态调整的路由机制和算法。本项目 (1) 针对连接不可靠的可预测时变容迟网络的拓扑设计问题进行了研究。我们使用带权重的有向时空图对这种拓扑结构可预测的网络进行建模，提出了一系列在保证连接可靠性的基础上显著降低网络开销的拓扑算法。(2) 针对容迟网络中如何部署辅助节点以提高网络的连接性进行了研究。我们首先使用时空图模型对该类网络进行建模，然后解决了两个辅助节点的部署问题：给定容迟网络的整体可靠性阈值的要求，至少需要多少辅助节点以及如何部署；如何在网络中选择并有效地部署k个辅助节点以使得容迟网络的可靠性最高。 (3) 提出一种基于时变亲密度的移动社交容迟网络路由协议。我们提出了两种全新的度量节点间社会关系的方法：时变直接亲密度和间接时变亲密度来衡量当前和预测未来的节点相遇概率，有效提高了网络中的节点数据包传递成功率。(4) 设计了两种移动社交网络下的能量高效路由算法。该方法能动态地调整节点间消息传递触发的阈值，在保证消息传输成功率相对较高的前提下，降低网络的负载以及数据包在节点间的传递次数。并且该方法能够移植到任何根据节点的社交属性做路由选择的基于社交关系的容迟网络路由协议中。(5) 创新性地提出了一种衡量网络节点在消息转发过中重要程度的量化机制：社交能量。社交能量由节点之间的通信产生，可以分享给节点所在社区中的其他节点。同时节点的社交能量随时间衰减，实现节点活跃度的动态更新。社交能量能实时反映节点在消息转发过程中的重要程度的变化，为面向移动社交网络的容迟网络路由选择提供更准确的衡量机制。. 本项目在国际期刊和国际会议发表学术论文36篇：SCI收录10篇，EI收录26篇，其中包括领域内著名国际会议INFOCOM、ICPP、MOBIHOC、IWQOS等，著名国际期刊 IEEE TMC、IEEE TC、IEEE TVT、IEEE TPDS等。