面向移动社交网络的多跳式数据传输机制研究

Mobile Social Network (MSN) is an emerging research area crossing the domains of social network services (SNS) and mobile computing, with a large number of open problems in both theoretical and technical aspects. One important issue is how to provide the efficient data transmission schemes (DTSs) to improve the quality of network service. Most of the existing DTSs for MSN are based on cellular networks, and rarely utilize social information, which leads to the limited development of social relationships and the inefficiency of data transmission. In this project, we adopt the mobile ad hoc network (MANET) as the communication architecture for MSN, design the dynamic and overlapping community detection algorithms for MSN, and finally propose the multi-hop data transmission schemes for MSN, taking into account the characteristics of the social relationships in MSN, i.e., directed, weighted and dynamic. On the one hand, we conduct the extensive simulations to validate the effectiveness and efficiency of the proposed transmission schemes; on the other hand, combining scaling laws of wireless networks with the theory of complex networks, we establish the analysis model for the large-scale MSN, and present the results on scaling laws of MSN that can act as the theoretical metrics of the scalability of the transmission schemes. This project will enrich the community detection methods of social networks, develop new ideas of the protocol design for MSN, provide an effective solution of data communications in MSN, and further promote the development and popularity of MSN.

移动社交网络（MSN）是社交服务与移动计算相结合的新兴研究领域，诸多基础性的理论和技术难题亟需解决，其中之一是如何提供高效数据传输机制以提高网络服务质量，增强业务保障能力。现有面向MSN的传输机制多基于传统蜂窝网络，导致用户社交关系的自由发展受到限制；并且未能有效利用用户社交信息，使得其传输效率不高，有待提升。本项目以移动自组织网络（MANET）作为MSN的通信架构，综合考虑MSN社交关系的方向性、差异性和动态性，提出适合MSN的动态重叠社区检测算法，设计面向MSN的多跳数据传输机制；除了运用仿真实验方法验证传输机制性能，还结合无线网络扩展律和复杂网络理论，建立MSN扩展律分析模型，给出MSN性能扩展律，提供传输机制可扩展性的理论评价指标。本项目将丰富社交网络的社区检测方法，发展MANET的协议设计思想，提供行之有效的MSN数据传输方案，从而推动MSN的进一步发展和普及应用。

基于社交网络的信息服务应用正逐渐渗透到社会生活的方方面面,移动智能终端设备逐渐成为人们日常生活的必备用品，移动社交网络迎来空前的发展机遇。本项目旨在从传输增益和传输需求两方面来分析用户社交关系对移动社交网络数据传输性能的影响。主要研究内容分为协议设计和性能分析两部分。在传输协议设计方面，现有工作未能深入挖掘并充分利用潜在的用户社交关系特征来改善数据传输效率，并且针对社交关系拓扑特征（如社区结构等）的挖掘算法大多依赖于集中式算法，不能适应现实分布式移动社交网络的自组织特征。本项目在保证用户用于维护社交关系的系统开销不大幅增加的前提下，挖掘对提高数据传输效率有重要影响的社交关系结构特征，设计高效且现实可行的社区检测算法和数据路由协议。本项目提出了考虑权重的分布式动态社区检测算法，依此深入挖掘社交特性，设计了基于节点局部活跃性和全局相似性的移动社交数据转发协议。与已有协议相比较，本项目所设计的协议以较小的系统开销（计算、存储和能量消耗等），在包投递率和平均延迟方面的性能均有显著提高。进而，本项目提出了基于基站辅助的跨空间社区概念，给出集中式与分布式相结合的社区检测算法，设计了基于跨空间社区活跃性共享机制的混合式数据传输协议。与纯自组织模式的经典协议相比较，分析并验证了基于跨空间社区检测算法数据传输协议的高效性。在传输性能分析方面，主要技术挑战性在于：承载网络的通信设备部署、社交应用的传输业务需求与终端用户的社交关系形成之间呈现出相互耦合的复杂关联性。解析用户社交关系的引入对承载网络数据传输性能的影响，关键在于理清这些关联性的内在机制。本项目创新性地从终端用户的地理分布入手，以分层次的方法来建模用户社交关系的形成机制以及社交应用会话的空间分布模式，探析这些因素对网络数据传输性能的影响；提出了“用户人口距离”的概念并以此为基础提出联系用户地理分布和社交关系分布的“基于用户人口距离”的新型社交关系形成模型。依据该模型，提出了“社交广播”的概念，并给出了用户地理均匀分布模型下自组织无线社交网络的“社交广播”容量标度律结果。本项目丰富了移动社交网络的社区检测方法，发展了移动社交网络的协议设计思想，为移动社交网络性能基本极限分析提供了一个可行的分析框架。