延迟容忍网络中自适应社会感知路由研究

In Delay tolerant networks Different (DTNs), social ties and behaviors between nodes tend to be stable over time and understanding them can facilitate the choosing of best relay nodes and forwarding time. The social-aware routing protocol has become a hot research topic for routing in DTNs in recent years. However, studies of existing social-aware routing protocols are insufficient regarding to accurately identifying the characteristics of social relations, temporal community detection, adaptive message controlled replication and adaptive redundancy elimination. Facing these challenges of existing social-aware routing protocols, this project thoroughly studies accurate social metrics to identify the characteristics of social ties and behaviors between nodes. Based on that, we will propose a series of destination-aware centrality metrics. To deal with social selfishness of nodes, we will propose a stimulation scheme to promote selfish nodes to cooperate and transmit messages. Due to the heterogeneity and dynamics of communities, we will propose a temporal community detection algorithm. Since the fixed quota of message copies cannot adapt to the current network condition, we will propose a context-based adaptive message controlled replication method. As the redundant message copies are harmful to the network, we will propose an immunization-based adaptive redundancy elimination scheme. Through the study of this project, we will design a series of efficient adaptive social-aware routing protocols for diverse scenarios and applications respectively, which can provide significant theoretical and technical supports to advance and popularize DTNs.

在延迟容忍网络中，节点间的社会联系和行为随时间趋于稳定，有利于选择合适的中继节点和转发时机，近年来社会感知路由成为研究热点。然而现有社会感知路由在社会关系特征的准确识别、时间社区发现、自适应实时消息受控复制、自适应冗余消息副本消除等方面研究不充分。针对现有社会感知路由协议面临的挑战，本项目将研究节点间社会联系和行为特征的准确社会度量，提出目标节点感知的中心性度量；针对节点的社会自私性，提出相应的激励机制促使节点参与数据传输；针对社区的异构性和动态性，提出时间社区发现算法；针对消息副本的固定配额不能适应当前网络环境，提出基于上下文的自适应消息受控复制方法；针对冗余消息副本对网络的损害，提出基于免疫的自适应冗余消息副本抑制与消除机制。通过这一研究，本项目将设计出一系列适用不同场景和应用的高效自适应社会感知路由协议，为促进延迟容忍网络的发展和普及提供有力的理论和技术支持。

随着延迟容忍网络的演化发展，社会感知路由成为关注的热点。由于网络间歇连通以、异构节点移动及其资源受限的特点，现有的社会度量不足以准确表示节点间的接触机会，而基于简单消息复制的策略难于适应网络的动态变化，同时缺少冗余消息副本的抑制与消除机制。针对这些问题和挑战，本项目展开了相关研究，主要研究内容包括：自适应消息受控复制策略、动态的消息副本数量预测、目标节点感知的社会度量、路由空洞绕开算法、自适应冗余消息副本抑制与消除、自适应社会感知路由协议。研究成果主要包括：. （1）由于传统节点中心性的度量并没有考虑相对于特定节点的重要性，导致所选择的下一跳并不能提高接触目标节点的概率，提出一种特定节点感知的中心性，度量连接特定节点的最短路径通过一个节点的程度。. （2）分析Epidemic算法分发消息的过程，量化某个时刻感染节点的数量，提出一种动态消息副本数量预测方法，预测一个免疫节点未来可能遇到的感染节点数量，。. （3）由于简单消息复制不能适应网络的动态变化，提出一种自适应的消息受控复制策略，每个节点在每次转发决策时基于本地知识，根据网络状况动态、独立地选择要散播的消息副本数量。.. （4） 针对多副本路由面临的资源浪费问题，提出一种自适应冗余消息抑制与消除方法，当消息到达目标后，通过少量ACK通知网络中节点不再转发该消息，并且感染节点将该消息副本从缓存中删除；其中通过预测网络中消息副本数量，从而选择在网络中散播的ACK数量，从而适应网络以及冗余消息副本的动态变化。. （5） 针对传统社会特征目标节点未知的问题，提出一种目标感知的自适应社会感知路由，通过在网络中分发少量消息副本以适应网络当前环境，仅基于本地信息以及目标节点感知的社会度量来选择下一跳，从而以较低的开销达到较好的路由性能。. 在课题进行期间，共发表相关论文 7 篇，其中SCI检索6篇；参与国际和国内学术交流活动共 24 人次；共培养硕士生2 名。